Termistora pārbaudes plāns: 8 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Šī testa plāna mērķis ir noskaidrot, vai mēs varam izmērīt cilvēka ķermeņa temperatūru. Šis testa plāns sniegs norādījumus, kā izveidot vienkāršu digitālo termometru, to kalibrēt, ieprogrammēt un pēc tam izmantot, lai noskaidrotu, vai varat noteikt imitētu drudzi (temperatūra 40 grādi pēc Celsija).

1. solis: 1. solis - apkopojiet savus materiālus

Labam pārbaudes plānam vienmēr jāsākas, izklāstot nepieciešamos materiālus.

Mūsu termistora pārbaudes plānam mums ir nepieciešams:

Arduino Uno mikrokontrolleris

USB kabelis (lai savienotu Arduino ar datoru)

Klēpjdatoru

Termistors

Rezistori (10 000 omi)

Maizes dēlis

Vārglāzē

Ūdens

Karsts šķīvis

Lente

Alkohola termometrs

2. darbība: 2. darbība: ķēdes pievienošana

Nākamais solis ir sākt veidot ķēdi, kas ļaus izmērīt temperatūru, izmantojot termistoru.

Izpildiet iepriekš redzamo diagrammu, lai savienotu termistoru ar Arduino tādā veidā, kas ļaus jums izmērīt temperatūru. Kā redzat, jūsu Arduino 5V izeja ir savienota ar jūsu termistoru. Otrs termistora gals ir savienots ar 10 kOhm rezistoru. Visbeidzot, 10 kOhm rezistora otrs gals ir savienots ar Arduino zemējuma tapu, pabeidzot ķēdi.

Jūs pamanīsit arī dzelteno vadu, kas savieno krustojumu starp termistoru un rezistoru ar Arduino analogās ieejas tapu "A0". Neaizmirstiet pieslēgt šo vadu! Šis vads ļauj jūsu Arduino faktiski izmērīt termistoru. Bez tā jūs nesaņemsiet mērījumus.

3. darbība: 3. darbība: Arduino programmēšana

Nākamais solis ir ieprogrammēt Arduino, lai jūs varētu sākt mērīt spriegumu visā termistorā. Lai to izdarītu, kopējiet iepriekš minēto kodu savā redaktorā un pēc tam augšupielādējiet to savā Arduino.

Šis kods vienu reizi sekundē nolasīs jūsu termistoru un ierakstīs šo lasījumu sērijas monitorā. Atcerieties: vērtības, kas šeit tiks ierakstītas sērijas monitorā, ir sprieguma vērtības. Lai iegūtu temperatūras vērtības, mums būs jākalibrē ierīce.

4. darbība: 4. darbība: kalibrēšanas datu ierakstīšana

Pašlaik jūsu Arduino neražo temperatūras vērtības. Mums tas jākalibrē, kas nozīmē virkni sprieguma mērījumu ar Arduino dažādās temperatūrās, vienlaikus reģistrējot temperatūru katrā sprieguma mērījumā. Tādā veidā mēs varam izveidot diagrammu, kurā ir sprieguma vērtības kreisajā pusē un temperatūra labajā pusē. No šīs diagrammas mēs varēsim izdomāt vienādojumu, kas ļaus mums automātiski konvertēt starp voltiem un grādiem.

Lai iegūtu kalibrēšanas datus, uz sildvirsmas jāuzliek vārglāze ar ūdeni un jāieslēdz. Ievietojiet spirta termometru ūdenī un vērojiet, kā temperatūra paaugstinās. Kad temperatūra sasniedz 18 grādus pēc Celsija, ievietojiet termistoru arī ūdenī un ieslēdziet Arduino, lai varētu nolasīt sērijas monitoru.

Kad termometra temperatūra ir 20 grādi pēc Celsija, pierakstiet šo temperatūru. Blakus tam pierakstiet sprieguma rādījumu, ko jūsu Arduino ievieto sērijas monitorā. Kad termometra stabiņš rāda 21 grādu pēc Celsija, atkārtojiet to. Turpiniet to atkārtot, līdz termometrs nolasa 40 grādus pēc Celsija.

Tagad jums vajadzētu būt virknei sprieguma vērtību, no kurām katra atbilst noteiktai temperatūrai. Ievadiet tos Excel izklājlapā, piemēram, iepriekš redzamajā fotoattēlā.

5. darbība: 5. darbība: kalibrēšanas līknes izveide

Tagad, kad visi jūsu dati ir programmā Excel, mēs to izmantosim, lai izveidotu kalibrēšanas līkni un ģenerētu vienādojumu, kas ļaus mums pārvērst sprieguma un temperatūras vērtības.

Programmā Excel iezīmējiet savus datus (pārliecinieties, vai sprieguma vērtības ir kreisajā pusē) un augšējā rīkjoslā atlasiet "Ievietot", pēc tam sadaļā "Diagrammas" noklikšķiniet uz "Izkliedes vai burbuļdiagramma". Diagrammai vajadzētu parādīties ar virkni punktu. Vēlreiz pārbaudiet, vai Y ass attēlo temperatūras vērtības, bet X ass-sprieguma vērtības.

Ar peles labo pogu noklikšķiniet uz viena no datu punktiem un atlasiet "Formatēt tendences līniju". Parādīsies dialoglodziņš. Sadaļā “Trendline options” atlasiet “Linear” un pēc tam apakšā atlasiet lodziņu “Display Equation on chart”.

Jūsu diagrammai tagad vajadzētu izskatīties tā, kā parādīts iepriekš redzamajā fotoattēlā. Pierakstiet šo vienādojumu, jo tieši to jūs ieprogrammēsit savā Arduino, lai tas automātiski pārveidotu spriegumu par temperatūru.

6. darbība: 6. darbība: sistēmas kalibrēšana

Tagad, kad esat veiksmīgi izveidojis kalibrēšanas līkni un atvasinājis vienādojumu, kas ļauj pārvērst sprieguma vērtības temperatūrā, jums ir jāatjaunina kods, lai jūsu Arduino izdrukātu temperatūras vērtības sērijveida monitorā.

Atgriezieties savā Arduino kodā un veiciet šādas izmaiņas:

Tā vietā, lai mainīgo "val" izveidotu par "int", sauciet to par "pludiņu". Tas ir tāpēc, ka "int" nozīmē veselu skaitli vai veselu skaitli. Tā kā sprieguma vērtību, kas saglabāta "val", mēs izmantosim vienādojumu, mums ir jāļauj tai būt decimāldaļās, pretējā gadījumā mūsu konvertācija būs nepareiza. Nosaucot "val" kā "peldošu" mainīgo, mēs pārliecināsimies, ka mūsu matemātika darbojas pareizi.

Tālāk jums jāpievieno jauna rinda aiz "val = analogRead (0);". Uz šīs jaunās rindas uzrakstiet sekojošo: "peldošā temperatūra". Tādējādi tiks izveidots jauns temperatūras mainīgais, ko drīz parādīsim.

Nākamais solis ir pārveidot sprieguma vērtību "val" temperatūrā, kuru mēs varam uzglabāt "temperatūrā". Lai to izdarītu, atgriezieties pie vienādojuma, ko ieguvāt no kalibrēšanas līknes. Kamēr spriegums atrodas uz X ass un temperatūra ir uz jūsu grafika Y ass, vienādojumu var tulkot šādi: y = a*x + b kļūst par temperatūru = a*val + b. Nākamajā rindā ierakstiet "temperatūra = a*val + b", kur "a" un "b" ir skaitļi, ko iegūstat no kalibrēšanas vienādojuma.

Pēc tam mainiet dzēšanu "Serial.println (val)". Mēs neskatīsimies uz pašu temperatūru, bet tā vietā izmantosim paziņojumu if, lai izlemtu, vai esam virs noteiktas temperatūras vai nē.

Visbeidzot, mēs pievienosim koda gabalu, kas izmantos informāciju par temperatūru, lai pieņemtu lēmumu par to, vai jums ir drudzis. Nākamajā rindā ierakstiet sekojošo:

ja (temperatūra> 40) {

Serial.println ("Man ir drudzis!")

}

Saglabājiet savu kodu un augšupielādējiet to Arduino.

7. darbība: 7. darbība: ierīces pārbaude

Apsveicam! Tagad esat izveidojis digitālu termometru, kas var izmērīt temperatūru, izmantojot termistoru un Arduino. Tagad jums jāpārbauda tā precizitāte.

Uzstādiet vārglāzi uz sildvirsmas un sāciet sildīt ūdeni. Ievietojiet spirta termometru un termistoru ūdenī. Skatieties sērijas monitoru, kā arī alkohola termometru. Kad seriālais monitors saka: “Jums ir drudzis!”, Pierakstiet temperatūru alkohola termometrā un izslēdziet sildvirsmu.

Ļaujiet ūdenim atdzist līdz apmēram 32 grādiem pēc Celsija un pēc tam atkārtojiet iepriekš minēto procedūru. Dariet to 5 reizes un ierakstiet savus novērojumus tādā diagrammā kā iepriekš.

8. darbība: 8. darbība: aprēķiniet ierīces precizitāti

Tagad, kad esat reģistrējis 5 testu izmēģinājumus, varat aprēķināt, cik tālu ierīce atradās no patiesās temperatūras.

Atcerieties, ka mēs iestatījām jūsu ierīci tā, lai tā rādītu "Man ir drudzis!" ikreiz, kad tā konstatēja temperatūru, kas ir lielāka vai vienāda ar 40 grādiem pēc Celsija. Tas nozīmē, ka mēs salīdzināsim alkohola termometra vērtības līdz 40 grādiem un redzēsim, cik tās bija atšķirīgas.

Programmā Excel atņemiet 40 no katras ierakstītās temperatūras vērtības. Tādējādi iegūstat atšķirību starp katru patieso vērtību un izmērītajām vērtībām. Pēc tam daliet šīs vērtības ar 40 un reiziniet ar 100. Tādējādi mēs iegūsim kļūdas procentus katram mērījumam.

Visbeidzot, aprēķiniet visas savas kļūdas procentos. Šis skaitlis ir jūsu kopējā kļūdu procentuālā daļa. Cik precīza bija jūsu ierīce? Vai procentuālā kļūda bija mazāka par 5%? 1%?