Presentasjon lastes. Vennligst vent

Presentasjon lastes. Vennligst vent

1 SKOLELABORATORIET Karakterisering av sensorer Temperatur og lys Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU.

Liknende presentasjoner


Presentasjon om: "1 SKOLELABORATORIET Karakterisering av sensorer Temperatur og lys Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU."— Utskrift av presentasjonen:

1 1 SKOLELABORATORIET Karakterisering av sensorer Temperatur og lys Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU

2 2 SKOLELABORATORIET Program Byåsen vgs 12. mars :00 – 09:10 Velkommen praktisk 09:10 – 09:20 Kort intro til utforskende oppgave 09:20 – 10:00Gjennomfør utforskende oppgave 09:50 – 10:00 Oppsummering utforskende oppgave 10:00 – 10:10 Pause 10:10 – 10:30 Introduksjon til temperatur- og lyssensor 10:30 – 11:20 Karakterisering av sensorer 11:20 – 11:30 Oppsummering 12:00 – 12:30 Lunsj 12:30 – Transport 13:00 – 13:30 Velkommen med utforskende oppgave 13:30 – 14:15 Vitensenterets filosofi og tilbud til vgs 14:15 – 14:45 Diskusjon og avslutning

3 3 SKOLELABORATORIET Utforskende oppgave

4 4 SKOLELABORATORIET … da jeg jobbet på SINTEF fikk vi en dag et underlig prosjekt

5 5 SKOLELABORATORIET Hagelys Hvordan virker solcelledrevet hagelys Miniprosjekt: Utforsk og beskriv virkemåte til hagelyset Lag en hypotese om hvordan den fungerer Plukk fra hverandre Hva ser du? Beskriv! Hvilke deler består den av? Revider hypotesen for virkemåte Klarer du å tegne et koblingsskjema eller blokkdiagram?

6 6 SKOLELABORATORIET Utfordringen Billigst mulig Enkel produksjon Færrest mulig komponenter Ett batteri, minst og billigst mulig Minst mulig solcelleareal Strømgjerrig LED

7 7 SKOLELABORATORIET Solceller - + Virkemåte CanSat – sept 2012 DAG 2,2V 1,4V Trenger 2,6V for å lyse F5252 Batteri 1,9V NATT 1,4V 2,8V 0V

8 8 SKOLELABORATORIET Karakterisering av sensorer

9 9 SKOLELABORATORIET Tre typer grensesnitt mot sensorer Fysisk størrelse Resistans Spenning Fysisk størrelse Luftfuktighet Temperatur (NTC) Lys LDR 5V GND V out Trykk GND 5V Rx Tx Fysisk størrelse Seriell digital kom CO 2 GPS Temperatur R out D out

10 10 SKOLELABORATORIET Karakterisering av resistiv sensor R NTC R1R1 V CC = 9V I V out Måling med Volt-meter Måling med Ohm-meter

11 11 SKOLELABORATORIET R2R2 Konvertering fra varierende resistans til varierende spenning ( Spenningsdeleren) R1R1 V CC = 9V I I =V CC / (R 1 +R 2 ) V out R2R2 (R 1 +R 2 ) V CC V out = U =R II =U / R → = V out / R 2

12 12 SKOLELABORATORIET Termistorer Temperaturfølsom motstand NTC-motstand (Negative Temperature Coefficient) PTC-motstand (Positive Temperature Coefficient) R = Resistans ved T R r = Referanseresistans ved T r T = Aktuell temperatur T r = Referansetemperatur B 25/85 = B-verdi, konstant 25 o - 85 o C (for NTC-motstand)

13 13 SKOLELABORATORIET Termistorer (RH16) Tidsrespons = 90% i løpet av15 sek 90% 15sek

14 14 SKOLELABORATORIET Økende spenning med fallende temperatur +9 V V Økende spenning med økende temperatur V NTC +9 V Hvor skal NTC-motstanden plasseres? RH16 Temperaturmåling med NTC

15 15 SKOLELABORATORIET LDR (Light Dependent Resistor) CanSat – sept. 2012

16 16 SKOLELABORATORIET Lysfølsom motstand (LDR) Cadmiumsulfid Elektroner eksiteres til ledningsbåndet

17 17 SKOLELABORATORIET Fullt sollys lux (1000 W/m 2 ) Sollyset en tidlig morgen lux Belysningen i et TV-studio lux Et godt opplyst kontor 400 lux Lyset fra en fullmåne 1 lux Lysfølsom motstand (LDR)

18 18 SKOLELABORATORIET Fysikken bak LDR Laget av CadmiumSulfid Lys eksiterer elektroner fra valensbåndet til ledningsbåndet CanSat – sept. 2012

19 19 SKOLELABORATORIET Økende spenning med økende lysstyrke +9 V V Økende spenning med fallende lysstyrke V +9 V Hvor skal LDR-motstanden plasseres? LDR CanSat – sept Måling av lysstyrke med LDR

20 20 SKOLELABORATORIET Oppgaven

21 21 SKOLELABORATORIET Oppgave Lag en temperaturmåler: Mål resistans som funksjon av grader Celsius (C) Lag en tabell og en graf som viser sammenhengen i Excel eller GeoGebra Konverter endring av resistans til endring i spenning v.hj.a. en seriemotstand og formelene for spenningsdeler. Økende spenning med økende temp. Velg seriemotstanden slik at spenningsdeleren gir ca. 4,5 V ved 25 grader Koble opp og mål spenning som funksjon av grader K Sammenlign modell med målinger Lag en lysmåler Mål resistans som funksjon av Watt/m 2 Lag en tabell og en graf som viser sammenhengen i Excel eller GeoGebra Konverter endring i resistans til endring i spenning v.hj.a. en seriemotstand og formelene for spenningsdeler. Økende spenning med økende lysstyrke Velg seriemotstanden slik at spenningsdeleren gir ca. 4,5 V ved 50 W/m 2 Koble opp og mål spenning som funksjon av W/m 2 Sammenlign modell med målinger

22 22 SKOLELABORATORIET Forslag til måleoppstilling måling av resistans som funksjon av lysintensitet Lyskilde, lysintensitetsmåler, sensor (LDR), koblingsbrett, kabler Bruk koblingsbrettet for å forbinde Ohmmeter og sensor Mål ved ulike ulik lysstyrke

23 23 SKOLELABORATORIET Forslag til måleoppstilling måling av resistans som funksjon av temperatur Kopp med varmt vann, termometer, sensor, koblingsbrett, kabler Bruk koblingsbrett for å forbinde Ohmmeter og sensor Tilfør kaldt vann Mål ved ulike temperaturer Rør

24 24 SKOLELABORATORIET R2R2 Konvertering fra varierende resistans til varierende spenning ( Spenningsdeleren) R1R1 V CC = 9V I I =V CC / (R 1 +R 2 ) V out R2R2 (R 1 +R 2 ) V CC V out = U =R II =U / R → = V out / R 2

25 25 SKOLELABORATORIET Utstyr Utstyr NTC-grupper: NTC m/lange ledninger Termometer Kopp Varmt vann (vannkoker) Multimeter m/bananstikker Koblingsbrett m/jumpere PC m/Excel/GeoGebra Utvalg av motstander 9 V batteri m/kontakt Utstyr LDR-grupper: LDR m/lange ledninger Lysmåler Lyskilde Multimeter m/bananstikker Koblingsbrett m/jumpere Tape PC m/Excel/GeoGebra Utvalg av motstander 9 V batteri m/kontakt

26 26 SKOLELABORATORIET Sett igang

27 27 SKOLELABORATORIET Linearitet (NTC) NTC Temperatur ˚C Resistans Ohm V NTC +5 V

28 28 SKOLELABORATORIET Forslag til utforskende prosjekt

29 29 SKOLELABORATORIET Temporal temperaturscanning Infrarød scanning av huden rett over temporal arterien som kommer opp på framsiden av øret og ligger ca. 1 mm under huden i panna og har stabil blodstrøm uavhengig av ytre press. Den infrarøde strålingen indikerer energitapet fra huden. Siden temperaturtapet avhenger av romtemperaturen, må også den måles samtidig.

30 30 SKOLELABORATORIET Temperaturmåling ved infrarød stråling Exergen TAT-5000 We compared 3 techniques of TA scanning, axillary thermometry, and oral thermometry in critical care patients. Our results indicate that TA scanning methods were, at best, comparable with axillary measurements. In addition, the performance of the TA scanners varied with body mass index, whereas axillary readings did not. Abstract/2009/01000/Temporal_Artery_Scanning_Falls_Short_as_a.10.aspx Abstract/2007/07000/Temporal_Thermometry_Fails_to_Track_Body_Core.1.aspx Conclusion: These results demonstrate that temporal scanning does not track internal temperature, as measured via intestinal temperature, during passive heating. Given these findings, it is recommended that this technique not be used to assess temperature in hyperthermic diaphoretic subjects.

31 31 SKOLELABORATORIET Peltier-Seebeck-effekten (videregående skole) + - IR-sensor

32 32 SKOLELABORATORIET IR-strålingssensor Seebeck-effekten Seebeck-effekten: En samling halvlederelementer En kald og en varm side Flere frie ladningsbærere på varm enn på kald side Diffusjon av ladningsbærere fra varm til kald side Oppstår et elektrisk felt som kan gi strøm i sluttet krets. SMTIR 9901 Følsomhet: 110 V/W Responstid: 40 msek. Temp.område: -20 til +100 ºC Bølgelengder > 5,5 µm EsEs EsEs SMTIR9901

33 33 SKOLELABORATORIET Oppsummering Resistive sensorer er som regel ulineære Konvertere fra endring i resistivitet til endring i spenning Bruker spenningsdeler for å konvertere fra R -> V For NTC-sensorer kan man i smale områder, oppnå bedre linearitet med fornuftig valg av serieresistans CanSat – sept 2012


Laste ned ppt "1 SKOLELABORATORIET Karakterisering av sensorer Temperatur og lys Av Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet ved NTNU."

Liknende presentasjoner


Annonser fra Google