План за изпитване на термистора: 8 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:54

Целта на този тест е да видим дали можем да измерим температурата на човешкото тяло. Този план за тестване ще ви даде инструкции как да изградите прост цифров термометър, да го калибрирате, да го програмирате и след това да го използвате, за да видите дали можете да откриете симулирана треска (температура от 40 градуса по Целзий).

Стъпка 1: Стъпка 1 - Съберете вашите материали

Добрият план за изпитване винаги трябва да започва с излагане на материалите, които ще ви трябват.

За нашия план за тестване на термистори ние изискваме следното:

Микроконтролер Arduino Uno

USB кабел (за свързване на Arduino към компютъра)

Преносим компютър

Термистор

Резистори (10 000 Ohm)

Платка

Чаша

Вода

Гореща чиния

Лента

Алкохолен термометър

Стъпка 2: Стъпка 2: Свързване на веригата

Следващата стъпка е да започнете изграждането на веригата, която ще ви позволи да измервате температурата с помощта на термистора.

Следвайте диаграмата по -горе, за да свържете вашия термистор към вашия Arduino по начин, който ще ви позволи да измервате температурата. Както можете да видите, 5V изходът на вашия Arduino е свързан към вашия термистор. Другият край на термистора е свързан към 10kOhm резистор. И накрая, другият край на 10kOhm резистора е свързан към заземяващия щифт на Arduino, завършвайки веригата.

Ще забележите и жълтия проводник, който свързва кръстовището между термистора и резистора към аналоговия входен щифт "A0" на Arduino. Не забравяйте да свържете този проводник! Този проводник е този, който позволява на вашия Arduino действително да измерва термистора. Без него няма да получите никакви измервания.

Стъпка 3: Стъпка 3: Програмиране на вашия Arduino

Следващата стъпка е да програмирате вашия Arduino, така че да можете да започнете да правите измервания на напрежението на вашия термистор. За да направите това, копирайте кода по -горе във вашия редактор и след това го качете на вашия Arduino.

Този код ще вземе показания от вашия термистор веднъж в секунда и ще запише това четене на серийния монитор. Запомнете: стойностите, които ще бъдат записани на серийния монитор тук, са стойности на напрежението. За да се получат температурни стойности, ще трябва да калибрираме устройството.

Стъпка 4: Стъпка 4: Записване на вашите данни за калибриране

В момента вашият Arduino не произвежда температурни стойности. Трябва да го калибрираме, което означава да направим серия от измервания на напрежение с Arduino при различни температури, като едновременно с това записваме температурите при всяко измерване на напрежението. По този начин можем да създадем диаграма, която има стойности на напрежението вляво и температури вдясно. От тази диаграма ще можем да измислим уравнение, което ще ни позволи автоматично да преобразуваме между волта и градуса.

За да вземете вашите данни за калибриране, ще трябва да поставите чаша пълна с вода върху котлон и да го включите. Поставете алкохолен термометър във водата и наблюдавайте покачването на температурата. Когато температурата достигне 18 градуса по Целзий, поставете термистора във водата и включете вашия Arduino, за да можете да четете серийния монитор.

Когато температурата на термометъра ви отчете 20 градуса по Целзий, запишете тази температура. До него запишете показанието на напрежението, което вашият Arduino поставя на серийния монитор. Когато термометърът отчете 21 градуса по Целзий, повторете това. Продължете да го повтаряте, докато термометърът ви покаже 40 градуса по Целзий.

Сега трябва да имате серия от стойности на напрежението, като всяка от тях съответства на определена температура. Въведете ги в електронна таблица на Excel, както е на снимката по -горе.

Стъпка 5: Стъпка 5: Създаване на вашата калибрационна крива

Сега, когато всичките ви данни са в Excel, ще ги използваме за създаване на калибрираща крива и генериране на уравнение, което ще ни позволи да конвертираме между стойности на напрежение и температура.

В Excel маркирайте вашите данни (уверете се, че стойностите на напрежението са вляво) и изберете „Вмъкване“в лентата с инструменти в горната част, след което щракнете върху „Скатер или балончеста диаграма“от раздела „Графики“. Графика трябва да се появи с поредица от точки върху нея. Проверете отново дали оста Y представлява температурни стойности, а оста X представлява стойности на напрежението.

Щракнете с десния бутон върху една от точките с данни и изберете „Форматиране на тенденция“. Ще се появи диалогов прозорец. Под „Опции за тенденция“изберете „Линейно“и след това най -долу изберете полето, което гласи „Покажи уравнение на диаграмата“.

Сега вашата диаграма трябва да изглежда като тази на снимката по -горе. Запишете това уравнение, тъй като това ще програмирате във вашия Arduino, за да го накарате автоматично да преобразува напрежението в температура.

Стъпка 6: Стъпка 6: Калибриране на вашата система

Сега, след като успешно сте създали калибрираща крива и сте извлекли уравнението, което ви позволява да преобразувате стойностите на напрежението в температури, трябва да актуализирате кода си, така че вашият Arduino да отпечата температурните стойности на серийния монитор.

Върнете се в кода на Arduino и направете следните промени:

Вместо да установявате променливата "val" като "int", извикайте я като "float". Това е така, защото "int" означава цяло число или цяло число. Тъй като ще поставим стойността на напрежението, съхранена във "val", чрез уравнение, трябва да му позволим да има десетични стойности, иначе преобразуването ни ще бъде неправилно. Като извикаме „val“като „плаваща“променлива, ще се уверим, че математиката ни работи правилно.

След това трябва да добавите нов ред след "val = analogRead (0);". На този нов ред напишете следното: "температура на плаване". Това ще установи нова променлива, температура, която скоро ще покажем.

Следващата стъпка е да преобразуваме стойността на напрежението във "val" в температура, която можем да съхраняваме в "температура". За да направите това, върнете се към уравнението си, което сте получили от калибрационната крива. Докато напрежението е на оста X и температурата е на оста Y на вашата графика, тогава уравнението може да се преведе по следния начин: y = a*x + b става температура = a*val + b. На следващия ред напишете „температура = a*val + b“, където „a“и „b“са числата, които получавате от уравнението за калибриране.

След това променете изтриването "Serial.println (val)". Няма да разглеждаме самата температура, а вместо това ще използваме оператор if, за да решим дали сме над определена температура или не.

И накрая, ще добавим парче код, който ще използва информацията за температурата, за да вземе решение дали имате треска или не. На следващия ред напишете следното:

ако (температура> 40) {

Serial.println ("Имам треска!")

}

Запазете кода си и го качете в Arduino.

Стъпка 7: Стъпка 7: Тестване на вашето устройство

Честито! Вече сте конструирали цифров термометър, който може да измерва температурата с помощта на термистор и Arduino. Сега трябва да го тествате за точност.

Поставете чашата отново на котлона и започнете да загрявате водата. Поставете вашия алкохолен термометър и термистор във водата. Гледайте серийния монитор, както и алкохолния термометър. Когато вашият сериен монитор казва „Имате треска!“, Запишете температурата на алкохолния си термометър и изключете котлона.

Оставете водата да се охлади до около 32 градуса по Целзий и след това повторете горната процедура. Направете това 5 пъти и запишете наблюденията си в диаграма като тази по -горе.

Стъпка 8: Стъпка 8: Изчислете точността на вашето устройство

След като сте записали 5 изпитания на тестове, можете да изчислите колко далеч е вашето устройство от истинската температура.

Не забравяйте, че ние сме настроили устройството ви така, че да показва „Имам треска!“винаги, когато открие температура по -висока или равна на 40 градуса по Целзий. Това означава, че ще сравним стойностите на алкохолния термометър с 40 градуса и ще видим колко различни са те.

В Excel извадете 40 от всяка записана температура. Това ви дава разликата между всяка истинска стойност и вашите измерени стойности. След това разделете тези стойности на 40 и умножете по 100. Това ще ни даде процентната грешка за всяко измерване.

И накрая, осреднете всичките си процентни грешки. Това число е вашата обща процентна грешка. Колко точно беше вашето устройство? Процентът грешка беше под 5%? 1%?