Pla de proves de termistor: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

L’objectiu d’aquest pla de proves és veure si podem mesurar la temperatura corporal humana. Aquest pla de proves us proporcionarà instruccions sobre com construir un termòmetre digital senzill, calibrar-lo, programar-lo i, a continuació, utilitzar-lo per veure si podeu detectar una febre simulada (una temperatura de 40 graus centígrads).

Pas 1: Pas 1: reuniu els vostres materials

Un bon pla de proves sempre ha de començar establint els materials que necessiteu.

Per al nostre pla de proves de termistor, necessitem el següent:

Microcontrolador Arduino Uno

Cable USB (per connectar l'Arduino a l'ordinador)

Ordinador portàtil

Termistor

Resistències (10.000 Ohm)

Taula de pa

Vas de precipitats

Aigua

Placa calenta

Cinta

Termòmetre d’alcohol

Pas 2: Pas 2: Connexió del circuit

El següent pas és començar a construir el circuit que us permetrà mesurar la temperatura mitjançant el termistor.

Seguiu l'esquema anterior per connectar el termistor a l'Arduino d'una manera que us permetrà mesurar la temperatura. Com podeu veure, la sortida de 5V del vostre Arduino està connectada al termistor. L’altre extrem del termistor està connectat a la resistència de 10kOhm. Finalment, l'altre extrem de la resistència de 10kOhm està connectat al pin de terra de l'Arduino, completant el circuit.

També notareu el fil groc que connecta la unió entre el termistor i la resistència al pin d'entrada analògic "A0" de l'Arduino. No us oblideu de connectar aquest cable. Aquest cable és el que permet al vostre Arduino mesurar el termistor. Sense ella, no obtindreu cap mesura.

Pas 3: Pas 3: Programació del vostre Arduino

El següent pas és programar el vostre Arduino perquè pugueu començar a mesurar la tensió del termistor. Per fer-ho, copieu el codi anterior al vostre editor i, a continuació, pengeu-lo al vostre Arduino.

Aquest codi agafarà una lectura del termistor una vegada per segon i escriurà aquesta lectura al monitor sèrie. Recordeu: els valors que s’escriuran al monitor sèrie aquí són valors de tensió. Per tal de produir valors de temperatura, haurem de calibrar el dispositiu.

Pas 4: pas 4: enregistrament de les dades de calibració

Ara mateix, el vostre Arduino no produeix valors de temperatura. L’hem de calibrar, cosa que significa fer una sèrie de mesures de voltatge amb l’Arduino a diverses temperatures, mentre es registren simultàniament les temperatures de cada mesura de voltatge. D’aquesta manera, podem crear un gràfic que tingui valors de voltatge a l’esquerra i temperatures a la dreta. A partir d’aquest gràfic podrem arribar a una equació que ens permetrà convertir automàticament entre volts i graus.

Per poder agafar les dades de calibratge, haureu de posar un got ple d’aigua en una placa calenta i engegar-lo. Col·loqueu un termòmetre d’alcohol a l’aigua i observeu com augmenta la temperatura. Quan la temperatura arriba als 18 graus centígrads, col·loqueu el termistor també a l’aigua i engegueu el vostre Arduino perquè pugueu llegir el monitor sèrie.

Quan la temperatura del termòmetre sigui de 20 graus centígrads, escriviu-la. Al costat, escriviu la lectura de voltatge que el vostre Arduino posa al monitor sèrie. Quan el termòmetre llegeixi 21 graus centígrads, repetiu-ho. Continueu repetint-lo fins que el termòmetre llegeixi 40 graus centígrads.

Ara hauríeu de tenir una sèrie de valors de tensió, que corresponguessin a una temperatura específica. Introduïu-los en un full de càlcul d'Excel com a la foto superior.

Pas 5: Pas 5: Creació de la corba de calibració

Ara que totes les vostres dades es troben a Excel, les utilitzarem per crear una corba de calibratge i generar una equació que ens permetrà convertir entre valors de tensió i temperatura.

A Excel, ressalteu les vostres dades (assegureu-vos que els valors de tensió es trobin a l'esquerra) i seleccioneu "Insereix" a la barra d'eines de la part superior i, a continuació, feu clic a "Dispersió o gràfic de bombolles" a la secció Gràfics. Hauria d’aparèixer un gràfic amb una sèrie de punts. Comproveu de nou que l'eix Y representa valors de temperatura i l'eix X representa valors de tensió.

Feu clic amb el botó dret sobre un dels punts de dades i seleccioneu "Format de línia de tendència". Apareixerà un quadre de diàleg. A "Opcions de línia de tendència", seleccioneu "Lineal" i, a la part inferior, seleccioneu el quadre que diu "Mostra l'equació al gràfic".

El gràfic ara hauria de ser semblant al de la foto superior. Anoteu aquesta equació, ja que és el que programareu al vostre Arduino perquè converti el voltatge en temperatura automàticament.

Pas 6: pas 6: calibració del sistema

Ara que heu creat amb èxit una corba de calibratge i heu derivat l'equació que us permet convertir els valors de tensió a temperatures, heu d'actualitzar el codi perquè l'Arduino imprimeixi els valors de temperatura al monitor sèrie.

Torneu al vostre codi Arduino i feu els canvis següents:

En lloc d'establir la variable "val" com a "int", anomeneu-la com a "float". Això es deu al fet que "int" significa un nombre enter o enter. Com que posarem el valor de tensió emmagatzemat a "val" a través d'una equació, hem de permetre que tingui valors decimals o la nostra conversió serà incorrecta. En trucar a "val" com a variable "float", ens assegurarem que les nostres matemàtiques funcionin correctament.

A continuació, heu d'afegir una nova línia després de "val = analogRead (0);". En aquesta nova línia, escriviu el següent: "temperatura de flotació". Això establirà una nova variable, la temperatura, que mostrarem en breu.

El següent pas és convertir el valor de tensió en "val" en una temperatura que puguem emmagatzemar en "temperatura". Per fer-ho, torneu a la vostra equació obtinguda de la vostra corba de calibratge. Mentre la tensió sigui a l'eix X i la temperatura sigui a l'eix Y del gràfic, l'equació es pot traduir de la següent manera: y = a * x + b es converteix en temperatura = a * val + b. A la següent línia, escriviu "temperatura = a * val + b", on "a" i "b" són números que obteniu de la vostra equació de calibratge.

A continuació, canvieu suprimiu "Serial.println (val)". No mirarem la temperatura en si, sinó que utilitzarem una afirmació if per decidir si estem per sobre d’una temperatura determinada o no.

Finalment, afegirem un tros de codi que utilitzarà la informació de temperatura per prendre una decisió sobre si teniu febre o no. A la línia següent, escriviu el següent:

si (temperatura> 40) {

Serial.println ("Tinc febre!")

}

Deseu el vostre codi i pengeu-lo a l'Arduino.

Pas 7: Pas 7: prova del dispositiu

Enhorabona! Ara heu construït un termòmetre digital que pot mesurar la temperatura mitjançant un termistor i un Arduino. Ara heu de provar-ne la precisió.

Torneu a col·locar el got a la placa calenta i comenceu a escalfar l'aigua. Col·loqueu el termòmetre d’alcohol i el termistor a l’aigua. Mireu el monitor de sèrie i el termòmetre d’alcohol. Quan el monitor de sèrie digui "Teniu febre", escriviu la temperatura al termòmetre d'alcohol i apagueu la placa calenta.

Deixeu refredar l’aigua a uns 32 graus centígrads i repetiu el procediment anterior. Feu-ho cinc vegades i anoteu les vostres observacions en un gràfic com el de dalt.

Pas 8: pas 8: calculeu la precisió del dispositiu

Ara que heu registrat cinc proves de proves, podeu calcular la distància que tenia el dispositiu de la temperatura real.

Recordeu que hem configurat el dispositiu perquè es mostri "Tinc febre". sempre que detectés una temperatura superior o igual a 40 graus centígrads. Això significa que compararem els valors del termòmetre d’alcohol a 40 graus i veurem com eren de diferents.

A Excel, resteu 40 de cada valor de temperatura registrat. Això us proporciona la diferència entre cada valor real i els vostres valors mesurats. A continuació, divideix aquests valors per 40 i multiplica per 100. Això ens donarà el percentatge d'error de cada mesura.

Finalment, feu una mitjana de tots els vostres percentatges d’errors. Aquest nombre és el vostre percentatge global d'error. Quina precisió tenia el vostre dispositiu? El percentatge d’error era inferior al 5%? 1%?