გამოიყენეთ კონდენსატორები ტემპერატურის გასაზომად: 9 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:19

ეს პროექტი იმიტომ მოხდა, რომ შევიძინე კონდენსატორის ნაკრები ძირითადად X7R (კარგი ხარისხის) კონდენსატორებით, მაგრამ ზოგიერთი 100nF და უფრო მაღალი ღირებულებები იყო იაფი და ნაკლებად სტაბილური Y5V დიელექტრიკული, რომელიც აჩვენებს მასიურ ცვლილებას ტემპერატურასა და სამუშაო ძაბვაზე. მე ჩვეულებრივ არ გამოვიყენებ Y5V- ს იმ პროდუქტში, რომელსაც მე ვაპროექტებ, ამიტომ ვცდილობდი მეპოვა მათთვის ალტერნატიული გამოყენება, ვიდრე სამუდამოდ თაროზე დამჯდარიყო.

მინდოდა მენახა, შესაძლებელია თუ არა ტემპერატურის ცვლილების გამოყენება სასარგებლო და ძალიან დაბალი ღირებულების სენსორის შესაქმნელად, და როგორც ხედავთ მომდევნო რამდენიმე გვერდზე ეს იყო საკმაოდ მარტივი, მხოლოდ ერთი სხვა კომპონენტი იყო საჭირო.

ნაბიჯი 1: თეორია

პირველ რიგში, ეს გვეხმარება იცოდეთ ცოტა როგორ ხდება კონდენსატორების აგება და ხელმისაწვდომი ტიპები. კერამიკული კონდენსატორები შედგება რამოდენიმე ლითონის ფურცლისგან, ან "ფირფიტებისგან", რომლებიც გამოყოფილია იზოლატორით, რომელიც ცნობილია როგორც დიელექტრიკი. ამ მასალის მახასიათებლები (სისქე, კერამიკის ტიპი, ფენების რაოდენობა) აძლევს კონდენსატორს მის თვისებებს, როგორიცაა საოპერაციო ძაბვა, ტევადობა, ტემპერატურის კოეფიციენტი (ტევადობის ცვლილება ტემპერატურის მიხედვით) და სამუშაო ტემპერატურის დიაპაზონი. საკმაოდ ბევრი დიელექტრიკაა შესაძლებელი, მაგრამ ყველაზე პოპულარული დიაგრამაზეა ნაჩვენები.

NP0 (ასევე მოუწოდა C0G) - ეს არის საუკეთესო, პრაქტიკულად ტემპერატურის ცვლილების გარეშე, მაგრამ ისინი მხოლოდ დაბალი ტევადობის მნიშვნელობებისთვის არის ხელმისაწვდომი პიკო ფარადის და დაბალი ნანოფარადის დიაპაზონში.

X7R - ეს არის გონივრული, მხოლოდ მცირე პროცენტული ცვლილებით საოპერაციო დიაპაზონში.

Y5V - როგორც ხედავთ, ეს არის ყველაზე მკვეთრი მრუდი გრაფიკზე, რომლის პიკია დაახლოებით 10C. ეს გარკვეულწილად ზღუდავს ეფექტის სარგებლიანობას, რადგან თუკი სენსორს აქვს შესაძლებლობა 10 გრადუსზე დაბლა დაეცეს, შეუძლებელი იქნება იმის დადგენა, თუ რომელი პიკის მხარეა იგი.

გრაფიკზე ნაჩვენები სხვა დიელექტრიკები არის შუალედური საფეხურები ზემოთ აღწერილ სამ ყველაზე პოპულარულს შორის.

მაშ, როგორ შეგვიძლია გავზომოთ ეს? მიკროკონტროლერს აქვს ლოგიკური დონე, რომლის დროსაც მისი შეყვანა მაღალია. თუ კონდენსატორს ვტენით რეზისტორის საშუალებით (დატენვის დროის გასაკონტროლებლად), მაღალი დონის მიღწევის დრო იქნება ტევადობის მნიშვნელობის პროპორციული.

ნაბიჯი 2: შეაგროვეთ თქვენი მასალები

თქვენ დაგჭირდებათ:

• Y5V კონდენსატორები, მე გამოვიყენე 100nF 0805 ზომა.
• მცირე ზომის პროტოტიპის დაფა კონდენსატორების დასაყენებლად.
• სითბოს შემცირება სენსორების იზოლაციისთვის. ალტერნატიულად შეგიძლიათ ჩაყაროთ ისინი ეპოქსიდში, ან გამოიყენოთ საიზოლაციო ლენტი.
• ქსელის კაბელი, რომლის ამოღებაც შესაძლებელია 4 გრეხილი წყვილის მისაღებად. არ არის სავალდებულო გრეხილი წყვილების გამოყენება, მაგრამ გადახვევა ხელს უწყობს ელექტრო ხმაურის შემცირებას.
• მიკროკონტროლერი - მე გამოვიყენე არდუინო, მაგრამ ნებისმიერი გამოდგება
• რეზისტორები - მე 68k გამოვიყენე, მაგრამ ეს დამოკიდებულია თქვენი კონდენსატორის ზომაზე და რამდენად ზუსტი გსურთ იყოთ გაზომვა.

ინსტრუმენტები:

• გასაყიდი რკინა.
• პროტოტიპის დაფა მიკროკონტროლერის/არდუინოს დასაყენებლად.
• სითბოს იარაღი სითბოს შემცირებისთვის. სიგარეტის სანთებელი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ასევე ოდნავ ცუდი შედეგებით.
• ინფრაწითელი თერმომეტრი ან თერმოწყვილი, სენსორების დასაკალიბრებლად.
• პინცეტი.

ნაბიჯი 3: შეაერთეთ თქვენი კონდენსატორები

აქ ახსნა არ არის საჭირო - უბრალოდ მოათავსეთ ისინი თქვენს დაფებზე თქვენი შედუღების სასურველი მეთოდის გამოყენებით და მიამაგრეთ ორი მავთული.

ნაბიჯი 4: იზოლირება სენსორები

მოათავსეთ სათანადო ზომის სითბოს შემცირების მილი სენსორებზე ისე, რომ ბოლოები არ იყოს გამოვლენილი და შეამცირეთ ცხელი ჰაერის გამოყენებით.

ნაბიჯი 5: მოარგეთ თქვენი რეზისტორი და შეაერთეთ სენსორი

მე შევარჩიე შემდეგი პინოუტი.

PIN3: გამომავალი

PIN2: შეყვანა

ნაბიჯი 6: დაწერეთ პროგრამული უზრუნველყოფა

ძირითადი გაზომვის ტექნიკა ნაჩვენებია ზემოთ. იმის ასახსნელად, თუ როგორ მუშაობს, millis () ბრძანების გამოყენებით აბრუნებს მილიწამების რაოდენობას Arduino– ს გააქტიურების დღიდან. თუ თქვენ გაზომავთ გაზომვის დასაწყისში და ბოლოს, და ამცირებთ საწყისი მნიშვნელობას ბოლოდან, თქვენ მიიღებთ დროს მილიწამებში კონდენსატორის დასატენად.

გაზომვის შემდეგ, ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ თქვენ დადგით გამომავალი ბალიშები კონდენსატორის დასაშლელად და დაელოდოთ შესაბამის დროს გაზომვის გამეორებამდე ისე, რომ კონდენსატორი მთლიანად დაცლილი იყოს. ჩემს შემთხვევაში მეორე საკმარისი იყო.

შემდეგ შედეგები სერიული პორტიდან გამოვაყარე, რათა მათზე დაკვირვება შემეძლოს. თავდაპირველად აღმოვაჩინე, რომ მილიწამები არ იყო საკმარისად ზუსტი (მხოლოდ ერთი ფიგურის მნიშვნელობას აძლევდა), ამიტომ მე შევცვალე ის მიკროსკოპის () ბრძანების გამოყენებით, რომ მივიღო შედეგი მიკროწამებში, რაც, როგორც თქვენ მოელით, იყო დაახლოებით 1000x წინა მნიშვნელობისა. გარემოს ღირებულება დაახლოებით 5000 -მდე მნიშვნელოვნად მერყეობდა, ასე რომ, რომ გაადვილდეს კითხვა, გავყავი 10 -ზე.

ნაბიჯი 7: შეასრულეთ კალიბრაცია

მე მივიღე კითხვა 27.5C (ოთახის ტემპერატურა - აქ დიდი ბრიტანეთისთვის!), შემდეგ მოვათავსე სენსორების პაკეტი მაცივარში და მივაცილე გაგრილება დაახლოებით 10C- მდე, ინფრაწითელი თერმომეტრის საშუალებით. მე გადავიღე კითხვების მეორე ნაკრები, შემდეგ ჩავდე ღუმელში გალღობის ტემპერატურაზე, განუწყვეტლივ ვაკონტროლებდი თერმომეტრით, სანამ მზად არ იქნებოდნენ 50C ტემპერატურაზე.

როგორც ხედავთ ზემოთ ნაკვეთებიდან, შედეგები იყო საკმაოდ წრფივი და თანმიმდევრული ოთხივე სენსორში.

ნაბიჯი 8: პროგრამული რაუნდი 2

მე ახლა შევცვალე ჩემი პროგრამული უზრუნველყოფა Arduino რუკის ფუნქციის გამოყენებით, რათა გადავიღო ზედა და ქვედა საშუალო მაჩვენებლები ნაკვეთებიდან 10C და 50C შესაბამისად.

ყველაფერი მუშაობს გეგმის მიხედვით, მე ჩავატარე რამდენიმე შემოწმება ტემპერატურის დიაპაზონში.

ნაბიჯი 9: პროექტის შეჯამება - დადებითი და უარყოფითი მხარეები

ასე რომ თქვენ გაქვთ ის, ტემპერატურის სენსორი less 0.01 -ზე ნაკლები კომპონენტებში.

მაშ, რატომ არ გსურთ ამის გაკეთება თქვენს პროექტში?

• სიმძლავრე ცვალებადია მიწოდების ძაბვასთან, ამიტომ უნდა გამოიყენოთ რეგულირებადი მიწოდება (უშუალოდ ბატარეის ენერგია არ შეიძლება) და თუ გადაწყვეტთ მიწოდების შეცვლას, თქვენ კვლავ უნდა დაკალიბროთ სენსორები.
• ტევადობა არ არის ერთადერთი, რაც იცვლება ტემპერატურის მიხედვით - გაითვალისწინეთ, რომ თქვენი მიკროკონტროლერის თქვენი შეყვანის მაღალი ბარიერი შეიძლება შეიცვალოს ტემპერატურის შესაბამისად და ის ჩვეულებრივ არ არის განსაზღვრული მონაცემთა ცხრილში რაიმე სიზუსტით.
• მიუხედავად იმისა, რომ ჩემი 4 კონდენსატორი საკმაოდ თანმიმდევრული იყო, ისინი ერთიდაიგივე პარტიიდან და ერთიდაიგივე კომპონენტიდან იყო და მე გულწრფელად არ ვიცი წარმოდგენა მაქვს რამდენად ცუდი იქნება სურათების სერიის ცვალებადობა.
• თუ მხოლოდ დაბალი ტემპერატურის გაზომვა გსურთ (10C– ზე დაბლა) ან მაღალი ტემპერატურის (10C– ზე ზემოთ), ეს მხოლოდ კარგადაა, მაგრამ შედარებით უსარგებლოა, თუ თქვენ გჭირდებათ ორივეს გაზომვა.
• გაზომვა ნელია! თქვენ უნდა სრულად გადმოტვირთოთ კონდენსატორი, სანამ კვლავ გაზომავთ.

ვიმედოვნებ, რომ ამ პროექტმა მოგაწოდათ გარკვეული იდეები და შესაძლოა შთაგაგონოთ თქვენ გამოიყენოთ სხვა კომპონენტები სხვა მიზნებისთვის, ვიდრე ისინი არ იყო განკუთვნილი.