Rilievo della caratteristica di un termistore NTC tramite sistema di automatico di acquisizione dati.

Sistema di acquisizione dati con Arduino via USB/Seriale

Il sistema permette al PC di leggere/generare tensioni e leggere/generare stati logici verso il mondo esterno tramite un collegamento seriale.

Sono disponibili:

·         6 terminali di ingresso analogico A0..A5 (analog in) dove si può applicare una tensione da 0 a 5V, tale tensione viene letta da PC come un numero intero con range da 0 a 1023 (0=0V e 1023=5V)

·         11 terminali di ingresso/uscita digitale  2..13 (digital) dove 0V=Livello logico 0 e 5V=Livello logico 1.
La funzione ingresso/uscita di ciascun terminale è impostabile via software.
Se impostato come ingresso il PC legge lo stato logico del terminale 0V=0  5V=1.
Se impostato come uscita il PC genera lo stato logico del terminale 0=0V  1=5V.

·         Alcuni degli 11 terminali di ingresso/uscita digitale: quelli contrassegnati da  ~ possono essere configurati come uscite PWM.
L’uscita PWM genera un segnale ad onda quadra:  livello basso=0V livello alto=5V a duty-cycle impostabile  tramite un numero intero  con range 0..255 fornito da PC, 0 corrisponde a duty-cycle 0%, 255 corrisponde a duty-cycle 100%

Collegamento della scheda al PC

Sulla scheda Arduino deve essere installato il seguente software: ardu_ser_io115200_vref_1_1.ino

Si trova in: \\xnullo\pubblica\Tool di sviluppo\ardu_seriale\arduino\ardu_ser_io115200_vref_1_1

 

Applicazione Delphi per acquisire tensioni col PC tramite scheda Arduino

ardu_acq115200.exe

Si trova in: \\xnullo\pubblica\Tool di sviluppo\ardu_seriale\ardu_acq115200

L'applicazione comunica con la scheda Arduino tramite USB, per stabilire la connessione occorre cliccare su Config seriale:
 

Scegliere la COM dove risulta connessa la scheda e mettere la spunta su connesso e confermare con OK.

 

Per vedere la COM utilizzata dalla scheda eseguire:

\\xnullo\pubblica\Tool di sviluppo\ardu_seriale\devmgmt.msc

Estratto della finestra Gestione periferiche:


Oggetto della prova

Registrare il cambiamento della resistenza di un NTC in funzione della temperatura.
Occorre:

La misura della resistenza dell'NTC verrà effettuata per via indiretta misurando la VOUT di un partitore composto dall'NTC e R1 (vedi figura), mentre la temperatura si rileva leggendo la Vout della sonda LM35 (10mV °C)

Progetto di R1

Dati:
Valim
=5V
NTC=10K a 25°C
Range di temperatura da misurare: da 25°C (tmin) a 80°C (tmax)
R_NTC_tmin= 10000 ohm
R_NTC_tmax
= 2250 ohm
VOUT_max=1V

Datasheets
lm35.pdf
ntc_murata.pdf

Siccome la scheda Arduino è stata impostata da programma per leggere al massimo una tensione di 1.1V progettiamo R1 per ottenere la massima tensione su VOUT in corrispondenza di tmax.

R1=VOUT_max/Valim*(R1+R_NTC_tmax)
R1*(1-VOUT_max/Valim)=VOUT_max/Valim*R_NTC_tmax
R1=(VOUT_max/Valim*R_NTC_tmax)/(1-VOUT_max/Valim)=(1/5*2250)/(1-1/5)=562,5   (Valore commerciale  più vicino= 560 Ohm)

Montaggio:

Procedimento

  1. Montare il circuito come da figura.
  2. Collegare il cavo USB da Arduino a PC
  3. Lanciare il programma ardu_acq115200, scegliere la porta  assegnata al collegamento USB
  4. Predisporre le impostazioni per registrare le tensioni su A0 e A1, testare con spunta auto per vedere se vengono lette correttamente.
  5. Impostare Acq. T a 2 secondi e N.Acqs a 100
  6. Alimentare la resistenza riscaldatrice a 12V se subito cliccare su Registra.
  7. Alla fine del ciclo di acquisizione togliere alimentazione alla resistenza riscaldatrice.
  8. Salvare la tabella su file.
  9. Caricare il file su foglio elettronico
  10. Convertire i dati registrati nella grandezze corrispondenti:  Temperatura=A0*1,1/1023/100,  RT1=.....

N.B. per ottenere una lettura più stabile della temperatura sull' LM35 occorre un condensatore da 1uF in parallelo tra uscita e massa.

Risultati della prova

T(°C) RT1(ohm)
31,4 8178
31,4 8120
32,0 8006
32,8 7867
33,7 7707
34,4 7527
35,4 7355
36,5 7167
37,4 6988
38,4 6817
39,5 6653
40,4 6478
41,5 6311
42,6 6169
43,5 6016
44,5 5870
45,5 5730
46,5 5582
47,5 5454
48,3 5318
49,4 5201
50,2 5089
51,2 4969
51,9 4854
52,7 4754
53,7 4658
54,5 4556
55,4 4467
56,1 4372
56,9 4280
57,7 4192
58,5 4115
59,1 4041
59,9 3961
60,8 3884
61,6 3809
62,3 3737
62,9 3681
63,5 3613
64,3 3554
64,9 3496
65,7 3434
66,3 3374
67,0 3315
67,6 3253
68,3 3198
68,9 3144
69,5 3102
70,1 3057
70,6 3007
71,3 2964
71,8 2917
72,5 2871
73,0 2839
73,7 2796
74,2 2761
74,6 2724
75,2 2687
75,7 2655
76,2 2623
76,8 2593
77,3 2559
77,7 2533
78,4 2504
78,8 2471
79,4 2433
79,8 2402
80,3 2376
80,8 2349
81,3 2324
81,7 2298
82,2 2274
82,6 2246
83,0 2222
83,5 2196
84,0 2172
84,3 2147
84,8 2122
85,3 2103
85,7 2081
86,0 2062
86,5 2039
86,8 2021
87,2 2000