थर्मिस्टर को कैलिब्रेट करने का सबसे सरल तरीका क्या है?

Question

एक हॉबीस्ट के रूप में जिनके पास लैब उपकरण तक पहुंच नहीं है, यह वास्तव में मुझे असंभव लगता है कि मेरे पास होने वाले थर्मिस्टर को जांचने में सक्षम हो।

बेशक वहाँ DS18B20 की तरह कैलिब्रेटेड तापमान सेंसर हैं, लेकिन विशेष रूप से अरुइनो संयुक्त राष्ट्र संघ (नए MCU की तुलना में) जैसे धीमी MCUs पर थर्मिस्टर्स स्नैपर हैं।

लैब उपकरण का उपयोग किए बिना थर्मामीटर को कैलिब्रेट करने के लिए हमारे पास क्या विकल्प हैं?

Comments

थर्मिस्टर की विशेषता लेने के लिए DS18B20 के रूप में एक कैलिब्रेटेड सेंसर का उपयोग करें।

— Janka

"स्नैपर" से आपका क्या तात्पर्य है? अगर आपको थर्मिस्टर पर सॉफ़्टवेयर सुधार करने की आवश्यकता है तो यह एक अच्छे औचित्य की तरह नहीं है, लेकिन आप DS18B20 के साथ नहीं हैं।

— इलियट एल्डर्सन

यदि पूर्ण रिज़ॉल्यूशन पर DS18B20 की एक सेकंड की देरी आपकी चिंता का विषय है, तो बैटरी मॉनिटर ऑनवायर सेंसर, जैसे DS2438 में से किसी एक का उपयोग करें। इसमें चिप पर तेज तापमान सेंसर है।

— Janka

सटीकता के लिए, तापमान का @newbie अंशांकन आमतौर पर मुश्किल होता है। कुछ रेंज दूसरों की तुलना में अधिक कठिन हैं। आमतौर पर उपलब्ध सामग्रियों के फ्रीज़-पॉइंट्स बहुत मदद कर सकते हैं, और अधिक अगर आपकी सीमा में अधिक शामिल हैं। लेकिन सटीक संदर्भ एनआईएसटी या डीआईएन (या समान समूह) मानकों को एक प्रयोगशाला में रखा जाएगा और एक भौतिक विज्ञानी या दो द्वारा प्रबंधित किया जाएगा। यदि आप उस तापमान सीमा और सटीकता और सटीकता को निर्दिष्ट करते हैं तो यह आपके प्रश्न की मदद करेगा।

— जोंक

@newbie लेकिन घर पर? शुद्धता की तलाश करें और फिर बर्फ / तरल संयोजनों या अन्य शुद्ध संघनक वाले बॉयलरों का निर्माण करें। उदाहरण के लिए, पानी के साथ मिश्रित बर्फ का उपयोग आमतौर पर किया जाता है - लेकिन यह पर्याप्त है या नहीं यह आपकी सटीकता के आंकड़ों पर निर्भर करता है और जिस काम के लिए आप तैयार हैं। आप उबलते पानी या सल्फ्यूरिक एसिड का उपयोग भी कर सकते हैं, जो एक फ्लोरस्क फ्लास्क के नीचे संघनित होने की अनुमति देता है। (मैंने दोनों का उपयोग किया है।) लेकिन परिणाम भी अशुद्धियों और वायुमंडलीय दबाव भिन्नता और अन्य कारकों पर निर्भर करते हैं। होमब्रेव प्रयासों के लिए जो सुझाव दिया जा सकता है, उस पर आपकी आवश्यकताओं को बहुत कुछ सहन करना होगा।

— जोंक

Answer 1

एक थर्मिस्टर (या उस मामले के लिए किसी भी सेंसर) को कैलिब्रेट करना एक दो चरण की प्रक्रिया है:

1. अंशांकन डेटा को मापें
2. एक अंशांकन कानून है कि डेटा फिट बैठता है वसीयत

पहला कदम सबसे कठिन है, और दुर्भाग्य से मेरे पास सबसे कम अनुभव है। मैं तब केवल सामान्य शब्दों में इसका वर्णन करूंगा। दूसरा चरण ज्यादातर गणित है।

अंशांकन डेटा को मापने

आपको (T, R) जोड़ियों के साथ एक तालिका भरनी होगी, अर्थात प्रतिरोध तापमान के साथ ज्ञात तापमान पर। आपके अंशांकन डेटा को वास्तविक उपयोग में आवश्यक तापमान की पूरी श्रृंखला को कवर करना चाहिए। इस सीमा से बाहर डेटा बिंदु बहुत उपयोगी नहीं हैं। अन्यथा, आपके पास जितने अधिक डेटा बिंदु होंगे, उतना बेहतर होगा।

थर्मिस्टर के प्रतिरोध को मापने के लिए, मैं आपको एक ओममीटर का उपयोग करने के खिलाफ सलाह देता हूं । उसी सेटअप के बजाय उपयोग करें जिसे आप वास्तविक पोस्ट-कैलिब्रेशन माप के लिए उपयोग कर रहे हैं। इस तरह, प्रतिरोध माप में किसी भी व्यवस्थित त्रुटियों (जैसे एडीसी ऑफसेट और त्रुटियों को प्राप्त) को कैलिब्रेट किया जाएगा।

तापमान जानने के लिए, आपके पास दो विकल्प हैं: या तो निश्चित तापमान बिंदुओं का उपयोग करें (जैसे, उदाहरण के लिए, उबलते पानी या पिघलती बर्फ) या पहले से ही कैलिब्रेटेड थर्मामीटर का उपयोग करें। निश्चित अंक तापमान अंशांकन के सोने के मानक हैं, लेकिन उन्हें ठीक से प्राप्त करना कठिन है, और आप संभवतः उन तापमानों की सीमा के भीतर उनमें से कई नहीं पाएंगे जिनके बारे में आप ध्यान रखते हैं।

एक ज्ञात-अच्छे थर्मामीटर का उपयोग करना आसान होगा, लेकिन अभी भी कुछ चेतावनी हैं:

• आपको यह सुनिश्चित करना चाहिए कि थर्मामीटर और संदर्भ थर्मामीटर एक ही तापमान पर हैं
• थर्मल साम्यावस्था तक पहुँचने के लिए आपको उस तापमान को लंबे समय तक स्थिर रखना चाहिए।

उच्च तापीय जड़ता (एक फ्रिज या ओवन) के साथ एक बाड़े के भीतर दोनों को एक साथ रखकर, यहाँ मदद मिल सकती है।

जाहिर है, संदर्भ थर्मामीटर की सटीकता यहां एक बहुत महत्वपूर्ण कारक है। यह बहुत अधिक सटीक होना चाहिए कि आपके अंतिम माप सटीकता पर आपके पास जो आवश्यकताएं हैं।

एक अंशांकन कानून फिटिंग

अब आपको एक गणितीय फ़ंक्शन खोजने की आवश्यकता है जो आपके डेटा को फिट करता है। इसे "अनुभवजन्य फिट" कहा जाता है। सिद्धांत रूप में, कोई भी कानून तब तक कर सकता है जब तक कि वह डेटा बिंदुओं के करीब पर्याप्त न हो। बहुपद यहां एक पसंदीदा हैं, क्योंकि फिट हमेशा परिवर्तित होता है (क्योंकि फ़ंक्शन अपने गुणांक के सापेक्ष रैखिक है) और वे मूल्यांकन करने के लिए सस्ते हैं, यहां तक ​​कि एक नीच माइक्रोकंट्रोलर पर भी। एक विशेष मामले के रूप में, एक रेखीय प्रतिगमन सबसे सरल कानून हो सकता है जिसे आप आज़मा सकते हैं।

हालांकि, जब तक आप तापमान की एक बहुत ही संकीर्ण श्रेणी में रुचि रखते हैं, एनटीसी थर्मिस्टर की प्रतिक्रिया अत्यधिक गैर-रैखिक होती है और कम-डिग्री बहुपद फिट करने के लिए बहुत अनुकूल नहीं होती है। हालांकि, चर का एक रणनीतिक परिवर्तन आपके कानून को लगभग रैखिक और फिट करने में बहुत आसान बना सकता है। इसके लिए, हम कुछ बुनियादी भौतिकी के माध्यम से एक मोड़ लेंगे ...

एनटीसी थर्मिस्टर में विद्युत चालन एक थर्मली-सक्रिय प्रक्रिया है। फिर प्रवाह को अरिहेनियस समीकरण द्वारा प्रतिरूपित किया जा सकता है :

जी = जी _∞ exp (-E _एक / (कश्मीर _बी टी))

जहां जी _∞ "पूर्व घातीय कारक" कहा जाता है, ई _एक है सक्रियण ऊर्जा , कश्मीर _बी है बोल्ट्जमान निरंतरता , और टी पूर्ण तापमान है।

इसे एक रैखिक कानून के रूप में फिर से व्यवस्थित किया जा सकता है:

1 / टी = ए + बी लॉग (आर)

जहां बी = के _बी / ई _ए ; ए = बी लॉग (जी _∞ ); और लॉग () प्राकृतिक लघुगणक है।

यदि आप अपने अंशांकन डेटा और प्लॉट 1 / T को लॉग (R) के एक फ़ंक्शन के रूप में लेते हैं (जो मूल रूप से अक्षों के साथ एक अरहेनियस प्लॉट है जिसे स्वैप किया गया है), तो आप देखेंगे कि यह लगभग है, लेकिन बिल्कुल नहीं, एक सीधी रेखा। रैखिकता से प्रस्थान मुख्य रूप से इस तथ्य से आता है कि पूर्व-घातीय कारक थोड़ा तापमान पर निर्भर है। कम डिग्री वाली बहुपद द्वारा आसानी से फिट किए जाने के बावजूद वक्र पर्याप्त रूप से चिकना होता है:

1 / T = c ₀ + c ₁ लॉग (R) + c ₂ लॉग (R) ² + c ₃ लॉग (R) ³ + ...

यदि आप जिस तापमान में रुचि रखते हैं, वह काफी कम है, तो एक रैखिक सन्निकटन आपके लिए काफी अच्छा हो सकता है। आप तब तथाकथित ", मॉडल" का उपयोग कर रहे होंगे, जहां 1 गुणांक 1 / B है। यदि आप एक तीसरी डिग्री बहुपद का उपयोग करते हैं, तो आप देख सकते हैं कि सी ₂ गुणांक को उपेक्षित किया जा सकता है। यदि आप इसकी उपेक्षा करते हैं, तो आपके पास प्रसिद्ध स्टाइनहार्ट-हार्ट समीकरण है ।

सामान्य तौर पर, बहुपद की डिग्री जितनी अधिक होती है, उतना ही यह डेटा को फिट करना चाहिए। लेकिन अगर डिग्री बहुत अधिक है, तो आप ओवरफिटिंग खत्म कर देंगे । किसी भी मामले में, फिट में नि: शुल्क मापदंडों की संख्या कभी भी डेटा बिंदुओं की संख्या से अधिक नहीं होनी चाहिए। यदि ये संख्या समान हैं, तो कानून डेटा को बिल्कुल फिट करेगा , लेकिन आपके पास फिट की अच्छाई का आकलन करने का कोई तरीका नहीं है। ध्यान दें कि यह थर्मिस्टर कैलकुलेटर (एक टिप्पणी में जुड़ा हुआ) तीन गुणांक प्रदान करने के लिए केवल तीन डेटा बिंदुओं का उपयोग करता है। यह प्रारंभिक अनुमानित अंशांकन के लिए भगवान है, लेकिन अगर मुझे सटीकता की आवश्यकता है, तो मैं इस पर भरोसा नहीं करूंगा।

मैं यहां चर्चा नहीं करूंगा कि वास्तव में फिट प्रदर्शन कैसे किया जाए। मनमाना डेटा बनाने के लिए सॉफ्टवेयर पैकेज लाजिमी है।

Comments

अच्छी तरह से विस्तृत और समझाया जवाब के लिए धन्यवाद। पक्ष प्रश्न; मैंने अपने तापमान पठन स्रोत के रूप में DS18B20 सेंसर का इस्तेमाल किया और देखा कि थर्मिस्टर पढ़ने में लगभग 2.2 डिग्री की छूट है। मैंने तब थर्मिस्टर तापमान गणना में 2.2 डिग्री जोड़ा। अब ds18b20 और थर्मिस्टर से दोनों रीडिंग लगभग समान हैं। मैंने 25 से 35 डिग्री के भीतर तापमान परिवर्तन का परीक्षण किया और भले ही थर्मिस्टर तापमान परिवर्तन के लिए अधिक उत्तरदायी था, लेकिन अंतिम परिणाम लगभग समान था। इस विधि का नीचे की ओर क्या है जिसका मैंने उपयोग किया है?

— इलेक्ट्रॉनसर्फ

@newbie: मुझे समझ नहीं आया कि "थर्मिस्टर पढ़ना लगभग 2.2 डिग्री बंद है"। एक थर्मिस्टर डिग्री में रीडिंग नहीं देता है। क्या आपका मतलब है कि आपने कुछ अंशांकन कानून की कोशिश की (जहां से आ रहा है?) जिसने रीडिंग 2.2 ° C बंद कर दिया? यदि यह मामला है, और यह ऑफ़सेट सख्ती से स्थिर है, तो आपके पास एक अतिरिक्त अंकगणितीय कदम के साथ अधिक जटिल रूपांतरण कानून होने का मामूली दोष है। यदि ऑफसेट सख्ती से स्थिर नहीं है, तो फिट को फिर से करना आपको बेहतर परिणाम देना चाहिए।

— एडगर बॉनट

Answer 2

थर्मिस्टर पढ़ना थोड़ा मुश्किल है। अंशांकन की उपरोक्त विधि, एक त्रुटि का पता लगाने के लिए कोई उपज नहीं है, यह एक लघुगणकीय वक्र (थर्मिस्टर प्रतिक्रिया वक्र) के दो बिंदुओं का निर्माण करेगा।

इसका मतलब है, तापमान के परिवर्तन के प्रत्येक 0.1 डिग्री सेल्सियस के लिए, प्रतिरोध पर संवाददाता बदलाव तापमान की सीमा के आधार पर अलग-अलग होगा।

सबसे पहले, आप वास्तविक तापमान से 2 से 5 डिग्री सेल्सियस के बारे में एक त्रुटि देख सकते हैं, फिर भी कोई त्रुटि नहीं, केवल एक खराब रीडिंग।

आप इस थर्मिस्टर को कैसे पढ़ रहे हैं, इस पर कोई विवरण पोस्ट नहीं करते हैं, अरुडिनो हो सकता है? मुझे कहना होगा, कुछ पुस्तकालय बिल्कुल काम नहीं करते हैं, इसलिए आपको ऐसा करने के लिए एक विशिष्ट कार्य करना होगा।

एक थर्मिस्टर को कैसे चिह्नित करें और पढ़ें, इस पर विस्तृत विवरण पोस्ट करें। पोस्ट स्पेनिश में है, लेकिन कोड टैग में, सादे अंग्रेजी में सभी स्पष्टीकरण।

एक बार जब आप एबीसी कोफ़िशिएंट प्राप्त कर लेते हैं, तो आपकी त्रुटि एक और माप से लगभग 0.1 ° C होगी, यहां तक ​​कि LAN तार के 6 मीटर लंबे रन में भी।

यह परीक्षण एक ही समय में पढ़ा गया 4 थर्मिस्टर्स, आप उनमें से 2 से तापमान में एक छोटा सा अंतर देख सकते हैं, जिसे मैं अपनी उंगलियों में संक्षेप में पकड़ रहा था।

Comments

@newbie यह सही तरीका है। यदि आप निर्देशों का पालन नहीं कर सकते हैं, तो एक या एक दिन में मुझे जवाब दें और मैं अपने arduino कोड को देखूंगा और उन संदर्भों को देखूंगा, जिनमें एक उत्तर है और यहां एक उत्तर लिखें।

— piojo

लिंक मर जाते हैं, और भविष्य में समाधान बनाने के लिए इस उत्तर की क्षमता सक्रिय रहने वाले लिंक पर अत्यधिक निर्भर है। क्या आप अपने उत्तर में कदम जोड़ सकते हैं?

— कीता -

मैं उत्तर के कोड अनुभाग को कॉपी और पेस्ट करता हूं; // यह एक उदाहरण है कि थर्मिस्टर को कैसे पढ़ा जाए, "थर्मिमिस्टर.एच." लीब आउट केवल बीटा को स्वीकार करता है // कोफ़िशिएंट और मेरे मामले में परिणाम के गलत परिणाम, यह एक तरह से अधिक स्पष्ट तरीका है // थर्मिस्टर पढ़ने के लिए , यदि आपके पास अजीब या गलत माप हैं, तो कृपया इस चरण का पालन करें: // इस कोड के लिए एक्यूरेट परिणाम प्राप्त करने के लिए आपको आवश्यकता होगी; // एक मल्टीमीटर, एक एनटीसी थर्मिस्टर, एक और accurrate themperature // जांच मीटर। // चरण 1.- प्रतिरोध meassurement मोड पर सेट multimiter

— ऐलेजैंड्रो सैंटियागो

// चरण 2.- थर्मिस्टर के वास्तविक प्रतिरोध को पढ़ें और / और वास्तविक तापमान को स्थिर करें (1min को स्थिर माप प्राप्त करने की अनुमति दें)। // कुछ गर्म पानी और एक कप। // चरण 3.- दोनों सेंसरों (थर्मिस्टर और तापमान की जांच // एक एबीसी प्राप्तकर्ता में परिवेशी तापमान पर रखें)। // एक और कप में थोड़ा पानी गर्म करें। // गर्म पानी जोड़ें जब तक कि आप 10 ° C से अधिक ताप की जांच न कर लें, तब तक प्रतीक्षा करें। स्थिर खसरा और तापमान और प्रतिरोध को एनोटेट करें। // पहले खसरे से तत्व 20 ° को गर्म करने के लिए अधिक पानी डालें। // तापमान पर ध्यान दें और विरोध करें

— एलेजैंड्रो सैंटियागो

@newbie यदि आपके पास एक एनटीसी थर्मिस्टर है, तो आपको एक प्रतिरोध से एक तापमान को हल करने के लिए ए, बी, और सी स्थिरांक की गणना करने और उन्हें स्टीनहर्ट हार्ट समीकरण में प्लग करना होगा। इन स्थिरांक को खोजने के लिए आपको तीन तापमान / प्रतिरोध माप की आवश्यकता होती है। (स्थिरांक प्रति थर्मिस्टर से भिन्न होते हैं, और स्थिरांक को खोजना आपका अंशांकन है।) यह लेख दिखाता है कि यह कैसे करना है, लेकिन चूंकि यह मैट्रिक्स गणित का उपयोग करता है, मैं एक ऑनलाइन कैलकुलेटर खोजने का सुझाव देता हूं। thinksrs.com/downloads/pdfs/applicationnotes/…

— piojo

Answer 3

बर्फ के क्यूब्स के साथ एक कप भरें और पानी में डालें। इसे सामयिक हलचल दें। जब बर्फ पिघलना शुरू हो जाएगी तो आप 0 ° C पर होंगे। पानी में सेंसर चिपका दें और एक रीडिंग लें।

यदि आपका सेंसर इसे सहन कर सकता है, तो इसे उबलते पानी के केतली में गिरा दें। समुद्र-स्तर पर जो आपको 100 ° C संदर्भ पढ़ने की सुविधा देगा।

यदि आपको वॉटरप्रूफिंग के लिए अपने सेंसर को गर्म करने की आवश्यकता है, तो आपको रीडिंग को स्थिर करने के लिए कुछ समय देना होगा।

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

चित्रा 1. सरल रैखिक अंशांकन वक्र।

• Y1 0 ° C पर प्रतिरोध, वोल्टेज या ADC रीडिंग है।
• y2 100 ° C पर प्रतिरोध, वोल्टेज या ADC रीडिंग है।

$$T = 100 \frac{y - y1}{y2-y1}$$

जैसा कि टिप्पणियों में बताया गया है, यदि आप एक थर्मिस्टर का उपयोग कर रहे हैं, तो आपको रैखिकता के लिए डेटशीट की जांच करनी होगी। यदि यह सरल दृष्टिकोण बहुत अच्छा नहीं है, तो आपको एक माइक्रो-नियंत्रक में एक बहुपद गणना या एक लुक-अप तालिका का उपयोग करना होगा।

Comments

यह आपको दो अंक देगा, जिसका उपयोग आप उन दो टेंपों के लिए बीटा की गणना के लिए कर सकते हैं। उस सीमा में प्रतिक्रिया रैखिक के पास कहीं भी नहीं होगी (ओपी का मतलब है जब एस / वह इसे "थर्मिस्टर" कहता है),

— स्कॉट सीडमैन

@newbie: अपडेट देखें।

— ट्रांजिस्टर

@newbie के रूप में ट्रांजिस्टर अंत में लिखते हैं, यह दृष्टिकोण काफी अच्छा नहीं हो सकता है। मैं कल्पना नहीं कर सकता कि यह कभी भी पर्याप्त रूप से अच्छा होगा, स्पष्ट रूप से। केवल एक चीज जो इस दृष्टिकोण से आपको मिलेगी वह है दोहराव (माना जाता है कि 40 ° C हमेशा एक ही माना जाने वाला 40 ° C होगा, लेकिन यह वास्तव में 20 ° C या 60 ° C हो सकता है)।

— piojo

यदि दबाव 1.01325 बार या 1013.25 मिलीबार या हेक्टोपास्कल है तो शुद्ध पानी 100 ° C पर उबलता है। समुद्र के स्तर पर दबाव मौसम पर निर्भर करता है।

— उवे

@newbie। यह उपयोगी लगता है। यदि आपको यह काम करने के लिए मिलता है तो अपने प्रश्न में या उत्तर के रूप में कुछ नमूना कोड पोस्ट करें। मुझे यकीन है कि दूसरों को यह मेरे उत्तर से अधिक उपयोगी लगेगा।

— ट्रांजिस्टर

Answer 4

रैखिक थर्मामीटर एक लाभ और ऑफसेट त्रुटि है।

• द्विध्रुवी आपूर्ति की संभावना 0V पर अशक्त ऑफसेट होगी।
• एकल आपूर्ति पुलों में Vref या Vcc का कुछ Vref या R अनुपात होगा, जहां ऑफसेट को उस आवर्तक तापमान पर खींचा जाता है। आमतौर पर यह सममित है, इसलिए यह आपके डिजाइन रेंज के मध्य बिंदु के अनुरूप होगा।

• थर्मिस्टर्स को 25'C पर एक विशिष्ट संवेदनशीलता वक्र के साथ 2 चर के साथ कैलिब्रेट किया जाता है।

• इसे जांचने के लिए आपको केवल 2 मापों की आवश्यकता है

  • नल समायोजित करें जहां त्रुटि वोल्टेज = null = 0, Vt = Vref
  • T अधिकतम पर समायोजित करें
    • एक विशिष्ट 4 आर ब्रिज के लिए, जो कि आमतौर पर मिडपॉइंट टेम्प है।
• अंशांकन के लिए या किसी भी बेहतर थर्मामीटर का उपयोग करें
  • 0, 100'C के लिए बर्फ के पानी और उबलते पानी का उपयोग करें