Temperaturu ölçmək üçün kondansatörlərdən istifadə edin: 9 addım

2025 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2025-01-23 12:54

Bu layihə, əsasən X7R (keyfiyyətli) kondansatörlü bir kondansatör dəsti aldığım üçün ortaya çıxdı, lakin 100nF və daha yüksək olan bəzi dəyərlər, temperatur və işləmə gərginliyi üzərində böyük bir dəyişiklik göstərən daha ucuz və daha az sabit Y5V dielektrik idi. Y5V -ni dizayn etdiyim bir məhsulda normal olaraq istifadə etməzdim, buna görə də əbədi olaraq rəfdə oturmalarına icazə vermək əvəzinə onlar üçün alternativ istifadə yolları tapmağa çalışdım.

İstilik istiliyinin faydalı və çox aşağı qiymətli bir sensor etmək üçün istismar edilə biləcəyini görmək istədim və növbəti bir neçə səhifədə gördüyünüz kimi çox sadə idi, yalnız bir başqa komponent tələb olunurdu.

Addım 1: nəzəriyyə

Əvvəlcə kondansatörlərin necə qurulduğu və mövcud növləri haqqında bir az məlumat əldə etməyə kömək edir. Seramik kondansatörler, bir dielektrik olaraq bilinən bir izolyatorla ayrılmış bir çox metal təbəqədən və ya 'lövhələrdən' ibarətdir. Bu materialın xüsusiyyətləri (qalınlığı, keramika növü, təbəqələrin sayı) kondansatöre işləmə gərginliyi, tutumu, temperatur əmsalı (temperaturla birlikdə tutum dəyişikliyi) və işləmə temperaturu aralığı kimi xüsusiyyətlər verir. Çox sayda dielektrik mövcuddur, lakin ən populyarları qrafikdə göstərilmişdir.

NP0 (C0G olaraq da adlandırılır) - bunlar ən yaxşısıdır, demək olar ki, temperaturda heç bir dəyişiklik olmur, lakin onlar yalnız picoFarad və aşağı nanoFarad aralığında aşağı tutum dəyərləri üçün mövcuddur.

X7R - bunlar ağıllıdır və əməliyyat aralığında cüzi bir faiz dəyişikliyi var.

Y5V - gördüyünüz kimi bunlar qrafikdəki ən dik əyridir və zirvəsi 10C civarındadır. Bu, effektin faydalılığını bir qədər məhdudlaşdırır, çünki sensorun 10 dərəcədən aşağı düşmə ehtimalı varsa, zirvənin hansı tərəfində olduğunu müəyyən etmək mümkün olmayacaq.

Qrafikdə göstərilən digər dielektriklər yuxarıda təsvir edilən ən populyar üçü arasındakı ara addımlardır.

Bəs bunu necə ölçə bilərik? Bir mikro nəzarətçinin girişlərinin yüksək olduğu bir məntiq səviyyəsi var. Kondansatörü bir müqavimət vasitəsi ilə doldursaq (şarj müddətini idarə etmək üçün), yüksək səviyyəyə çatma vaxtı kapasitans dəyərinə mütənasib olacaq.

Addım 2: Materiallarınızı toplayın

Sizə lazım olacaq:

• Y5V kondansatörleri, 100nF 0805 ölçüdə istifadə etdim.
• Kondansatörləri bağlamaq üçün kiçik prototip lövhələri.
• Sensorları izolyasiya etmək üçün istiləşmə. Alternativ olaraq onları epoksiyaya batıra və ya izolyasiya bantından istifadə edə bilərsiniz.
• 4 bükülmüş cüt əldə etmək üçün soyula bilən şəbəkə kabeli. Bükülmüş cüt istifadə etmək məcburi deyil, ancaq bükülmə elektrik səs -küyünü azaltmağa kömək edir.
• Mikro nəzarətçi - Arduino istifadə etdim, amma hər kəs edəcək
• Rezistorlar - 68k istifadə etdim, amma bu kondansatörünüzün ölçüsündən və ölçmənin nə qədər dəqiq olmasını istədiyinizdən asılıdır.

Alətlər:

• Lehimleme dəmir.
• Mikro nəzarətçini/Arduino bağlamaq üçün prototip hazırlama lövhəsi.
• İstilik daralması üçün istilik silahı. Siqaret çakmağı da biraz daha pis nəticələrlə istifadə edilə bilər.
• Sensorları kalibrləmək üçün infraqırmızı termometr və ya termokupl.
• Cımbız.

Addım 3: Kondansatörlerinizi lehimləyin

Burada heç bir izahat lazım deyil - onları istədiyiniz lehimləmə üsulundan istifadə edərək lövhələrinizə yerləşdirin və iki teli bağlayın.

Addım 4: Sensorları izolyasiya edin

Uyğun ölçülü bir istilik yığma borusunu sensorlar üzərində yerləşdirin və uclarının açılmamasını təmin edin və isti hava istifadə edərək büzün.

Addım 5: Rezistorunuzu uyğunlaşdırın və Sensoru qoşun

Aşağıdakı düyməni seçdim.

PIN3: Çıxış

PIN2: Giriş

Addım 6: Proqram Yazın

Əsas ölçü texnikası yuxarıda göstərilmişdir. Necə işlədiyini izah etmək üçün millis () əmrindən istifadə edərək Arduinonun işə salınmasından bəri milisaniyələrin sayı qaytarılır. Ölçmənin əvvəlində və sonunda bir oxu alsanız və başlanğıc dəyərini sondan çıxarsanız, kondansatörün doldurulması üçün millisaniyələrdə vaxt əldə edəcəksiniz.

Ölçmədən sonra, kondansatörü boşaltmaq üçün çıxış pinini aşağıya qoymağınız və kondansatörün tamamilə boşalması üçün ölçməni təkrarlamadan əvvəl uyğun bir müddət gözləməyiniz çox vacibdir. Mənim vəziyyətimdə bir saniyə kifayət idi.

Nəticələri müşahidə edə bilmək üçün serial portundan çıxartdım. Başlanğıcda milisaniyələrin kifayət qədər dəqiq olmadığını (yalnız bir rəqəm rəqəmi verdiyini) gördüm, buna görə də nəticəni mikrosaniyələrdə əldə etmək üçün micros () əmrini istifadə etmək üçün dəyişdim, gözlədiyiniz kimi əvvəlki dəyərdən təxminən 1000 dəfə çox idi. Təxminən 5000 ətraf mühitin dəyəri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdi, buna görə oxumağı asanlaşdırmaq üçün 10 -a böldüm.

Addım 7: Kalibrləmə aparın

27.5C -də oxudum (otaq temperaturu - İngiltərə üçün burada isti!), Sonra sensor paketini soyuducuya qoydum və infraqırmızı termometrlə yoxlayaraq təxminən 10C -yə qədər soyumalarına icazə verdim. İkinci oxunuşlar toplusunu götürdüm, sonra 50 ° C -də yazmağa hazır olana qədər davamlı olaraq termometrlə izləyərək defrost rejimində sobaya qoydum.

Yuxarıdakı süjetlərdən də gördüyünüz kimi, nəticələr 4 sensorun hamısında olduqca xətti və ardıcıl idi.

Addım 8: Proqram 2 -ci tur

İndi Arduino xəritəsi funksiyasından istifadə edərək proqramımı dəyişdirdim, yuxarı və aşağı orta oxunuşları müvafiq olaraq 10C və 50C -ə düzəltdim.

Hamısı planlaşdırıldığı kimi işləyir, temperatur aralığında bir neçə yoxlama apardım.

Addım 9: Layihənin Xülasəsi - Müsbət və Eksiler

Budur, komponentlərdə 0.01 funt sterlinqdən aşağı olan bir temperatur sensoru.

Bəs niyə bunu layihənizdə etmək istəməzsiniz?

• Kapasitans təchizat gərginliyindən asılı olaraq dəyişir, buna görə tənzimlənən bir təchizatı istifadə etməlisiniz (birbaşa batareyadan enerji ala bilməz) və təchizatı dəyişdirmək qərarına gəlsəniz, sensörləri yenidən kalibr etməlisiniz.
• Kapasitans temperaturla dəyişən tək şey deyil - nəzərə alın ki, mikrokontrolörünüzdəki yüksək giriş həddiniz temperaturla dəyişə bilər və ümumiyyətlə məlumat cədvəlində heç bir dəqiqliklə təyin olunmur.
• 4 kondansatörümün hamısı olduqca ardıcıl olsa da, eyni partiyadan və eyni komponentli makaradan idi və vicdanla partiyadan partiyaya dəyişmənin nə qədər pis olacağını bilmirəm.
• Yalnız aşağı temperaturları (10C -dən aşağı) və ya yüksək temperaturları (10C -dən yuxarı) ölçmək istəyirsinizsə, bu yaxşıdır, amma hər ikisini ölçmək lazımdırsa nisbətən faydasızdır.
• Ölçmə yavaşdır! Yenidən ölçmədən əvvəl kondansatörü tamamilə boşaltmalısınız.

Ümid edirəm ki, bu layihə sizə bəzi fikirlər verdi və bəlkə də digər komponentləri nəzərdə tutulduğundan başqa məqsədlər üçün istifadə etməyinizə ilham verdi.