Plan ispitivanja termistora: 8 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

Cilj ovog plana ispitivanja je vidjeti 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 stupnjeva 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 kabel (za povezivanje Arduina s računalom)

Prijenosno računalo

Termistor

Otpornici (10 000 Ohm)

Oglasna ploča

Čaša

Voda

Rešo

Traka

Alkoholni termometar

Korak 2: Korak 2: Spajanje strujnog 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 10kOhm otpornik. 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 mjerenje termistora. 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 svom termistoru. Da biste to učinili, kopirajte gornji kôd u svoj uređivač, a zatim ga prenesite na svoj Arduino.

Ovaj kôd će očitavati očitavanje s 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. Kako bismo dobili vrijednosti temperature, morat ćemo kalibrirati uređaj.

Korak 4: Korak 4: Snimanje kalibracijskih podataka

Trenutno vaš Arduino ne proizvodi vrijednosti temperature. Moramo ga kalibrirati, što znači provesti 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 s lijeve strane i temperature s desne strane. Iz ovog grafikona moći ćemo doći do jednadžbe koja će nam omogućiti automatsko pretvaranje između volti i stupnjeva.

Da biste uzeli kalibracijske podatke, 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 i termistor u vodu i uključite Arduino tako da možete čitati serijski monitor.

Kad temperatura na vašem termometru očita 20 stupnjeva Celzijusa, zapišite tu temperaturu. Pored njega zapišite očitavanje napona koji vaš Arduino stavlja na serijski monitor. Kad termometar očita 21 stupanj Celzijusa, ponovite ovo. Ponavljajte to sve dok vam termometar ne pokaže 40 stupnjeva 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: Stvaranje 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 u odjeljku Karte kliknite "Raspršivač ili mjehurićasti grafikon". Grafikon bi se trebao pojaviti s nizom točaka. Dvaput provjerite predstavlja li osi Y vrijednosti temperature, a osi X vrijednosti napona.

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

Vaš bi grafikon 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: Kalibrirajte svoj sustav

Sada kada ste uspješno stvorili kalibracijsku krivulju i izveli jednadžbu koja vam omogućuje pretvorbu 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 varijablu "val" uspostavite 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 u protivnom naša pretvorba biti netočna. Nazivom "val" kao "float" varijable pobrinut ćemo se da naša matematika ispravno funkcionira.

Zatim morate dodati novi redak nakon "val = analogRead (0);". Na ovom novom retku napišite sljedeće: "temperatura plovka". To 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 redak napišite "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, nego 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 groznicu ili ne. U sljedeći redak napišite sljedeće:

if (temperatura> 40) {

Serial.println ("Imam groznicu!")

}

Spremite svoj kôd i prenesite ga na Arduino.

Korak 7: Korak 7: Testiranje uređaja

Čestitamo! Sada ste izgradili 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 i 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 stupnja Celzijusa, a zatim ponovite gornji postupak. Učinite to 5 puta i zabilježite svoja zapažanja u grafikon poput gornjeg.

Korak 8: Korak 8: Izračunajte točnost svog uređaja

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

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

U Excelu od svake zabilježene vrijednosti temperature oduzmite 40. To 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 pogreške za svako mjerenje.

Konačno, prosjek svih vaših postotaka pogrešaka. Ovaj je broj vaš ukupni postotak pogreške. Koliko je vaš uređaj bio točan? Je li postotak pogreške bio ispod 5%? 1%?