Температураны өлшеу үшін конденсаторларды қолданыңыз: 9 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:26

Бұл жоба мен негізінен X7R (жақсы сапалы) конденсаторлары бар конденсаторлар жиынтығын сатып алғандықтан пайда болды, бірақ кейбір жоғары мәндері 100nF және одан жоғары температура мен жұмыс кернеуінде үлкен өзгерістерді көрсететін Y5V диэлектрикі арзан және тұрақты емес болды. Мен әдетте Y5V -ді өзім жасайтын өнімде қолданбайтын едім, сондықтан мен сөреде мәңгі отыруға рұқсат бермей, олар үшін балама әдістерді іздеуге тырыстым.

Мен температураның өзгеруін пайдалы және өте арзан сенсор жасау үшін қолдануға болатынын білгім келді, және келесі бірнеше беттерден көріп отырғаныңыздай, бұл өте қарапайым, тек басқа компонент қажет.

1 -қадам: Теория

Алдымен бұл конденсаторлардың қалай жасалатыны және олардың түрлері туралы аз білуге көмектеседі. Керамикалық конденсаторлар диэлектрик деп аталатын оқшаулағышпен бөлінген бірнеше металл қаңылтырдан немесе «пластиналардан» тұрады. Бұл материалдың сипаттамалары (қалыңдығы, керамика түрі, қабаттар саны) конденсатордың жұмыс кернеуі, сыйымдылығы, температуралық коэффициенті (температураға байланысты сыйымдылықтың өзгеруі) және жұмыс температурасының диапазоны сияқты қасиеттерін береді. Диэлектриктер өте аз, бірақ олардың ең танымалдары графикте көрсетілген.

NP0 (C0G деп те аталады) - бұл ең жақсы температура, бірақ температураның өзгеруі жоқ, бірақ олар әдетте picoFarad мен nanoFarad төмен диапазонындағы сыйымдылықтың төмен мәндері үшін қол жетімді.

X7R - бұл ақылға қонымды, жұмыс ауқымында аз ғана пайыздық өзгеріс.

Y5V - көріп тұрғаныңыздай, бұл диаграммадағы ең тік қисық, шыңы 10С шамасында. Бұл әсердің пайдалылығын біршама шектейді, өйткені егер сенсорда 10 градустан төмен түсу мүмкіндігі болса, оның шыңның қай жағында екенін анықтау мүмкін болмайды.

Графикте көрсетілген басқа диэлектриктер жоғарыда сипатталған ең танымал үш арасындағы аралық қадамдар болып табылады.

Сонымен, мұны қалай өлшеуге болады? Микроконтроллер логикалық деңгейге ие, оған кірістер жоғары болып саналады. Егер конденсаторды резистор арқылы зарядтасақ (зарядтау уақытын бақылау үшін), жоғары деңгейге жету уақыты сыйымдылық мәніне пропорционалды болады.

2 -қадам: материалдарыңызды жинаңыз

Саған қажет болады:

• Y5V конденсаторлары, мен 100nF 0805 өлшемін қолдандым.
• Конденсаторларды орнатуға арналған прототип тақтасының кішкене бөліктері.
• Датчиктерді оқшаулау үшін жылуды азайтыңыз. Немесе оларды эпоксидке батыруға немесе оқшаулағыш таспаны қолдануға болады.
• 4 бұралған жұпты алу үшін желілік кабельді алып тастауға болады. Бұралған жұптарды қолдану міндетті емес, бірақ бұралу электр шуын азайтуға көмектеседі.
• Микроконтроллер - мен Arduino -ды қолдандым, бірақ кез келген адам жасайды
• Резисторлар - мен 68k қолдандым, бірақ бұл конденсатордың өлшеміне және өлшеудің қаншалықты дәл болуына байланысты.

Құралдар:

• Пісіру темірі.
• Микроконтроллерді орнатуға арналған прототиптік тақта/Arduino.
• Ыстыққа арналған жылу пистолеті. Темекі тұтқасын да қолдануға болады, нәтижесі сәл нашар.
• Датчиктерді калибрлеу үшін инфрақызыл термометр немесе термопара.
• Пинцет.

3 -қадам: Конденсаторларды дәнекерлеңіз

Бұл жерде ешқандай түсініктеме қажет емес - оларды дәнекерлеудің қолайлы әдісін қолданып тақталарға салыңыз және екі сымды бекітіңіз.

4 -қадам: датчиктерді оқшаулаңыз

Датчиктерге ұштары ашылмайтындай етіп тиісті мөлшердегі қыздырғыш түтікті орнатыңыз және оны ыстық ауамен тартыңыз.

5 -қадам: резисторды салыңыз және сенсорды қосыңыз

Мен келесі түйіншекті таңдадым.

PIN3: шығыс

PIN2: енгізу

6 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз етуді жазу

Өлшеудің негізгі техникасы жоғарыда көрсетілген. Бұл қалай жұмыс істейтінін түсіндіру үшін millis () пәрменін пайдалану Arduino қосылғаннан кейін миллисекундтардың санын қайтарады. Егер сіз өлшеудің басында және соңында көрсеткішті алсаңыз және соңынан бастапқы мәнді алып тастасаңыз, конденсатордың зарядталуына миллисекундпен уақыт аласыз.

Өлшеу аяқталғаннан кейін конденсаторды шығару үшін шығыс істікшені төмен қою өте маңызды, және конденсатор толығымен разрядталуы үшін өлшеуді қайталамас бұрын тиісті уақытты күтіңіз. Менің жағдайда секунд жеткілікті болды.

Содан кейін мен нәтижелерді сериялы порттан шығардым, сонда мен оларды бақылай аламын. Бастапқыда мен миллисекундтардың жеткілікті дәл емес екенін білдім (тек бір ғана мән мәнін берді), сондықтан нәтижені микросекундта алу үшін micros () пәрменін қолдану үшін өзгерттім, бұл сіз күткендей алдыңғы мәннен шамамен 1000 есе көп. 5000 шамасындағы қоршаған орта мәні айтарлықтай өзгерді, сондықтан оқуды жеңілдету үшін мен 10 -ға бөлдім.

7 -қадам: Калибрлеуді орындаңыз

Мен көрсеткіштерді 27.5С -те алдым (бөлме температурасы - Ұлыбритания үшін ыстық!), Содан кейін сенсорлық пакетті тоңазытқышқа қойдым және инфрақызыл термометрмен тексере отырып, шамамен 10С -қа дейін суытып қойдым. Мен оқудың екінші жиынтығын алдым, содан кейін оларды жібіту режимінде пешке қойдым, олар термометрмен 50С температурада жазуға дайын болғанша үнемі бақылап отырды.

Жоғарыдағы сюжеттерден көріп отырғаныңыздай, нәтижелер сызықтық және барлық 4 датчиктерге сәйкес келді.

8 -қадам: Бағдарламалық қамтамасыз етудің 2 -кезеңі

Мен енді Arduino map функциясын қолдана отырып, бағдарламалық жасақтаманы сценарийлерден орташа және жоғарғы көрсеткіштерді сәйкесінше 10С және 50С дейін өзгерту үшін өзгерттім.

Барлығы жоспарланғандай жұмыс істейді, мен температура диапазонында бірнеше тексерулер жүргіздім.

9 -қадам: Жобаның қысқаша мазмұны - артықшылықтары мен кемшіліктері

Сонымен, сізде компоненттерде 0,01 фунт стерлингтен төмен температура сенсоры бар.

Сонымен, неге сіз оны жобаңызда жасағыңыз келмейді?

• Сыйымдылық қоректену кернеуіне байланысты өзгереді, сондықтан реттелетін қоректенуді қолдану керек (батареядан тікелей қуат алмайды), ал егер сіз қоректендіруді өзгертуге шешім қабылдасаңыз, сенсорларды қайтадан калибрлеу қажет.
• Сыйымдылық температураға байланысты өзгеретін жалғыз нәрсе емес - сіздің микроконтроллердегі кірудің жоғары шегі температураға байланысты өзгеруі мүмкін екенін ескеріңіз және ол әдетте деректер кестесінде дәлдікпен анықталмаған.
• Менің 4 конденсаторым бір-біріне сәйкес келгенімен, олар бір партиядан және бір компонентті катушкадан болды, мен партиялар арасындағы айырмашылық қаншалықты жаман болатынын білмеймін.
• Егер сіз тек төмен температураны (10С -тан төмен) немесе жоғары температураны (10С -тан жоғары) өлшегіңіз келсе, бұл жақсы, бірақ екеуін де өлшеу қажет болса, салыстырмалы түрде пайдасыз.
• Өлшеу баяу! Қайта өлшеуге кіріспес бұрын конденсаторды толығымен босату керек.

Бұл жоба сізге кейбір идеялар берді деп үміттенемін, мүмкін сіз басқа компоненттерді мақсаттан басқа мақсаттарда қолдануға шабыттандырады.