Termistoriaus bandymo planas: 8 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:49

Šio bandymo plano tikslas yra išsiaiškinti, ar galime išmatuoti žmogaus kūno temperatūrą. Šiame bandymų plane bus pateiktos instrukcijos, kaip sukurti paprastą skaitmeninį termometrą, jį sukalibruoti, užprogramuoti ir tada panaudoti, kad pamatytumėte, ar galite nustatyti imituotą karščiavimą (40 laipsnių Celsijaus temperatūra).

1 žingsnis: 1 žingsnis - surinkite savo medžiagas

Geras bandymų planas visada turėtų prasidėti išdėstant reikalingas medžiagas.

Norėdami atlikti termistorių bandymo planą, mums reikia:

„Arduino Uno“mikrovaldiklis

USB kabelis (norint prijungti „Arduino“prie kompiuterio)

Nešiojamas kompiuteris

Termistorius

Rezistoriai (10 000 omų)

Bandomoji Lenta

Stiklinė

Vanduo

Viryklė

Juosta

Alkoholio termometras

2 veiksmas: 2 veiksmas: grandinės prijungimas

Kitas žingsnis yra pradėti kurti grandinę, kuri leis išmatuoti temperatūrą naudojant termistorių.

Vykdykite aukščiau pateiktą schemą, kad prijungtumėte termistorių prie „Arduino“taip, kad galėtumėte išmatuoti temperatūrą. Kaip matote, „Arduino“5 V išėjimas yra prijungtas prie jūsų termistoriaus. Kitas termistoriaus galas yra prijungtas prie 10 kOhm rezistoriaus. Galiausiai, kitas 10 kOhm rezistoriaus galas yra prijungtas prie „Arduino“įžeminimo kaiščio, užbaigiant grandinę.

Taip pat pastebėsite geltoną laidą, jungiantį jungtį tarp termistoriaus ir rezistoriaus prie analoginio įvesties kaiščio „A0“„Arduino“. Nepamirškite prijungti šio laido! Ši viela leidžia „Arduino“iš tikrųjų išmatuoti termistorių. Be jo jūs negausite jokių matavimų.

3 veiksmas: 3 žingsnis: „Arduino“programavimas

Kitas žingsnis yra užprogramuoti „Arduino“, kad galėtumėte pradėti matuoti įtampą per savo termistorių. Norėdami tai padaryti, nukopijuokite aukščiau esantį kodą į savo redaktorių ir įkelkite jį į „Arduino“.

Šis kodas vieną kartą per sekundę nuskaitys jūsų termistorių ir užrašys šį rodmenį nuosekliajame monitoriuje. Atminkite: vertės, kurios bus įrašytos į serijinį monitorių, yra įtampos vertės. Norėdami gauti temperatūros reikšmes, turėsime kalibruoti prietaisą.

4 veiksmas: 4 veiksmas: kalibravimo duomenų įrašymas

Šiuo metu jūsų „Arduino“neteikia temperatūros verčių. Turime jį kalibruoti, o tai reiškia, kad su „Arduino“reikia atlikti įvairius įtampos matavimus esant įvairioms temperatūroms, tuo pat metu registruojant kiekvieno įtampos matavimo temperatūrą. Tokiu būdu galime sukurti diagramą, kurioje kairėje yra įtampos vertės, o dešinėje - temperatūra. Iš šios diagramos galėsime surasti lygtį, kuri leis automatiškai konvertuoti tarp voltų ir laipsnių.

Kad gautumėte kalibravimo duomenis, ant kaitvietės turite uždėti stiklinę vandens ir įjungti. Įdėkite alkoholio termometrą į vandenį ir stebėkite, kaip temperatūra pakyla. Kai temperatūra pasieks 18 laipsnių Celsijaus, įdėkite termistorių į vandenį ir įjunkite „Arduino“, kad galėtumėte skaityti serijinį monitorių.

Kai jūsų termometro temperatūra yra 20 laipsnių Celsijaus, užrašykite tą temperatūrą. Šalia jo užrašykite įtampos rodmenis, kuriuos jūsų „Arduino“įdeda į serijinį monitorių. Kai termometro stulpelis rodo 21 laipsnį Celsijaus, pakartokite tai. Tęskite tai, kol jūsų termometras parodys 40 laipsnių Celsijaus.

Dabar turėtumėte turėti keletą įtampos verčių, kurių kiekviena atitinka tam tikrą temperatūrą. Įveskite juos į „Excel“skaičiuoklę, kaip parodyta aukščiau esančioje nuotraukoje.

5 veiksmas: 5 veiksmas: sukurkite savo kalibravimo kreivę

Dabar, kai visi jūsų duomenys yra „Excel“, mes juos panaudosime kalibravimo kreivei sukurti ir lygčiai, kuri leis mums konvertuoti įtampos ir temperatūros vertes.

Programoje „Excel“paryškinkite savo duomenis (įsitikinkite, kad įtampos vertės yra kairėje) ir įrankių juostoje viršuje pasirinkite „Įterpti“, tada skiltyje Diagramos spustelėkite „Scatter or Bubble Chart“. Diagrama turėtų pasirodyti su taškų serija. Dar kartą patikrinkite, ar Y ašis atitinka temperatūros vertes, o X ašis-įtampos vertes.

Dešiniuoju pelės mygtuku spustelėkite vieną iš duomenų taškų ir pasirinkite „Format Trendline“. Pasirodys dialogo langas. Skiltyje „Trendline options“pasirinkite „Linear“, tada apačioje pasirinkite laukelį „Rodyti lygtį diagramoje“.

Dabar jūsų diagrama turėtų atrodyti kaip aukščiau esančioje nuotraukoje. Užsirašykite šią lygtį, nes tai jūs ketinate užprogramuoti „Arduino“, kad ji automatiškai konvertuotų įtampą į temperatūrą.

6 veiksmas: 6 veiksmas: sistemos kalibravimas

Dabar, kai sėkmingai sukūrėte kalibravimo kreivę ir gavote lygtį, leidžiančią įtampos vertes paversti temperatūra, turite atnaujinti savo kodą, kad „Arduino“spausdintų temperatūros vertes į serijinį monitorių.

Grįžkite į „Arduino“kodą ir atlikite šiuos pakeitimus:

Užuot nustatę kintamąjį „val“kaip „int“, pavadinkite jį „plūduriu“. Taip yra todėl, kad „int“reiškia sveikąjį skaičių arba sveikąjį skaičių. Kadangi įtampos vertę, saugomą „val“, pervesime į lygtį, turime leisti jai turėti dešimtainę reikšmę, kitaip mūsų konvertavimas bus neteisingas. Pavadinę „val“kaip „plūdės“kintamąjį, įsitikinsime, kad mūsų matematika veikia tinkamai.

Toliau po „val = analogRead (0);“reikia pridėti naują eilutę. Šioje naujoje eilutėje parašykite: „plūdės temperatūra“. Tai nustatys naują kintamąjį, temperatūrą, kurią netrukus parodysime.

Kitas žingsnis - įtampos vertę „val“paversti temperatūra, kurią galime laikyti „temperatūroje“. Norėdami tai padaryti, grįžkite prie lygties, kurią gavote iš kalibravimo kreivės. Kol įtampa yra X ašyje, o temperatūra-Y grafiko ašyje, lygtis gali būti išversta taip: y = a*x + b tampa temperatūra = a*val + b. Kitoje eilutėje parašykite „temperatūra = a*val + b“, kur „a“ir „b“yra skaičiai, gauti iš kalibravimo lygties.

Tada pakeiskite ištrynimą „Serial.println (val)“. Mes nežiūrėsime į pačią temperatūrą, bet naudosime teiginį „if“, kad nuspręstume, ar esame aukštesni už tam tikrą temperatūrą, ar ne.

Galiausiai pridėsime kodą, kuris naudos informaciją apie temperatūrą, kad nuspręstų, ar karščiuojate. Kitoje eilutėje parašykite:

jei (temperatūra> 40) {

Serial.println ("Aš karščiuoju!")

}

Išsaugokite kodą ir įkelkite jį į „Arduino“.

7 veiksmas: 7 veiksmas: išbandykite savo įrenginį

Sveikinu! Dabar jūs sukūrėte skaitmeninį termometrą, kuris gali išmatuoti temperatūrą naudojant termistorių ir „Arduino“. Dabar turite patikrinti jo tikslumą.

Vėl pastatykite stiklinę ant kaitvietės ir pradėkite šildyti vandenį. Įdėkite alkoholio termometrą ir termistorių į vandenį. Stebėkite serijinį monitorių ir alkoholio termometrą. Kai serijinis monitorius sako „Jūs karščiuojate!“, Užrašykite alkoholio termometro temperatūrą ir išjunkite kaitlentę.

Leiskite vandeniui atvėsti iki maždaug 32 laipsnių Celsijaus ir pakartokite aukščiau aprašytą procedūrą. Padarykite tai 5 kartus ir įrašykite savo pastebėjimus į diagramą, panašią į aukščiau pateiktą.

8 veiksmas: 8 veiksmas: apskaičiuokite savo prietaiso tikslumą

Dabar, kai užfiksavote 5 bandymų bandymus, galite apskaičiuoti, kiek toli jūsų prietaisas buvo nuo tikrosios temperatūros.

Atminkite, kad jūsų įrenginį nustatėme taip, kad jame būtų rodoma „Aš karščiuoju!“. kai ji aptiko aukštesnę ar lygią 40 laipsnių Celsijaus temperatūrą. Tai reiškia, kad palyginsime alkoholio termometro vertes su 40 laipsnių ir pamatysime, kaip jos skiriasi.

Programoje „Excel“atimkite 40 iš kiekvienos jūsų įrašytos temperatūros vertės. Tai suteikia skirtumą tarp kiekvienos tikrosios vertės ir išmatuotų verčių. Tada padalykite šias vertes iš 40 ir padauginkite iš 100. Taip gausime kiekvieno matavimo klaidos procentą.

Galiausiai apskaičiuokite visų procentinių klaidų vidurkį. Šis skaičius yra bendra procentinė klaida. Kiek jūsų prietaisas buvo tikslus? Ar procentinė klaida buvo mažesnė nei 5%? 1%?