Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- products:laboratory_iot:exp32 [2020/05/21 12:57] – создано labuser29
+++ products:laboratory_iot:exp32 [2021/05/23 13:59] (текущий) – [Эксперимент 32. Преобразование сигнала терморезистора] labuser29
@@ Строка 5: / Строка 5: @@
 Для начала давайте еще раз определимся что это за цифры мы получили. Аналого- цифровой преобразователь преобразует напряжение с цифровую форму. Получается, что мы измерили напряжение на средней точке резисторного делителя.
-Как мы помним у терморезистора изменяется сопротивление в зависимости от температуры. Получается, что для начала нам нужно вычислить сопротивление терморезистора.
+Как мы помним у терморезистора изменяется сопротивление в зависимости от температуры. Получается, что для начала нам нужно вычислить сопротивление терморезистора. Терморезистор включен по схеме резисторного делителя напряжений.
+{{ :products:esp-iot:exp13.1_sch.png?nolink |}}
+Формула для расчета напряжения на выходе делителя:
+{{ :products:esp-iot:f1.png?nolink |}}
+ Согласно (1) напряжение на выходе делителя равно напряжению на входе умноженному на R1 и деленному на сумму R1 и R2. Но нас интересует не напряжение н выходе делителя. Мы хотим найти сопротивление термиорезистора. Он включен в нижнее плечо делителя, которое обозначено как R2. Следовательно нам нужно выразить R2 из формулы.
+{{ :products:esp-iot:f2.png?nolink |}}
+Теперь разберемся что есть что. Напряжение на выходе делителя мы получаем от АЦП и записываем его, например, в переменную ''value''. А напряжение на входе делителя, как видно из схемы, равно напряжению питания. Если напряжение питания подать на вход нашего АЦП результатом преобразования станет число 1023 - максимально возможное. Зная подставим в формулу (2) наши данные.
+{{ :products:esp-iot:f3.png?nolink |}}
+Теперь вычислить сопротивление R2 не составит труда так как в правой части формулы все операнды известны. Сопротивление R1 это 10 килоом у нас, ''value'' у нас получается в результате преобразования, а 1023 вообще константа.
+Таким образом сопротивление терморезистора мы смогли вычислить. Но нам нужна температура. Температура зависит от этого сопротивления, значит зная сопротивление мы сможем вычислить температуру. Для этого можно использовать уравнение [[https://ru.wikipedia.org/wiki/Уравнение_Стейнхарта_—_Харта|Стейнхарта-Харта]], которое позволит вычислить температуру достаточно точно.
+{{ :products:esp-iot:f4.png?nolink |}}
+Это достаточно сложное уравнение, требующее большое количество параметров, которые могут быть неизвестны для конкретного терморезистора. Поэтому обычно применяют упрощенную формулу:
+{{ :products:esp-iot:f5.png?nolink |}}
+Для этой зависимости нам надо знать To (этот параметр для комнатной температуры (25 °C) = 298.15 K), B (для нашего терморезистора равен 3950 - коэффициент, который зависит от используемого термистора), и Ro (сопротивление при комнатной температуре. В данном случае он равен 10 КОм). Подставляем R2 (измеренное сопротивление) и получаем значение T (температура по Кельвину), которую преобразовываем в °C. Чтобы получить температуру по Цельсию, нужно отнять от полученного результата температуру абсолютного нуля (273.15).
+==== Схема эксперимента ====
+Оставляем схему собранную на прошлом эксперименте.
+{{ :products:esp-iot:exp13.1_sch.png?nolink |}}
+//Рисунок 1. Электрическая принципиальная схема эксперимента//
+{{ :products:esp-iot:exp13.1_mont.png?direct&600 |}}
+//Рисунок 2. Монтажная схема эксперимента//
+==== Программный код эксперимента ====
+<file python Exp32.py[enable_line_numbers="2", start_line_numbers_at="1"]>
+from machine import Pin
+import time
+import math
+_init()
+Bcoef = 3950
+R1 = 10000
+Rtnom = 10000
+T0 = 273.15
+adc = machine.ADC(0)
+while True:
+    value = adc.read()
+    R2 = (-R1 * value)/(value-1023)
+    temp = 1 / (math.log(R2 / Rtnom) / Bcoef + 1/(25+T0)) -T0
+    print(temp)
+    time.sleep(1)
+</file>
+Теперь программа в терминал печатает температуру в градусах по Цельсию. Ты можешь измерить температуру окружающей среды, собственного тела, воды и даже почвы в цветочном горшке. Терморезистор в водонепроницаемом нержавеющем корпусе все это легко переживет.