İçindekiler:
- 1. Adım: Teori
- 2. Adım: Malzemelerinizi Toplayın
- Adım 3: Kapasitörlerinizi Lehimleyin
- Adım 4: Sensörleri Yalıtın
- Adım 5: Direncinizi Takın ve Sensörü Bağlayın
- Adım 6: Yazılım Yazın
- Adım 7: Kalibrasyon Gerçekleştirin
- Adım 8: 2. Yazılım Turu
- 9. Adım: Proje Özeti - Artıları ve Eksileri
Video: Sıcaklığı Ölçmek için Kapasitörleri Kullanın: 9 Adım
2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:20
Bu proje, esas olarak X7R (kaliteli) kapasitörler içeren bir kapasitör kiti satın aldığım için ortaya çıktı, ancak 100nF ve üzeri yüksek değerlerden bazıları, sıcaklık ve çalışma voltajı üzerinde büyük bir değişiklik sergileyen daha ucuz ve daha az kararlı Y5V dielektrikti. Normalde tasarladığım bir üründe Y5V kullanmazdım, bu yüzden sonsuza kadar rafta kalmasına izin vermek yerine alternatif kullanımlar bulmaya çalıştım.
Kullanışlı ve çok düşük maliyetli bir sensör yapmak için sıcaklık değişiminden yararlanılıp yararlanılamayacağını görmek istedim ve sonraki birkaç sayfada göreceğiniz gibi, yalnızca bir başka bileşen gerekli olduğu için oldukça basitti.
1. Adım: Teori
Öncelikle, kapasitörlerin nasıl yapıldığı ve mevcut türleri hakkında biraz bilgi sahibi olmanıza yardımcı olur. Seramik kapasitörler, dielektrik olarak bilinen bir yalıtkanla ayrılmış bir dizi metal levhadan veya "plakalardan" oluşur. Bu malzemenin özellikleri (kalınlık, seramik türü, katman sayısı) kondansatöre çalışma voltajı, kapasitans, sıcaklık katsayısı (sıcaklık ile kapasitans değişimi) ve çalışma sıcaklık aralığı gibi özelliklerini verir. Oldukça az sayıda dielektrik mevcuttur, ancak en popülerleri grafikte gösterilmiştir.
NP0 (C0G olarak da adlandırılır) - bunlar en iyisidir, sıcaklıkta neredeyse hiç değişiklik olmaz, ancak bunlar yalnızca picoFarad ve düşük nanoFarad aralığında düşük kapasitans değerleri için mevcut olma eğilimindedir.
X7R - bunlar, çalışma aralığında yalnızca küçük bir yüzde değişikliği ile makul.
Y5V - görebileceğiniz gibi bunlar, 10C civarında bir tepe noktasıyla grafikteki en dik eğrilerdir. Bu, etkinin kullanışlılığını biraz sınırlar, çünkü sensörün 10 derecenin altına düşme olasılığı varsa, tepenin hangi tarafında olduğunu belirlemek imkansız olacaktır.
Grafikte gösterilen diğer dielektrikler, yukarıda açıklanan en popüler üç adım arasındaki ara adımlardır.
Peki bunu nasıl ölçebiliriz? Bir mikro denetleyici, girdilerinin yüksek olduğu kabul edilen bir mantık düzeyine sahiptir. Kondansatörü bir direnç üzerinden şarj edersek (şarj süresini kontrol etmek için), yüksek seviyeye ulaşma süresi kapasitans değeri ile orantılı olacaktır.
2. Adım: Malzemelerinizi Toplayın
İhtiyacın olacak:
- Y5V Kondansatörler, 100nF 0805 boyutunda kullandım.
- Kondansatörleri monte etmek için küçük prototipleme panosu parçaları.
- Sensörleri yalıtmak için ısı büzüşmeli. Alternatif olarak, bunları epoksiye batırabilir veya yalıtım bandı kullanabilirsiniz.
- 4 bükümlü çift elde etmek için soyulabilen ağ kablosu. Bükümlü çiftlerin kullanılması zorunlu değildir, ancak bükülme, elektriksel gürültünün azaltılmasına yardımcı olur.
- Mikrodenetleyici - Bir Arduino kullandım ama herhangi biri yapacak
- Dirençler - 68k kullandım ancak bu, kapasitörünüzün boyutuna ve ölçümün ne kadar doğru olmasını istediğinize bağlı.
Aletler:
- Havya.
- Mikrodenetleyiciyi/Arduino'yu monte etmek için prototipleme kartı.
- Isı büzüşmesi için ısı tabancası. Bir çakmak da biraz daha kötü sonuçlarla kullanılabilir.
- Sensörleri kalibre etmek için kızılötesi termometre veya termokupl.
- Cımbız.
Adım 3: Kapasitörlerinizi Lehimleyin
Burada açıklamaya gerek yok - tercih ettiğiniz lehimleme yöntemini kullanarak bunları panolarınıza takın ve iki kabloyu bağlayın.
Adım 4: Sensörleri Yalıtın
Uygun boyutta ısıyla daralan boruyu sensörlerin üzerine, uçları açıkta kalmayacak şekilde takın ve sıcak hava kullanarak küçültün.
Adım 5: Direncinizi Takın ve Sensörü Bağlayın
Aşağıdaki pinout'u seçtim.
PIN3: Çıkış
PIN2: Giriş
Adım 6: Yazılım Yazın
Temel ölçüm tekniği yukarıda gösterilmiştir. Nasıl çalıştığını açıklamak için, millis() komutunu kullanmak, Arduino'nun çalıştırılmasından bu yana geçen milisaniye sayısını döndürür. Ölçümün başında ve sonunda bir okuma alırsanız ve bitiş değerini başlangıç değerini çıkarırsanız, kapasitörün şarj olması için geçen süreyi milisaniye cinsinden elde edersiniz.
Ölçümden sonra, kapasitörü boşaltmak için çıkış pinini düşük ayarlamanız ve kapasitörün tamamen boşalması için ölçümü tekrarlamadan önce uygun bir süre beklemeniz çok önemlidir. Benim durumumda bir saniye yeterliydi.
Daha sonra onları gözlemleyebilmek için sonuçları seri porttan çıkardım. Başlangıçta milisaniyenin yeterince doğru olmadığını (yalnızca tek bir rakam değeri vererek) buldum, bu yüzden sonucu mikrosaniye cinsinden elde etmek için micros() komutunu kullanacak şekilde değiştirdim, beklediğiniz gibi önceki değerin 1000 katı civarındaydı. 5000 civarındaki ortam değeri önemli ölçüde dalgalandı, bu yüzden okumayı kolaylaştırmak için I'i 10'a böldüm.
Adım 7: Kalibrasyon Gerçekleştirin
27.5C'de okumalar yaptım (oda sıcaklığı - burası Birleşik Krallık için sıcak!), sonra sensör demetini buzdolabına yerleştirdim ve kızılötesi termometreyle kontrol ederek yaklaşık 10C'ye soğumalarına izin verdim. İkinci bir okuma seti aldım, sonra bunları fırına buz çözme ayarında koydum ve 50C'de kayıt yapmaya hazır olana kadar termometre ile sürekli olarak kontrol ettim.
Yukarıdaki grafiklerden de görebileceğiniz gibi, sonuçlar oldukça doğrusaldı ve 4 sensörün tamamında tutarlıydı.
Adım 8: 2. Yazılım Turu
Şimdi, arazilerden üst ve alt ortalama okumaları sırasıyla 10C ve 50C'ye yeniden eşlemek için Arduino harita işlevini kullanarak yazılımımı değiştirdim.
Her şey planlandığı gibi çalışıyor, sıcaklık aralığında birkaç kontrol yaptım.
9. Adım: Proje Özeti - Artıları ve Eksileri
İşte karşınızda, bileşenlerde 0,01 sterlinden daha düşük bir sıcaklık sensörü.
Peki, neden bunu projenizde yapmak istemiyorsunuz?
- Kapasitans, besleme voltajıyla dalgalanır, bu nedenle düzenlenmiş bir besleme kullanmalısınız (doğrudan pilden güç alamaz) ve beslemeyi değiştirmeye karar verirseniz, sensörleri yeniden kalibre etmeniz gerekir.
- Kapasitans, sıcaklıkla değişen tek şey değildir - mikrodenetleyicinizdeki giriş yüksek eşiğinizin sıcaklıkla değişebileceğini ve genellikle veri sayfasında herhangi bir hassasiyetle tanımlanmadığını düşünün.
- 4 kondansatörüm oldukça tutarlı olsa da, aynı partiden ve aynı bileşen makarasındandı ve açıkçası, partiden partiye varyasyonun ne kadar kötü olacağı hakkında hiçbir fikrim yok.
- Yalnızca düşük sıcaklıkları (10C'nin altında) veya yüksek sıcaklıkları (10C'nin üzerinde) ölçmek istiyorsanız, yalnızca bu uygundur, ancak her ikisini de ölçmeniz gerekiyorsa nispeten işe yaramaz.
- Ölçüm yavaş! Tekrar ölçüm yapabilmek için kapasitörü tamamen boşaltmanız gerekir.
Umarım bu proje size bazı fikirler vermiştir ve belki de diğer bileşenleri amaçlanan amaç dışında kullanmanız için size ilham vermiştir.
Önerilen:
Dijital Kapı Voltajlarını Ölçmek için Devre Kullanma: 7 Adım
Dijital Kapı Voltajlarını Ölçmek İçin Devre Kullanma: Dijital devreler genellikle 5 voltluk kaynaklar kullanır. TTL serisinde (bir tür dijital entegre çip) 5v - 2,7 volt arasındaki dijital voltajlar yüksek kabul edilir ve 1 değerine sahiptir.Dijital voltajlar 0-0.5 formunun düşük olduğu kabul edilir ve
Kalp Atış Hızınızı Ölçmek Parmağınızın Ucunda: Kalp Atış Hızını Belirlemede Fotopletismografi Yaklaşımı: 7 Adım
Kalp Atış Hızınızı Ölçmek Parmağınızın Ucunda: Kalp Atış Hızını Belirlemeye Fotopletismografi Yaklaşımı: Bir fotopletismograf (PPG), mikrovasküler bir doku yatağındaki kan hacmindeki değişiklikleri saptamak için sıklıkla kullanılan basit ve düşük maliyetli bir optik tekniktir. Çoğunlukla cilt yüzeyinde ölçüm yapmak için non-invaziv olarak kullanılır, tipik olarak
Pilin İç Direncini Ölçmek İçin 4 Adım: 4 Adım
Pilin İç Direncini Ölçmek için 4 Adım: İşte pilin iç direncini ölçmenize yardımcı olabilecek 4 basit adım
DT11 Sıcaklık Sensörlü Web Sunucusu için ESP8266 NodeMCU Erişim Noktası (AP) ve Tarayıcıda Yazdırma Sıcaklığı ve Nemi: 5 Adım
DT11 Sıcaklık Sensörlü Web Sunucusu için ESP8266 NodeMCU Erişim Noktası (AP) ve Tarayıcıda Yazdırma Sıcaklığı ve Nemi: Merhaba arkadaşlar, projelerin çoğunda ESP8266 kullanıyoruz ve çoğu projede verilere erişilebilmesi için ESP8266'yı web sunucusu olarak kullanıyoruz. ESP8266 tarafından barındırılan Web sunucusuna erişerek wifi üzerinden herhangi bir cihaz, ancak tek sorun şu ki, çalışan bir yönlendiriciye ihtiyacımız var
Arduino için 6 Buton İçin 1 Analog Giriş Kullanın: 6 Adım
Arduino için 6 Düğme için 1 Analog Giriş Kullanın: Arduino'm için nasıl daha fazla Dijital Giriş elde edebileceğimi sık sık merak etmişimdir. Kısa süre önce birden fazla dijital giriş getirmek için Analog Girişlerden birini kullanabilmem gerektiği aklıma geldi. Hızlı bir arama yaptım ve insanların nerede olduğunu buldum