Termistorin testisuunnitelma: 8 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Tämän testisuunnitelman tavoitteena on nähdä, voidaanko mitata ihmisen kehon lämpötilaa. Tämä testisuunnitelma antaa sinulle ohjeet yksinkertaisen digitaalisen lämpömittarin rakentamisesta, kalibroinnista, ohjelmoinnista ja sen avulla siitä, voitko havaita simuloidun kuumeen (lämpötila 40 astetta).

Vaihe 1: Vaihe 1 - Kerää materiaalit

Hyvä testisuunnitelma tulisi aina aloittaa asettamalla tarvitsemasi materiaalit.

Termistoritestisuunnitelmaamme varten tarvitsemme seuraavaa:

Arduino Uno -mikro -ohjain

USB -kaapeli (Arduinon liittämiseen tietokoneeseen)

Kannettava tietokone

Termistori

Vastukset (10 000 ohmia)

Leipälauta

Dekantterilasi

Vesi

Keittolevy

Nauha

Alkoholilämpömittari

Vaihe 2: Vaihe 2: Piirin liittäminen

Seuraava vaihe on rakentaa piiri, jonka avulla voit mitata lämpötilan termistorin avulla.

Noudata yllä olevaa kaaviota kytkeäksesi termistorin Arduinoosi tavalla, jonka avulla voit mitata lämpötilan. Kuten näette, Arduinon 5 V: n lähtö on kytketty termistoriin. Termistorin toinen pää on kytketty 10 kOhm: n vastukseen. Lopuksi 10 kOhm: n vastuksen toinen pää on kytketty Arduinon maadoitusnastaan, joka täydentää piirin.

Huomaat myös keltaisen johdon, joka yhdistää termistorin ja vastuksen välisen liitoksen Arduinon analogiseen tulotappiin "A0". Älä unohda liittää tätä johtoa! Tämä lanka antaa Arduinollesi mahdollisuuden mitata termistori. Ilman sitä et saa mittauksia.

Vaihe 3: Vaihe 3: Arduinon ohjelmointi

Seuraava askel on ohjelmoida Arduino niin, että voit alkaa mitata jännitettä termistorissasi. Kopioi yllä oleva koodi editoriisi ja lataa se sitten Arduinoosi.

Tämä koodi lukee termistorisi kerran sekunnissa ja kirjoittaa lukeman sarjamittariin. Muista: sarjamonitoriin kirjoitettavat arvot ovat jännitearvoja. Lämpötila -arvojen tuottamiseksi meidän on kalibroitava laite.

Vaihe 4: Vaihe 4: Kalibrointitietojen tallentaminen

Arduino ei tällä hetkellä tuota lämpötila -arvoja. Meidän on kalibroitava se, mikä tarkoittaa sarjaa jännitemittauksia Arduinon kanssa eri lämpötiloissa samalla kun tallennetaan lämpötilat jokaisen jännitemittauksen yhteydessä. Tällä tavalla voimme luoda kaavion, jossa on jännitearvot vasemmalla ja lämpötilat oikealla. Tästä kaaviosta voimme keksiä yhtälön, jonka avulla voimme automaattisesti muuntaa volttien ja asteiden välillä.

Jotta voit ottaa kalibrointitiedot, sinun on asetettava dekantterilasi täynnä vettä keittolevylle ja kytkettävä se päälle. Aseta alkoholilämpömittari veteen ja tarkkaile lämpötilan nousua. Kun lämpötila saavuttaa 18 celsiusastetta, aseta termistori myös veteen ja käynnistä Arduino, jotta voit lukea sarjamonitoria.

Kun lämpömittarin lämpötila on 20 astetta, kirjoita se muistiin. Kirjoita sen viereen muistiin jännite, jonka Arduino laittaa sarjamonitoriin. Kun lämpömittari näyttää 21 astetta, toista tämä. Jatka toistamista, kunnes lämpömittari näyttää 40 astetta.

Sinulla pitäisi nyt olla sarja jännitearvoja, joista jokainen vastaa tiettyä lämpötilaa. Kirjoita nämä Excel -laskentataulukkoon, kuten yllä olevassa kuvassa.

Vaihe 5: Vaihe 5: Kalibrointikäyrän luominen

Nyt kun kaikki tietosi ovat Excelissä, luomme sen avulla kalibrointikäyrän ja luomme yhtälön, jonka avulla voimme muuntaa jännite- ja lämpötila -arvot.

Korosta Excelissä tietosi (varmista, että jännitearvot ovat vasemmalla) ja valitse "Lisää" yläreunan työkalupalkista ja napsauta sitten Kaaviot -osiossa "Piste- tai kuplakaavio". Kaavion pitäisi näkyä pisteillä. Tarkista vielä kerran, että Y-akseli edustaa lämpötila-arvoja ja X-akseli jännitearvoja.

Napsauta jotakin datapistettä hiiren kakkospainikkeella ja valitse "Muotoile trendiviiva". Näyttöön tulee valintaikkuna. Valitse "Trendline -vaihtoehdot" -kohdasta "Lineaarinen" ja valitse sitten alareunasta ruutu "Näytä yhtälö kaaviossa".

Kaavion pitäisi nyt näyttää yllä olevan kuvan kaltaiselta. Kirjoita tämä yhtälö muistiin, koska aiot ohjelmoida Arduinoosi, jotta se muuntaa jännitteen automaattisesti lämpötilaksi.

Vaihe 6: Vaihe 6: Järjestelmän kalibrointi

Nyt kun olet luonut kalibrointikäyrän ja johtanut yhtälön, jonka avulla voit muuntaa jännitearvot lämpötiloiksi, sinun on päivitettävä koodisi niin, että Arduino tulostaa lämpötila -arvot sarjamonitoriin.

Palaa Arduino -koodiin ja tee seuraavat muutokset:

Sen sijaan, että määrittäisit muuttujan "val" "int": ksi, kutsu sitä "kelluvaksi". Tämä johtuu siitä, että "int" tarkoittaa kokonaislukua tai kokonaislukua. Koska aiomme laittaa "val": iin tallennetun jännitearvon yhtälön läpi, meidän on annettava sille desimaaliluku, tai muunnoksemme on virheellinen. Kutsumalla "val" "float" -muuttujaksi varmistamme, että matematiikkamme toimii oikein.

Seuraavaksi sinun on lisättävä uusi rivi "val = analogRead (0);" jälkeen. Kirjoita tälle uudelle riville seuraava: "kelluva lämpötila". Tämä luo uuden muuttujan, lämpötilan, joka näytetään pian.

Seuraava askel on muuntaa "val" -jännitearvo lämpötilaksi, jonka voimme tallentaa "lämpötilaan". Voit tehdä tämän palaamalla kalibrointikäyrästä saamaasi yhtälöön. Niin kauan kuin jännite on X-akselilla ja lämpötila on kaavion Y-akselilla, yhtälö voidaan kääntää seuraavasti: y = a*x + b tulee lämpötila = a*val + b. Kirjoita seuraavalle riville "lämpötila = a*val + b", missä "a" ja "b" ovat numeroita, jotka saat kalibrointiyhtälöstäsi.

Muuta seuraavaksi poista "Serial.println (val)". Emme aio katsoa itse lämpötilaa, vaan käytämme if -lausetta päättääksemme, olemmeko tietyn lämpötilan yläpuolella vai ei.

Lopuksi aiomme lisätä koodin, joka käyttää lämpötilatietoja päättääkseen, onko sinulla kuumetta vai ei. Kirjoita seuraavalle riville seuraava:

jos (lämpötila> 40) {

Serial.println ("Minulla on kuumetta!")

}

Tallenna koodi ja lataa se Arduinolle.

Vaihe 7: Vaihe 7: Laitteen testaaminen

Onnittelut! Olet nyt rakentanut digitaalisen lämpömittarin, joka voi mitata lämpötilan termistorin ja Arduinon avulla. Nyt sinun on testattava sen tarkkuus.

Aseta dekantterilasi uudelleen keittolevylle ja aloita veden lämmitys. Aseta alkoholilämpömittari ja termistori veteen. Katso sarjamonitoria ja alkoholilämpömittaria. Kun sarjamonitorisi sanoo "Sinulla on kuumetta!", Kirjoita lämpötila alkoholilämpömittariin ja sammuta keittolevy.

Anna veden jäähtyä noin 32 asteeseen ja toista sitten yllä oleva toimenpide. Tee tämä viisi kertaa ja kirjaa havainnot yllä olevan kaltaiseen kaavioon.

Vaihe 8: Vaihe 8: Laske laitteen tarkkuus

Nyt kun olet tallentanut viisi testikokeilua, voit laskea, kuinka kaukana laitteesi oli todellisesta lämpötilasta.

Muista, että asetimme laitteesi niin, että siinä näkyy "Minulla on kuumetta!" aina, kun se havaitsi lämpötilan, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 40 celsiusastetta. Tämä tarkoittaa sitä, että vertaamme alkoholilämpömittarin arvoja 40 asteeseen ja näemme, kuinka erilaisia ne olivat.

Vähennä Excelissä 40 jokaisesta tallentamastasi lämpötila -arvosta. Tämä antaa sinulle eron kunkin todellisen arvon ja mitattujen arvojen välillä. Jaa sitten nämä arvot 40: llä ja kerro 100: lla. Tämä antaa meille kunkin mittauksen virheen prosentteina.

Lopuksi keskiarvo kaikki prosenttivirheesi. Tämä luku on kokonaisprosenttivirheesi. Kuinka tarkka laitteesi oli? Oliko prosenttivirhe alle 5%? 1%?