Plan de prueba del termistor: 8 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:44

El objetivo de este plan de prueba es ver si podemos medir la temperatura del cuerpo humano. Este plan de prueba le dará instrucciones sobre cómo construir un termómetro digital simple, calibrarlo, programarlo y luego usarlo para ver si puede detectar una fiebre simulada (una temperatura de 40 grados Celsius).

Paso 1: Paso 1 - Reúna sus materiales

Un buen plan de prueba siempre debe comenzar con la presentación de los materiales que necesitará.

Para nuestro plan de prueba de termistor, requerimos lo siguiente:

Microcontrolador Arduino Uno

Cable USB (para conectar el Arduino a la computadora)

Ordenador portátil

Termistor

Resistencias (10, 000 ohmios)

Tablero de circuitos

Cubilete

Agua

Plato caliente

Cinta

Termómetro de alcohol

Paso 2: Paso 2: Conexión de su circuito

El siguiente paso es comenzar a construir el circuito que le permitirá medir la temperatura usando el termistor.

Siga el diagrama anterior para conectar su termistor a su Arduino de una manera que le permita medir la temperatura. Como puede ver, la salida de 5V de su Arduino está conectada a su termistor. El otro extremo del termistor está conectado a la resistencia de 10 kOhmios. Finalmente, el otro extremo de la resistencia de 10kOhm se conecta al pin de tierra en el Arduino, completando el circuito.

También notará el cable amarillo que conecta la unión entre el termistor y la resistencia al pin de entrada analógica "A0" en el Arduino. ¡No olvide conectar este cable! Ese cable es el que le permite a su Arduino medir realmente el termistor. Sin él, no obtendrá ninguna medida.

Paso 3: Paso 3: Programando tu Arduino

El siguiente paso es programar su Arduino para que pueda comenzar a tomar medidas del voltaje a través de su termistor. Para hacerlo, copie el código anterior en su editor y luego cárguelo en su Arduino.

Este código tomará una lectura de su termistor una vez por segundo y escribirá esa lectura en el monitor en serie. Recuerde: los valores que se escribirán en el monitor serial aquí son valores de voltaje. Para producir valores de temperatura, necesitaremos calibrar el dispositivo.

Paso 4: Paso 4: Registro de sus datos de calibración

En este momento, su Arduino no está produciendo valores de temperatura. Necesitamos calibrarlo, lo que significa tomar una serie de mediciones de voltaje con el Arduino a varias temperaturas, mientras registramos simultáneamente las temperaturas en cada medición de voltaje. De esta manera, podemos crear un gráfico que tenga valores de voltaje a la izquierda y temperaturas a la derecha. A partir de esta tabla podremos llegar a una ecuación que nos permitirá convertir automáticamente entre voltios y grados.

Para tomar sus datos de calibración, deberá colocar un vaso de precipitados lleno de agua en un plato caliente y encenderlo. Coloque un termómetro de alcohol en el agua y observe cómo aumenta la temperatura. Cuando la temperatura alcance los 18 grados Celsius, coloque también su termistor en el agua y encienda su Arduino para que pueda leer el monitor en serie.

Cuando la temperatura en su termómetro marque 20 grados Celsius, anote esa temperatura. Junto a él, escriba la lectura de voltaje que su Arduino está poniendo en el monitor en serie. Cuando el termómetro marque 21 grados Celsius, repita esto. Continúe repitiéndolo hasta que su termómetro marque 40 grados Celsius.

Ahora debería tener una serie de valores de voltaje, cada uno correspondiente a una temperatura específica. Ingrese estos en una hoja de cálculo de Excel como en la foto de arriba.

Paso 5: Paso 5: Creación de su curva de calibración

Ahora que todos sus datos están en Excel, los usaremos para crear una curva de calibración y generar una ecuación que nos permitirá convertir entre valores de voltaje y temperatura.

En Excel, resalte sus datos (asegúrese de que los valores de voltaje estén a la izquierda) y seleccione "Insertar" en la barra de herramientas en la parte superior, luego haga clic en "Gráfico de dispersión o de burbujas" en la sección Gráficos. Debería aparecer un gráfico con una serie de puntos. Verifique que el eje Y represente los valores de temperatura y que el eje X represente los valores de voltaje.

Haga clic con el botón derecho en uno de los puntos de datos y seleccione "Formatear línea de tendencia". Aparecerá un cuadro de diálogo. En "Opciones de línea de tendencia", seleccione "Lineal" y luego, en la parte inferior, seleccione el cuadro que dice "Mostrar ecuación en el gráfico".

Su gráfico ahora debería verse como el de la foto de arriba. Escriba esa ecuación, ya que eso es lo que va a programar en su Arduino para que convierta el voltaje en temperatura automáticamente.

Paso 6: Paso 6: Calibrar su sistema

Ahora que ha creado con éxito una curva de calibración y ha derivado la ecuación que le permite convertir los valores de voltaje a temperaturas, debe actualizar su código para que su Arduino imprima los valores de temperatura en el monitor en serie.

Regrese a su código Arduino y realice los siguientes cambios:

En lugar de establecer la variable "val" como un "int", llámelo como "flotante". Esto se debe a que "int" significa un número entero o un número entero. Ya que vamos a poner el valor de voltaje almacenado en "val" a través de una ecuación, necesitamos permitir que tenga valores decimales o de lo contrario nuestra conversión será incorrecta. Al llamar a "val" como una variable "flotante", nos aseguraremos de que nuestras matemáticas funcionen correctamente.

A continuación, debe agregar una nueva línea después de "val = analogRead (0);". En esta nueva línea, escriba lo siguiente: "temperatura de flotación". Esto establecerá una nueva variable, la temperatura, que mostraremos en breve.

El siguiente paso es convertir el valor de voltaje en "val" en una temperatura que podamos almacenar en "temperatura". Para hacer esto, vuelva a la ecuación que obtuvo de su curva de calibración. Siempre que el voltaje esté en el eje X y la temperatura en el eje Y de su gráfico, la ecuación se puede traducir de la siguiente manera: y = a * x + b se convierte en temperatura = a * val + b. En la siguiente línea, escribe "temperatura = a * val + b", donde "a" y "b" son números que obtienes de tu ecuación de calibración.

A continuación, cambie eliminar "Serial.println (val)". No vamos a mirar la temperatura en sí, sino que usaremos una declaración if para decidir si estamos por encima de cierta temperatura o no.

Finalmente, vamos a agregar un fragmento de código que usará la información de temperatura para tomar una decisión sobre si tiene fiebre o no. En la siguiente línea, escriba lo siguiente:

if (temperatura> 40) {

Serial.println ("¡Tengo fiebre!")

}

Guarde su código y cárguelo en Arduino.

Paso 7: Paso 7: Prueba de su dispositivo

¡Felicidades! Ahora ha construido un termómetro digital que puede medir la temperatura usando un termistor y un Arduino. Ahora debe probar su precisión.

Vuelva a colocar el vaso en la placa calefactora y comience a calentar el agua. Coloque su termómetro y termistor de alcohol en el agua. Mire el monitor serial así como el termómetro de alcohol. Cuando su monitor serial diga "¡Tiene fiebre!", Anote la temperatura en su termómetro de alcohol y apague la placa calefactora.

Deje que el agua se enfríe a unos 32 grados Celsius y luego repita el procedimiento anterior. Haga esto 5 veces y registre sus observaciones en una tabla como la de arriba.

Paso 8: Paso 8: Calcule la precisión de su dispositivo

Ahora que ha registrado 5 ensayos de pruebas, puede calcular qué tan lejos estaba su dispositivo de la temperatura real.

Recuerde que configuramos su dispositivo para que mostrara "¡Tengo fiebre!" siempre que detecte una temperatura superior o igual a 40 grados centígrados. Eso significa que compararemos los valores del termómetro de alcohol con 40 grados y veremos qué tan diferentes eran.

En Excel, reste 40 de cada valor de temperatura que registró. Esto le da la diferencia entre cada valor real y sus valores medidos. Luego, divida estos valores por 40 y multiplíquelos por 100. Esto nos dará el porcentaje de error para cada medición.

Finalmente, promedie todos sus errores porcentuales. Este número es su error porcentual general. ¿Qué tan preciso fue su dispositivo? ¿El porcentaje de error fue inferior al 5%? 1%?