Pelan Ujian Termistor: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Matlamat rancangan ujian ini adalah untuk melihat apakah kita dapat mengukur suhu badan manusia. Pelan ujian ini akan memberi anda arahan bagaimana membina termometer digital sederhana, menentukurnya, memprogramkannya, dan kemudian menggunakannya untuk melihat apakah anda dapat mengesan demam simulasi (suhu 40 darjah Celsius).

Langkah 1: Langkah 1 - Kumpulkan Bahan Anda

Rancangan ujian yang baik harus selalu dimulakan dengan meletakkan bahan yang anda perlukan.

Untuk rancangan ujian termistor kami, kami memerlukan yang berikut:

Mikrokontroler Arduino Uno

Kabel USB (untuk menyambungkan Arduino ke komputer)

Komputer riba

Termistor

Perintang (10, 000 Ohm)

Papan roti

Bikar

Air

Pinggan panas

Pita

Termometer alkohol

Langkah 2: Langkah 2: Menyambungkan Litar Anda

Langkah seterusnya adalah memulakan pembinaan litar yang akan membolehkan anda mengukur suhu menggunakan termistor.

Ikuti rajah di atas untuk menyambungkan termistor anda ke Arduino anda dengan cara yang membolehkan anda mengukur suhu. Seperti yang anda lihat, keluaran 5V Arduino anda disambungkan ke termistor anda. Hujung termistor yang lain disambungkan ke perintang 10kOhm. Akhirnya, hujung perintang 10kOhm yang lain disambungkan ke pin tanah di Arduino, melengkapkan litar.

Anda juga akan melihat wayar kuning yang menghubungkan persimpangan antara termistor dan perintang ke pin input analog "A0" di Arduino. Jangan lupa sambungkan wayar ini! Kawat itu adalah yang membolehkan Arduino anda mengukur termistor. Tanpa itu, anda tidak akan mendapat ukuran.

Langkah 3: Langkah 3: Memprogram Arduino Anda

Langkah seterusnya adalah memprogram Arduino anda supaya anda dapat mulai mengukur voltan merentasi termistor anda. Untuk melakukannya, salin kod di atas ke editor anda dan kemudian muat naik ke Arduino anda.

Kod ini akan mengambil bacaan dari termistor anda satu kali sesaat, dan akan menuliskan bacaan tersebut pada monitor bersiri. Ingat: nilai yang akan ditulis pada monitor bersiri di sini adalah nilai voltan. Untuk menghasilkan nilai suhu, kita perlu menentukurkan peranti.

Langkah 4: Langkah 4: Merakam Data Penentukuran Anda

Sekarang, Arduino anda tidak menghasilkan nilai suhu. Kita perlu menentukurnya, yang bermaksud melakukan serangkaian pengukuran voltan dengan Arduino pada pelbagai suhu, dan pada masa yang sama mencatat suhu pada setiap pengukuran voltan. Dengan cara ini, kita dapat membuat carta yang mempunyai nilai voltan di sebelah kiri dan suhu di sebelah kanan. Dari carta ini kita akan dapat menghasilkan persamaan yang membolehkan kita menukar antara volt dan darjah secara automatik.

Untuk mengambil data penentukuran anda, anda perlu meletakkan bikar berisi air di atas piring panas dan menyalakannya. Letakkan termometer alkohol di dalam air dan perhatikan ketika suhu meningkat. Apabila suhu mencapai 18 darjah Celsius, letakkan termistor anda di dalam air juga dan hidupkan Arduino anda sehingga anda dapat membaca monitor bersiri.

Apabila suhu pada termometer anda membaca 20 darjah Celsius, tuliskan suhu tersebut. Di sebelahnya, tuliskan bacaan voltan yang dipasang oleh Arduino pada monitor bersiri. Apabila termometer membaca 21 darjah celcius, ulangi ini. Terus mengulanginya sehingga termometer anda membaca 40 darjah Celsius.

Anda kini harus mempunyai rangkaian nilai voltan, masing-masing sesuai dengan suhu tertentu. Masukkan ini ke dalam spreadsheet Excel seperti pada foto di atas.

Langkah 5: Langkah 5: Membuat Keluk Penentukuran Anda

Sekarang semua data anda ada di Excel, kami akan menggunakannya untuk membuat keluk penentukuran dan menghasilkan persamaan yang akan membolehkan kami menukar antara nilai voltan dan suhu.

Di Excel, sorot data anda (pastikan nilai voltan ada di sebelah kiri) dan pilih "Sisipkan" pada bar alat di bahagian atas, kemudian klik "Sebarkan atau Bubble Chart" dari bahagian Carta. Grafik akan muncul dengan serangkaian titik di atasnya. Periksa semula bahawa paksi-Y mewakili nilai suhu dan paksi-X mewakili nilai voltan.

Klik kanan pada salah satu titik data dan pilih "Format Trendline". Kotak dialog akan muncul. Di bawah "Trendline options", pilih "Linear", dan kemudian di bahagian bawah pilih kotak yang bertuliskan "Display Equation on chart".

Carta anda kini kelihatan seperti pada gambar di atas. Tuliskan persamaan itu, kerana itulah yang akan anda atur program ke Arduino anda untuk menjadikannya menukar voltan menjadi suhu secara automatik.

Langkah 6: Langkah 6: Mengkalibrasi Sistem Anda

Setelah berjaya membuat kurva penentukuran dan memperoleh persamaan yang membolehkan anda menukar nilai voltan kepada suhu, anda mesti mengemas kini kod anda supaya Arduino anda mencetak nilai suhu ke monitor bersiri.

Kembali ke kod Arduino anda dan buat perubahan berikut:

Daripada menetapkan pemboleh ubah "val" sebagai "int", namakan sebagai "float". Ini kerana "int" bermaksud bilangan bulat, atau nombor bulat. Oleh kerana kita akan meletakkan nilai voltan yang tersimpan dalam "val" melalui persamaan, kita perlu membiarkannya mempunyai nilai perpuluhan atau penukaran kita tidak betul. Dengan memanggil "val" sebagai pemboleh ubah "float", kita akan memastikan matematik kita berjalan lancar.

Seterusnya anda perlu menambahkan baris baru selepas "val = analogRead (0);". Pada baris baru ini, tulis yang berikut: "suhu apungan". Ini akan menetapkan pemboleh ubah baru, suhu, yang akan kita paparkan sebentar lagi.

Langkah seterusnya adalah menukar nilai voltan dalam "val" menjadi suhu yang dapat kita simpan dalam "suhu". Untuk melakukan ini, kembali ke persamaan yang anda dapat dari keluk penentukuran anda. Selagi voltan berada pada paksi-X dan suhu berada pada paksi-Y pada graf anda, maka persamaan dapat diterjemahkan seperti berikut: y = a * x + b menjadi suhu = a * val + b. Pada baris seterusnya, tulis "suhu = a * val + b", di mana "a" dan "b" adalah nombor yang anda dapat dari persamaan penentukuran anda.

Seterusnya, ubah hapus "Serial.println (val)". Kita tidak akan melihat suhu itu sendiri, tetapi sebaliknya akan menggunakan pernyataan if untuk memutuskan sama ada kita berada di atas suhu tertentu atau tidak.

Akhirnya, kami akan menambahkan sekeping kod yang akan menggunakan maklumat suhu untuk membuat keputusan mengenai anda demam atau tidak. Pada baris seterusnya, tulis yang berikut:

jika (suhu> 40) {

Serial.println ("Saya demam!")

}

Simpan kod anda dan muat naik ke Arduino.

Langkah 7: Langkah 7: Menguji Peranti Anda

Tahniah! Anda kini telah membina termometer digital yang dapat mengukur suhu menggunakan termistor dan Arduino. Sekarang anda mesti mengujinya untuk ketepatan.

Siapkan bikar anda di atas piring panas dan mulakan memanaskan air. Letakkan termometer alkohol dan termistor anda di dalam air. Perhatikan monitor Serial dan termometer alkohol. Apabila monitor Serial anda mengatakan "Anda demam!", Tuliskan suhu pada termometer alkohol anda dan matikan piring panas.

Biarkan air sejuk hingga sekitar 32 darjah celcius dan kemudian ulangi prosedur di atas. Lakukan ini 5 kali, dan catat pemerhatian anda dalam carta seperti di atas.

Langkah 8: Langkah 8: Hitung Ketepatan Peranti Anda

Setelah mencatat 5 ujian percubaan, anda dapat mengira sejauh mana jarak peranti anda dari suhu sebenar.

Ingatlah bahawa kami menyiapkan peranti anda agar menunjukkan "Saya demam!" setiap kali ia mengesan suhu lebih besar daripada atau sama dengan 40 darjah Celsius. Ini bermaksud kita akan membandingkan nilai termometer alkohol hingga 40 darjah dan melihat betapa berbeza.

Di Excel, tolak 40 dari setiap nilai suhu yang anda rakamkan. Ini memberi anda perbezaan antara setiap nilai benar dan nilai yang diukur. Seterusnya, bahagikan nilai ini dengan 40, dan darabkan dengan 100. Ini akan memberi kita peratus kesalahan untuk setiap pengukuran.

Akhirnya, rata-rata semua kesilapan peratus anda. Nombor ini adalah kesilapan peratus keseluruhan anda. Sejauh mana tepatnya peranti anda? Adakah peratus kesalahan di bawah 5%? 1%?