PT100 ን እና አርዱዲኖን በመጠቀም የሙቀት መጠንን መለካት -16 ደረጃዎች

2024 ደራሲ ደራሲ: John Day | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2024-01-30 07:31

የዚህ ፕሮጀክት ዓላማ የሙቀት ዳሳሽ ስርዓትን ዲዛይን ማድረግ ፣ መገንባት እና መሞከር ነው። ስርዓቱ የተነደፈው ከ 0 እስከ 100 ° ሴ የሙቀት መጠንን ለመለካት ነው። የሙቀት መጠኑን ለመለካት PT100 ጥቅም ላይ ውሏል ፣ እና እሱ በዙሪያው ባለው የሙቀት መጠን ላይ በመመርኮዝ የመቋቋም አቅሙን የሚቀይር የመቋቋም የሙቀት መቆጣጠሪያ (RTD) ነው።

ደረጃ 1 - መሣሪያ

1x PT100

1x የዳቦ ሰሌዳ

2x 2.15 kohms ተቃዋሚዎች

1x 100 ohms resistor

ሽቦዎች

ገቢ ኤሌክትሪክ

ልዩነት ማጉያ

ደረጃ 2 - ስለ PT100

እንደ የፕሮጀክታችን አካል ከ 0 ዲግሪ እስከ 100 ዲግሪ ሴልሺየስ የሚደርስ የአካባቢውን የሙቀት መጠን የመለካት ተልእኮ ተሰጥቶናል። በሚከተሉት ምክንያቶች PT100 ን ለመጠቀም ወስነናል-

PT100 የሙቀት መጠንን ከ -200 ዲግሪ እስከ ከፍተኛ 850 ዲግሪ ሴልሺየስ ሊለካ የሚችል የመቋቋም የሙቀት መቆጣጠሪያ (RTD) ነው ፣ ግን አብዛኛውን ጊዜ ከ 200 ዲግሪ በላይ የሙቀት መጠንን ለመለካት ጥቅም ላይ አይውልም። ይህ ክልል የእኛን መስፈርቶች ያሟላል።

ይህ አነፍናፊ ለተወሰነ የአከባቢ የሙቀት መጠን ተቃውሞ ይፈጥራል። በአነፍናፊው የሙቀት መጠን እና ተቃውሞ መካከል ያለው ግንኙነት መስመራዊ ነው። ይህ ፣ አነፍናፊው ከሚያስፈልገው አነስተኛ ማዋቀር ጋር ፣ ለወደፊቱ ሌሎች የሙቀት መጠኖች አስፈላጊ ከሆነ አብሮ መስራት እና መሠዊያን ቀላል ያደርገዋል።

PT100 እንዲሁ ቀርፋፋ የምላሽ ጊዜ አለው ግን ትክክለኛ ነው። እነዚህ ባህሪዎች በእኛ ግብ ላይ ብዙም ተጽዕኖ አይኖራቸውም እና ስለሆነም የትኛውን የሙቀት ዳሳሽ እንደሚጠቀም ሲወስኑ ያን ያህል ተጽዕኖ አልነበራቸውም።

ደረጃ 3 የስንዴ ድንጋይ ድልድይ

የስንዴ ድንጋይ ድልድይ የድልድይ ወረዳ ሁለት እግሮችን በማመጣጠን ያልታወቀ የኤሌክትሪክ ተቃውሞ ለመለካት የሚያገለግል ሲሆን አንደኛው እግሩ ያልታወቀውን አካል ያጠቃልላል።

የወረዳው ቀዳሚ ጥቅም በ 0 ቪ የሚጀምር የውጤት ቮልቴጅን ክልል የማግኘት ችሎታው ነው።

ቀለል ያለ የቮልቴጅ መከፋፈያ ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል ፣ ግን ከማንኛውም ማካካሻ አቅርቦት እንድናስወግድ አይፈቅድልንም ፣ ይህም የቮልቴጅ ውፅአቱን ማጉላት ውጤታማ ያደርገዋል።

በ PT100 ውስጥ ያለው ተቃውሞ ከ 0 እስከ 100 ዲግሪ ሴልሺየስ ባለው የሙቀት መጠን ከ 100 ወደ 138.5055 ይለያያል።

የስንዴ ድንጋይ ድልድይ ቀመር ከዚህ በታች ነው ፣ ከተያያዘው ከፒዲኤፍ ሰንጠረዥ ለተገኙት የተለያዩ የስንዴ ድንጋይ ድልድይ እንደገና ለመለወጥ ሊያገለግል ይችላል።

Vout = Vin (R2/(R1+R2) - R4/(R3+R4))

በእኛ ሁኔታ -

R2 የእኛ PT100 ተቃውሞ ይሆናል።

R1 ከ R3 ጋር እኩል ይሆናል።

0 ቮ በ 0 ዲግሪ ሴልሺየስ ለማውጣት R4 ከ 100 ohms ጋር እኩል መሆን አለበት።

Vout ን ወደ 0V እና ቪን ወደ 5V ማቀናበር ለ R1 እና R2 = 2.2k ohms እሴቶችን ለማግኘት እንድንችል ያስችለናል።

እኛ በ 100 ዲግሪ ሴልሺየስ = 80mV የውጤት ቮልቴታችንን ለማግኘት ለአነፍናፊው ተቃውሞ በ 138.5055 ohms ውስጥ ልናስገባ እንችላለን።

ደረጃ 4 የወረዳውን ማስመሰል

ወረዳዎችን የማስመሰል መሣሪያ ፣ ኦርካድ ቀረፃ ወረዳችንን ለማስመሰል እና የሚጠበቁ የቮልቴጅ ውጤቶችን በተለያዩ የሙቀት መጠኖች ለማግኘት ያገለግል ነበር። ይህ የእኛ ስርዓት ምን ያህል ትክክለኛ እንደነበረ ለማወዳደር በኋላ ላይ ጥቅም ላይ ይውላል።

በ 3.85055 ohms ደረጃዎች ውስጥ የ pt100 ን ተቃውሞ ከ 100 ohms ወደ 138.5055 ohms የሚለዋወጥ ጊዜያዊ የጊዜ ትንተናን በፓራማቲክ ጠረግ በማሽተት አስመስሎ ነበር።

ደረጃ 5 - የተመሳሰሉ ውጤቶች

ከላይ ያሉት ውጤቶች የወረዳውን ውፅዓት ቮልቴጅ እና የመቋቋም እሴቶችን መስመራዊ ግንኙነት ያሳያሉ።

ከዚያ ውጤቶቹ ወደ ኤክሴል ገብተው እቅድ ተይዘዋል። ኤክሴል ከእነዚህ እሴቶች ጋር የተቆራኘውን ቀመር ቀመር ይሰጣል። መስመራዊነትን እና የአነፍናፊውን የውጤት voltage ልቴጅ ማረጋገጥ።

ደረጃ 6 - ወረዳውን መፍጠር

ወረዳው ሁለት 2.2k ohm resistors እና 100 ohm resistor በመጠቀም አንድ ላይ ተሰብስቧል።

ተከላካዮቹ የ +-5%መቻቻል አላቸው። የተለያዩ የመቋቋም እሴቶቹ ድልድዩ በ 0 ዲግሪ ሚዛናዊ እንዳይሆን ያደርጉታል።

ትይዩ ተቃዋሚዎች በተቻለ መጠን ወደ 100 ohms ቅርብ ለመሆን R4 ን በስም የመቋቋም መጠን ለመጨመር በ 100 ohm resistor ውስጥ በተከታታይ ተጨምረዋል።

ይህ እጅግ በጣም ወደ 0 ቪ ቅርብ የሆነ 0.00021V የውጤት voltage ልቴጅ አምጥቷል።

R1 2 ፣ 1638 ohms እና R3 2 ፣ 1572 ohms ነው። ፍጹም ሚዛናዊ ድልድይ በመስጠት R1 እና R3 ን በትክክል እኩል ለማድረግ የበለጠ ተከላካይ ሊገናኝ ይችላል።

ሊሆኑ የሚችሉ ስህተቶች

የተለያዩ የሙቀት መጠኖችን እሴቶችን ለመፈተሽ የሚያገለግል ተለዋዋጭ ተከላካይ ሳጥን ትክክል ላይሆን ይችላል።

ደረጃ 7 - የሚለኩ ውጤቶች

የሚለካው ውጤት ከዚህ በታች ሊታይ ይችላል።

በ PT100 የውሂብ ሉህ ውስጥ ሊገኙ ወደሚችሉ የተለያዩ ተቃርኖዎች የ R2 ን ተቃውሞ ለማቀናጀት የሙቀት መጠን ለውጥ በተለዋዋጭ resistor ሳጥን በመጠቀም ይለካል።

እዚህ የተገኘው ቀመር የሙቀት ውጤቱን ለመወሰን እንደ ኮዱ አካል ሆኖ ያገለግላል።

ደረጃ 8 - ለብዙ ትላልቅ የሙቀት ክልሎች

በጣም ከፍተኛ የሙቀት መጠን መመዝገብ ካስፈለገ አንድ ዓይነት ኬ ቴርሞcoል ወደ ወረዳው ሊገባ ይችላል። ዓይነት ኬ ቴርሞcoል ከ -270 እስከ 1370 ዲግሪ ሴልሺየስ ባለው የሙቀት መጠን ሊለካ ይችላል።

Thermocouples በቴርሞኤሌክትሪክ ተፅእኖ ላይ በመመርኮዝ ይሰራሉ ፣ የሙቀት ልዩነት ሊፈጠር የሚችል ልዩነት (ቮልቴጅ) ይፈጥራል።

Thermocouples በሁለት ሙቀቶች ልዩነት ላይ በመመርኮዝ በሚሠራበት ጊዜ በማጣቀሻው መጋጠሚያ ላይ ያለው የሙቀት መጠን መታወቅ አለበት።

እኛ ልንጠቀምባቸው ከሚችሉት የሙቀት -አማቂዎች ጋር ለመለካት ሁለት ዘዴዎች አሉ-

የ PT100 ዳሳሽ በማጣቀሻ መገናኛ ላይ ሊቀመጥ እና የማጣቀሻ ቮልቴጅን ይለካል።

የሙቀቱ ማጣቀሻ መጋጠሚያ በበረዶ መታጠቢያ ውስጥ ሊቀመጥ ይችላል ፣ ይህም ቋሚ 0 ዲግሪ ሴልሺየስ ይሆናል ፣ ግን ለዚህ ፕሮጀክት ተግባራዊ ሊሆን አይችልም።

ደረጃ 9 - አጠቃላይ እይታ - ልዩ ልዩ የማጉያ ደረጃ

ልዩነት ማጉያው የግንባታው ወሳኝ አካል ነው። ልዩነት ማጉያው በመሠረቱ የማይገለበጥ እና ማጉያ ማጉያውን ወደ አንድ ወረዳ ያዋህዳል። በእርግጥ እንደማንኛውም ግንባታ የራሱ ገደቦች አሉት ፣ ግን በሚቀጥሉት ጥቂት ደረጃዎች ላይ እንደሚታየው ፣ በትክክል የ 5 ቮን ትክክለኛ ውፅዓት ለማግኘት ይረዳል።

ደረጃ 10 - ስለ ልዩነት ማጉያ

ልዩነት ማጉያው የአሠራር ማጉያ ነው። በዚህ የወረዳ ንድፍ ውስጥ በቪኤቪ ውስጥ ካለው የስንዴ ድልድይ የቮልቴጅ ውፅዓት በማጉላት ቁልፍ ሚና ይጫወታል ከዚያም በአርዱዲኖ እንደ የቮልቴጅ ግብዓት ይነበባል። ይህ ማጉያ ሁለት የቮልቴጅ ግብዓቶችን ይወስዳል እና በሁለቱ ምልክቶች መካከል ያለውን ልዩነት ያሰፋዋል። ይህ ልዩነት የቮልቴጅ ግቤት ይባላል። ልዩነቱ የቮልቴጅ ግብዓት በአጉሊ መነጽሩ የተጠናከረ ሲሆን በማጉያው ውፅዓት ላይ ሊታይ ይችላል። የማጉያው ግብዓቶች የተገኙት በቀደመው ክፍል ከስንዴት ድልድይ የቮልቴጅ ማከፋፈያዎች ነው።

ደረጃ 11 ጥቅማ ጥቅሞች እና ገደቦች

ልዩነቱ ማጉያው ከራሱ ጥቅምና ጉዳት ጋር አብሮ ይመጣል። እንዲህ ዓይነቱን ማጉያ መጠቀሙ ዋነኛው ጥቅም ለግንባታ ቀላልነት ነው። በዚህ ቀላል ግንባታ ምክንያት ከወረዳው ጋር ያጋጠሙትን የመላ ፍለጋ ችግሮች ቀላል እና ቀልጣፋ ያደርገዋል።

እንዲህ ዓይነቱን ወረዳ የመጠቀም ጉዳቶች የማጉያውን ትርፍ ለማስተካከል ፣ ግቤትን የሚወስኑ ተቃዋሚዎች (የግብረመልስ ተከላካይ እና ከመሬት ጋር የተገናኘ ተከላካይ) ሁለቱም ሊለወጡ ይገባል ፣ ይህም ጊዜን የሚጨምር ሊሆን ይችላል። በሁለተኛ ደረጃ ኦፕ-አምፖሉ በአንፃራዊነት ዝቅተኛ CMRR (የጋራ-ሁኔታ ውድቅ ጥምርታ) አለው ፣ ይህም የግብዓት ማካካሻ ቮልቴጅን ተፅእኖ ለመቀነስ ተስማሚ አይደለም። ስለዚህ እንደ እኛ ባለው ውቅር ውስጥ ፣ ከፍ ያለ የ CMRR መኖር የጠፋውን የቮልቴጅ ተፅእኖ ለመቀነስ አስፈላጊ ነው።

ደረጃ 12 - የሚፈለገውን የውጤት ግኝት መምረጥ

የኦፕ-አም ampው ከወረዳው ጋር የተገናኙ 4 ተከላካዮች አሉት። በቮልቴጅ ግብዓቶች ላይ 2 ተዛማጅ ተቃዋሚዎች ፣ ሌላ ከመሬት ጋር እንዲሁም ግብረመልስ ተከላካይ። እነዚህ ሁለት ተቃዋሚዎች እንደ ኦፕ-አምፕ የግብዓት እንቅፋት ሆነው ያገለግላሉ። በተለምዶ ፣ ከ10-100 ኪሎሜትር ክልል ውስጥ ያለው ተከላካይ በቂ መሆን አለበት ፣ ሆኖም እነዚህ ተከላካዮች ከተቀመጡ በኋላ የሚፈለገው ውጤት የግብረመልስ ተቃዋሚውን ከግብዓት ተቃዋሚው በአንዱ ግብዓት በአንዱ ላይ እንዲያገኝ በማድረግ ትርፍ ሊወሰን ይችላል። (Rf/Rin)።

ከመሬት ጋር የተገናኘ ተከላካይ ፣ እንዲሁም የግብረመልስ ተቃዋሚ ፣ ተዛማጅ ናቸው። እነዚህ ተቃዋሚዎች የመወሰን ትርፍ ናቸው። ከፍተኛ የግብዓት ውስንነት በመኖሩ ፣ በወረዳው ላይ የመጫን ውጤቶችን ይቀንሳል ፣ ማለትም ከፍተኛ ቁጥጥር የአሁኑን ቁጥጥር ካልተደረገ አጥፊ ውጤቶችን ሊያስከትል በሚችል መሣሪያ ውስጥ እንዳያሽከረክር ይከላከላል።

ደረጃ 13: ARDUINO MICROCONTROLLER

አርዱዲኖ ዲጂታል እና አናሎግ I/O ወደቦችን የያዘ በፕሮግራም ሊሠራ የሚችል ማይክሮ መቆጣጠሪያ ነው። ማይክሮ መቆጣጠሪያው በአናሎግ ግብዓት ፒን በኩል ያለውን ቮልቴጅ ከማጉያው ለማንበብ ፕሮግራም ተደርጓል። በመጀመሪያ ፣ አርዱዲኖ ቮልቴጁን ከወረዳ ውፅዓት ክልል 0-5 ቮ አንብቦ ወደ 0-1023 DU ይለውጠዋል እና እሴቱን ያትማል። በመቀጠልም የአናሎግ እሴት በ 5 ተባዝቶ በ 1023 ተከፋፍሎ የቮልቴሽን ዋጋን ለማግኘት ነው። የሙቀት መጠኑን ከ 0-100 ሴ ትክክለኛ መጠን ለመስጠት ይህ እሴት በ 20 ይባዛል።

የማካካሻ እና ትብነት እሴቶችን ለማግኘት ፣ በ A0 ላይ ካለው የግቤት ፒን ንባቦች ለ PT100 ከተለያዩ እሴቶች ጋር ተወስደዋል እና ግራፉ መስመራዊ ቀመርን ለማግኘት ታቅዷል።

ጥቅም ላይ የዋለው ኮድ;

ባዶነት ማዋቀር () {Serial.begin (9600); // ተከታታይ ግንኙነቱን ከኮምፒዩተር ጋር ይጀምሩ

pinMode (A0 ፣ ግቤት); // ከማጉያው የሚመጣው ውጤት ከዚህ ፒን ጋር ይገናኛል

}

ባዶነት loop ()

{float offset = 6.4762;

ተንሳፋፊ ትብነት = 1.9971;

int AnalogValue = analogRead (A0); // ግቤቱን በ A0 ላይ ያንብቡ

Serial.print ("የአናሎግ እሴት:");

Serial.println (AnalogValue); // የግቤት ዋጋውን ያትሙ

መዘግየት (1000);

ተንሳፋፊ DigitalValue = (AnalogValue * 5) / (1023); ክልሉን 0-100 ዲግሪ ለመስጠት በ 5 mul

Serial.print ("ዲጂታል እሴት:");

Serial.println (DigitalValue); // የአናሎግ ቮልቴጅ እሴት

ተንሳፋፊ ሙቀት = (አናሎግ ቫልዩ - ማካካሻ)/ትብነት;

Serial.print ("የሙቀት እሴት:");

Serial.println (temp); // የህትመት ሙቀት

መዘግየት (5000);

}

ደረጃ 14 - መላ መፈለግ

የ 15 ቮ አቅርቦት ለኦፕ-አምፕ እና 5 ቮ ለስንዴ ድንጋይ ድልድይ እና አርዱዲኖ የጋራ መሬት ሊኖራቸው ይገባል። (ሁሉም 0v እሴቶች አንድ ላይ መገናኘት አለባቸው።)

አጫጭር ዑደቶች አለመኖራቸውን ለማረጋገጥ ከእያንዳንዱ ተከላካይ በኋላ ቮልቴጅ መውደቁን ለማረጋገጥ ቮልቲሜትር መጠቀም ይቻላል።

ውጤቶቹ የሚለያዩ እና የማይጣጣሙ ከሆኑ የሽቦውን ተቃውሞ ለመለካት በቮልቲሜትር በመጠቀም ሊሞከሩ ይችላሉ ፣ ተቃውሞው “ከመስመር ውጭ” ካለ ማለቂያ የሌለው ተቃውሞ አለ እና ሽቦው ክፍት ወረዳ አለው።

ሽቦዎች ከ 10 ohms በታች መሆን አለባቸው።

በስንዴ ድንጋይ ድልድይ ላይ ያለው የ voltage ልቴጅ ልዩነት በዝቅተኛ የሙቀት መጠን ክልል 0V መሆን አለበት ፣ ድልድዩ ሚዛናዊ ካልሆነ ምናልባት ሊሆን ይችላል-

ተቃዋሚዎች መቻቻል አላቸው ፣ ይህ ማለት የስንዴ ድልድይ ድልድይ ሚዛናዊ እንዳይሆን የሚያደርግ ስህተት ሊኖራቸው ይችላል ፣ ተቃውሞዎቹ ከወረዳው ከተወገዱ በቮልቲሜትር ሊመረመሩ ይችላሉ። ድልድዩን ሚዛናዊ ለማድረግ ትናንሽ ተቃዋሚዎች በተከታታይ ወይም በትይዩ ሊታከሉ ይችላሉ።

ሪሴርስ = r1+r2

1/Rparallel = 1/r1 + 1/r2

ደረጃ 15 - መሻር

ለተለየ የሙቀት መጠን ስርዓቱን እንደገና ለማውጣት ቀመር እና ዘዴ በስንዴ ድልድይ ክፍል ውስጥ ይገኛል። አንዴ እነዚህ እሴቶች ከተገኙ እና ወረዳው ከተዋቀረ

PT100 በተከላካይ ሳጥን መተካት አለበት ፣ ከተከላካዩ ፒዲኤፍ የተገኙትን ተገቢ የመቋቋም እሴቶችን በመጠቀም የመቋቋም እሴቶቹ ከአዲሱ የሙቀት ክልል መስተካከል አለባቸው።

የሚለካው voltage ልቴጅ እና ተቃውሞዎች እና በ x ዘንግ ላይ ባለው የሙቀት መጠን (መቋቋም) እና በ y ላይ ባለው voltage ልቴጅ ውስጥ መታቀድ አለባቸው።

ከዚህ ሴራ ቀመር ይሰጣል ፣ ማካካሻው የሚጨመረው ቋሚ ይሆናል እና ትብነቱ በ x ይባዛል።

እነዚህ እሴቶች በኮዱ ላይ መለወጥ አለባቸው እና ስርዓቱን በተሳካ ሁኔታ መልሰውታል።

ደረጃ 16: አርዱዲኖን ማቀናበር

የወረዳውን አምፖል ውፅዓት ከአርዱዲኖ A0 የግብዓት ፒን ጋር ያገናኙ

ፒሲ ላይ በዩኤስቢ ወደብ በኩል አርዱዲኖ ናኖን ያገናኙ።

ኮዱን ወደ አርዱዲኖ ንድፍ የሥራ ቦታ ይለጥፉ።

ኮዱን ያዘጋጁ።

መሳሪያዎችን> ቦርድ> አርዱዲኖ ናኖ ይምረጡ።

መሳሪያዎችን> ወደብ> COM ወደብ ይምረጡ።

ኮዱን ወደ አርዱinoኖ ይስቀሉ።

የሚወጣው ዲጂታል እሴት የኦፕ-አምፕ የቮልቴጅ ውፅዓት ነው (0-5V መሆን አለበት)

የሙቀት እሴቱ በሴልሺየስ ውስጥ የሙቀት መጠንን የሚያነቡ ስርዓቶች ናቸው።