Rencana Uji Termistor: 8 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Tujuan dari rencana pengujian ini adalah untuk melihat apakah kita dapat mengukur suhu tubuh manusia. Rencana pengujian ini akan memberi Anda petunjuk tentang cara membuat termometer digital sederhana, mengkalibrasinya, memprogramnya, dan kemudian menggunakannya untuk melihat apakah Anda dapat mendeteksi simulasi demam (suhu 40 derajat Celcius).

Langkah 1: Langkah 1 - Kumpulkan Bahan Anda

Rencana pengujian yang baik harus selalu dimulai dengan menyusun bahan yang Anda perlukan.

Untuk rencana pengujian termistor kami, kami memerlukan yang berikut:

mikrokontroler Arduino Uno

Kabel USB (untuk menghubungkan Arduino ke komputer)

Komputer laptop

termistor

Resistor (10.000 Ohm)

Papan tempat memotong roti

Gelas kimia

Air

Piring panas

Tape

Termometer alkohol

Langkah 2: Langkah 2: Menghubungkan Sirkuit Anda

Langkah selanjutnya adalah mulai membangun sirkuit yang memungkinkan Anda mengukur suhu menggunakan termistor.

Ikuti diagram di atas untuk menghubungkan termistor Anda ke Arduino Anda dengan cara yang memungkinkan Anda mengukur suhu. Seperti yang Anda lihat, output 5V Arduino Anda terhubung ke termistor Anda. Ujung termistor yang lain terhubung ke resistor 10kOhm. Akhirnya, ujung lain dari resistor 10kOhm terhubung ke pin ground pada Arduino, menyelesaikan rangkaian.

Anda juga akan melihat kabel kuning yang menghubungkan persimpangan antara termistor dan resistor ke pin input analog "A0" pada Arduino. Jangan lupa untuk menghubungkan kabel ini! Kawat itulah yang memungkinkan Arduino Anda untuk benar-benar mengukur termistor. Tanpa itu, Anda tidak akan mendapatkan pengukuran apa pun.

Langkah 3: Langkah 3: Pemrograman Arduino Anda

Langkah selanjutnya adalah memprogram Arduino Anda sehingga Anda dapat mulai melakukan pengukuran tegangan pada termistor Anda. Untuk melakukannya, salin kode di atas ke editor Anda dan kemudian unggah ke Arduino Anda.

Kode ini akan mengambil pembacaan dari termistor Anda satu kali per detik, dan akan menulis pembacaan itu di monitor serial. Ingat: nilai yang akan ditulis pada serial monitor disini adalah nilai tegangan. Untuk menghasilkan nilai suhu, kita perlu mengkalibrasi perangkat.

Langkah 4: Langkah 4: Merekam Data Kalibrasi Anda

Saat ini, Arduino Anda tidak menghasilkan nilai suhu. Kita perlu mengkalibrasinya, yang berarti melakukan serangkaian pengukuran tegangan dengan Arduino pada berbagai suhu, sekaligus merekam suhu pada setiap pengukuran tegangan. Dengan cara ini, kita dapat membuat grafik yang memiliki nilai tegangan di sebelah kiri dan suhu di sebelah kanan. Dari bagan ini kita akan dapat menemukan persamaan yang memungkinkan kita untuk secara otomatis mengkonversi antara volt dan derajat.

Untuk mengambil data kalibrasi, Anda harus meletakkan gelas penuh air di atas hot plate dan menyalakannya. Tempatkan termometer alkohol di dalam air dan perhatikan saat suhu naik. Ketika suhu mencapai 18 derajat Celcius, tempatkan termistor Anda di dalam air juga dan nyalakan Arduino Anda sehingga Anda dapat membaca monitor serial.

Ketika suhu pada termometer Anda membaca 20 derajat Celcius, tuliskan suhu itu. Di sebelahnya, tuliskan pembacaan tegangan yang diletakkan Arduino Anda di monitor serial. Ketika termometer membaca 21 derajat Celcius, ulangi ini. Lanjutkan mengulanginya sampai termometer Anda membaca 40 derajat Celcius.

Anda sekarang harus memiliki serangkaian nilai tegangan, dengan masing-masing sesuai dengan suhu tertentu. Masukkan ini ke dalam spreadsheet Excel seperti pada foto di atas.

Langkah 5: Langkah 5: Membuat Kurva Kalibrasi Anda

Sekarang semua data Anda ada di Excel, kami akan menggunakannya untuk membuat kurva kalibrasi dan menghasilkan persamaan yang memungkinkan kami mengonversi antara nilai tegangan dan suhu.

Di Excel, sorot data Anda (pastikan nilai voltase ada di sebelah kiri) dan pilih "Sisipkan" pada bilah alat di bagian atas, lalu klik "Menyebarkan atau Bagan Gelembung" dari bagian Bagan. Grafik harus muncul dengan serangkaian titik di atasnya. Periksa kembali apakah sumbu Y mewakili nilai suhu dan sumbu X mewakili nilai tegangan.

Klik kanan pada salah satu titik data dan pilih "Format Trendline". Sebuah kotak dialog akan muncul. Di bawah "Trendline options", pilih "Linear", lalu di bagian bawah pilih kotak yang bertuliskan "Tampilkan Persamaan pada grafik".

Bagan Anda sekarang akan terlihat seperti yang ada di foto di atas. Tuliskan persamaan itu, karena itulah yang akan Anda programkan ke Arduino Anda untuk membuatnya mengubah tegangan menjadi suhu secara otomatis.

Langkah 6: Langkah 6: Mengkalibrasi Sistem Anda

Sekarang setelah Anda berhasil membuat kurva kalibrasi dan menurunkan persamaan yang memungkinkan Anda mengubah nilai tegangan menjadi suhu, Anda harus memperbarui kode sehingga Arduino Anda mencetak nilai suhu ke monitor serial.

Kembali ke kode Arduino Anda dan buat perubahan berikut:

Alih-alih menetapkan variabel "val" sebagai "int", sebut saja sebagai "float". Ini karena "int" berarti bilangan bulat, atau bilangan bulat. Karena kita akan memasukkan nilai tegangan yang disimpan dalam "val" melalui sebuah persamaan, kita perlu membiarkannya memiliki nilai desimal atau konversi kita akan salah. Dengan memanggil "val" sebagai variabel "float", kita akan memastikan matematika kita bekerja dengan baik.

Selanjutnya Anda perlu menambahkan baris baru setelah "val=analogRead(0);". Di baris baru ini, tulis yang berikut: "suhu mengambang". Ini akan membuat variabel baru, suhu, yang akan segera kita tampilkan.

Langkah selanjutnya adalah mengubah nilai tegangan dalam "val" menjadi suhu yang dapat kita simpan dalam "suhu". Untuk melakukan ini, kembali ke persamaan yang Anda dapatkan dari kurva kalibrasi Anda. Selama tegangan pada sumbu X dan suhu pada sumbu Y grafik Anda, maka persamaan dapat diterjemahkan sebagai berikut: y = a*x + b menjadi suhu = a*val + b. Pada baris berikutnya, tulis "suhu = a*val + b", di mana "a" dan "b" adalah angka yang Anda dapatkan dari persamaan kalibrasi Anda.

Selanjutnya, ubah hapus "Serial.println(val)". Kita tidak akan melihat suhu itu sendiri, melainkan akan menggunakan pernyataan if untuk memutuskan apakah kita berada di atas suhu tertentu atau tidak.

Terakhir, kita akan menambahkan sepotong kode yang akan menggunakan informasi suhu untuk membuat keputusan apakah Anda demam atau tidak. Di baris berikutnya, tulis yang berikut:

if (suhu > 40) {

Serial.println("Saya demam!")

}

Simpan kode Anda dan unggah ke Arduino.

Langkah 7: Langkah 7: Menguji Perangkat Anda

Selamat! Anda sekarang telah membuat termometer digital yang dapat mengukur suhu menggunakan termistor dan Arduino. Sekarang Anda harus mengujinya untuk akurasi.

Letakkan gelas kimia Anda di atas hot plate lagi dan mulailah memanaskan air. Tempatkan termometer alkohol dan termistor Anda di dalam air. Perhatikan monitor Serial serta termometer alkohol. Saat monitor Serial Anda mengatakan "Anda demam!", tuliskan suhu pada termometer alkohol Anda dan matikan hot plate.

Biarkan air mendingin hingga sekitar 32 derajat Celcius dan kemudian ulangi prosedur di atas. Lakukan ini 5 kali, dan catat pengamatan Anda dalam bagan seperti di atas.

Langkah 8: Langkah 8: Hitung Akurasi Perangkat Anda

Sekarang setelah Anda mencatat 5 percobaan pengujian, Anda dapat menghitung seberapa jauh perangkat Anda dari suhu sebenarnya.

Ingatlah bahwa kami menyiapkan perangkat Anda sehingga akan menampilkan "Saya demam!" setiap kali terdeteksi suhu lebih besar dari atau sama dengan 40 derajat Celcius. Itu berarti kami akan membandingkan nilai termometer alkohol hingga 40 derajat dan melihat betapa berbedanya mereka.

Di Excel, kurangi 40 dari setiap nilai suhu yang Anda rekam. Ini memberi Anda perbedaan antara setiap nilai sebenarnya dan nilai terukur Anda. Selanjutnya, bagi nilai-nilai ini dengan 40, dan kalikan dengan 100. Ini akan memberi kita persentase kesalahan untuk setiap pengukuran.

Terakhir, rata-ratakan semua persen kesalahan Anda. Angka ini adalah persentase kesalahan Anda secara keseluruhan. Seberapa akurat perangkat Anda? Apakah persen kesalahannya di bawah 5%? 1%?