Plan ispitivanja termistora: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

Cilj ovog plana ispitivanja je provjeriti možemo li mjeriti temperaturu ljudskog tijela. Ovaj plan ispitivanja dat će vam upute o tome kako izgraditi jednostavan digitalni termometar, kalibrirati ga, programirati, a zatim upotrijebiti ga da vidite možete li otkriti simuliranu groznicu (temperatura od 40 stepeni Celzijusa).

Korak 1: Korak 1 - Prikupite materijale

Dobar plan ispitivanja uvijek treba započeti postavljanjem materijala koji će vam trebati.

Za naš plan ispitivanja termistora potrebno nam je sljedeće:

Arduino Uno mikrokontroler

USB kabl (za povezivanje Arduina sa računarom)

Prijenosno računalo

Termistor

Otpornici (10 000 Ohm)

Breadboard

Čaša

Voda

Rešo

Tape

Alkoholni termometar

Korak 2: Korak 2: Povezivanje vašeg kruga

Sljedeći korak je početak izgradnje kruga koji će vam omogućiti mjerenje temperature pomoću termistora.

Slijedite gornji dijagram za povezivanje termistora s vašim Arduinom na način koji će vam omogućiti mjerenje temperature. Kao što vidite, 5V izlaz vašeg Arduina spojen je na vaš termistor. Drugi kraj termistora spojen je na otpornik od 10 kOhm. Konačno, drugi kraj 10kOhm otpornika spojen je na pin za uzemljenje na Arduinu, dovršavajući krug.

Također ćete primijetiti žutu žicu koja spaja spoj između termistora i otpornika s analognim ulaznim pinom "A0" na Arduinu. Ne zaboravite spojiti ovu žicu! Ta žica omogućuje vašem Arduinu da izmjeri termistor. Bez toga nećete dobiti nikakva mjerenja.

Korak 3: Korak 3: Programiranje vašeg Arduina

Sljedeći korak je programiranje vašeg Arduina tako da možete početi mjeriti napon na vašem termistoru. Da biste to učinili, kopirajte gornji kôd u svoj uređivač, a zatim ga prenesite na svoj Arduino.

Ovaj kôd će očitavati očitavanje sa vašeg termistora jednom u sekundi i zapisat će to očitanje na serijski monitor. Upamtite: vrijednosti koje će ovdje biti zapisane na serijskom monitoru su vrijednosti napona. Da bismo proizveli vrijednosti temperature, morat ćemo kalibrirati uređaj.

Korak 4: Korak 4: Snimanje vaših podataka o kalibraciji

Trenutno vaš Arduino ne proizvodi vrijednosti temperature. Moramo ga kalibrirati, što znači izvršiti niz mjerenja napona s Arduinom na različitim temperaturama, dok istovremeno bilježimo temperature pri svakom mjerenju napona. Na ovaj način možemo stvoriti grafikon koji ima vrijednosti napona na lijevoj strani i temperature na desnoj strani. Iz ovog grafikona moći ćemo doći do jednadžbe koja će nam omogućiti automatsko pretvaranje između volti i stupnjeva.

Da biste uzeli podatke o kalibraciji, morat ćete čašu punu vode staviti na ringlu i uključiti je. Stavite alkoholni termometar u vodu i gledajte kako temperatura raste. Kad temperatura dosegne 18 stupnjeva Celzijusa, stavite termistor u vodu i uključite Arduino tako da možete čitati serijski monitor.

Kada temperatura na vašem termometru očita 20 stepeni Celzijusa, zapišite tu temperaturu. Pored njega zapišite očitavanje napona koji vaš Arduino stavlja na serijski monitor. Kada termometar očita 21 stepen Celzijusa, ponovite ovo. Ponavljajte to sve dok vam termometar ne pokaže 40 stepeni Celzijusa.

Sada biste trebali imati niz vrijednosti napona, od kojih svaka odgovara određenoj temperaturi. Unesite ih u Excel proračunsku tablicu kao na gornjoj fotografiji.

Korak 5: Korak 5: Kreiranje kalibracijske krivulje

Sada kada su svi vaši podaci u Excelu, upotrijebit ćemo ih za stvaranje kalibracijske krivulje i generiranje jednadžbe koja će nam omogućiti pretvorbu između vrijednosti napona i temperature.

U Excelu označite svoje podatke (provjerite jesu li vrijednosti napona s lijeve strane) i odaberite "Umetni" na alatnoj traci pri vrhu, a zatim kliknite "Raspršivač ili mjehurićasti grafikon" u odjeljku Karte. Trebalo bi da se pojavi grafikon sa nizom tačaka. Dvaput provjerite da li Y-osa predstavlja vrijednosti temperature, a X-osa vrijednosti napona.

Desnom tipkom miša kliknite jednu od podatkovnih točaka i odaberite "Format Trendline". Pojavit će se okvir za dijalog. U odjeljku "Opcije linije trenda" odaberite "Linearno", a zatim pri dnu odaberite okvir s natpisom "Prikaži jednadžbu na grafikonu".

Vaš grafikon bi sada trebao izgledati poput onog na gornjoj fotografiji. Zapišite tu jednadžbu jer ćete to programirati u svoj Arduino kako bi automatski pretvorio napon u temperaturu.

Korak 6: Korak 6: Kalibracija vašeg sistema

Sada kada ste uspješno stvorili kalibracijsku krivulju i izveli jednadžbu koja vam omogućuje pretvaranje vrijednosti napona u temperature, morate ažurirati svoj kôd tako da vaš Arduino ispisuje vrijednosti temperature na serijski monitor.

Vratite se u svoj Arduino kôd i napravite sljedeće promjene:

Umjesto da postavite varijablu "val" kao "int", nazovite je kao "float". To je zato što "int" znači cijeli broj ili cijeli broj. Budući da ćemo vrijednost napona pohranjenu u "val" staviti u jednadžbu, moramo joj dopustiti da ima decimalne vrijednosti ili će naša konverzija biti pogrešna. Nazivom "val" kao "float" varijable, pobrinut ćemo se da naša matematika radi ispravno.

Zatim morate dodati novi red nakon "val = analogRead (0);". Na ovom novom retku napišite sljedeće: "temperatura plovka". Ovo će uspostaviti novu varijablu, temperaturu, koju ćemo uskoro prikazati.

Sljedeći korak je pretvaranje vrijednosti napona u "val" u temperaturu koju možemo pohraniti u "temperaturu". Da biste to učinili, vratite se na svoju jednadžbu koju ste dobili iz kalibracijske krivulje. Sve dok je napon na osi X, a temperatura na osi Y vašeg grafikona, jednadžba se može prevesti na sljedeći način: y = a*x + b postaje temperatura = a*val + b. U sljedeći red upišite "temperatura = a*val + b", gdje su "a" i "b" brojevi koje dobivate iz kalibracijske jednadžbe.

Zatim promijenite brisanje "Serial.println (val)". Nećemo gledati samu temperaturu, već ćemo upotrijebiti if naredbu da odlučimo jesmo li iznad određene temperature ili ne.

Na kraju ćemo dodati dio koda koji će koristiti podatke o temperaturi za donošenje odluke o tome imate li temperaturu ili ne. U sljedećem retku napišite sljedeće:

if (temperatura> 40) {

Serial.println ("Imam groznicu!")

}

Sačuvajte svoj kôd i prenesite ga na Arduino.

Korak 7: Korak 7: Testiranje uređaja

Čestitamo! Sada ste napravili digitalni termometar koji može mjeriti temperaturu pomoću termistora i Arduina. Sada morate provjeriti točnost.

Ponovo postavite posudu na ringlu i počnite zagrijavati vodu. Stavite alkoholni termometar i termistor u vodu. Pazite na serijski monitor, kao i na termometar za alkohol. Kad vaš serijski monitor kaže "Imate groznicu!", Zapišite temperaturu na alkoholnom termometru i isključite ploču za kuhanje.

Pustite da se voda ohladi na oko 32 stepena Celzijusa, a zatim ponovite gornji postupak. Učinite to 5 puta i zabilježite svoja zapažanja u grafikon poput gornjeg.

Korak 8: Korak 8: Izračunajte tačnost svog uređaja

Sada kada ste snimili 5 ispitivanja, možete izračunati koliko je vaš uređaj bio udaljen od prave temperature.

Upamtite da smo vaš uređaj postavili tako da prikazuje "Imam groznicu!" kad god bi otkrio temperaturu veću ili jednaku 40 stepeni Celzijusa. To znači da ćemo uporediti vrijednosti termometra za alkohol sa 40 stepeni i vidjeti koliko su bile različite.

U Excelu oduzmite 40 od svake zabilježene vrijednosti temperature. Ovo vam daje razliku između svake prave vrijednosti i vaših izmjerenih vrijednosti. Zatim podijelite ove vrijednosti sa 40 i pomnožite sa 100. To će nam dati postotak greške za svako mjerenje.

Konačno, procijenite sve svoje greške u postocima. Ovaj broj je vaša ukupna postotna greška. Koliko je vaš uređaj bio tačan? Je li postotak greške bio ispod 5%? 1%?