CanSat – Analyse av data

Presentasjon om: "CanSat – Analyse av data"— Utskrift av presentasjonen:

1 CanSat – Analyse av data
Nils Kr. Rossing Skolelaboratoriet, NTNU

2 Innhold Lagring av data til file Omregning og kalibrering
Digital avlesning til spenning Temperatur – Halvleder Temeratur – NTC Trykk Høyde Akselerometer CO2 måling Analyse i Excel Hente data Omregningsformler Plotting Tolking av resultater

3 Lagring av data til file

4 CanSat med CO2 måler

5 Lagring av data til file
Lagre rådata ikke behandlede data Begynn linjen med en tidsteller (en måling pr. 4. sek.) Skill data med skilletegn: < > , ; tab Ev. lagre behandlede data under uttesting og kalibrering

6 Datafile (LOG00088) Teller (tid) Trykk Temp CO2 Akselerasjon x, y, z

7 Leses av Excel Hent inn filen i Excel

8 Omregning og kalibrering

9 Omregning fra digitalverdi til spenning
Spenning = (digitalverdi/1023) • 5,0 V

10 Trykk - omregning P = 22,222 • Vp + 10,556 + ΔPkal [kPa]
VP = 5,0 (0,009 P – 0,095) Spenning ut av sensor som funksjon av trykk i kPa P = 22,222 • Vp + 10,556 + ΔPkal [kPa]

11 Trykk - kalibrering En trenger en trykkmåler som gir verdien i kPa som er mer nøyaktig enn den måleren vi bruker. Dersom våre målinger viser høyere verdi enn kalibrert instrument: Trekk fra forskjellen: Δpkal > 0 ELFA 290,

12 Beregning av høyden h Beregnet høyde i meter h1 Starthøyde i meter T Temperatur i Kelvin T1 Starttemperatur i høyden h1 a Temperaturgradient, foreslått verdi -0,0065 K/m p Trykk i Pa p1 Trykk i Pa ved starthøyden g0 Tyngdeakselerasjonen 9,81 m/s2 R Den spesifikke gasskonstant 287,06 J/kg K

13 Kalibrering av høydeberegninger Viktig å ta hensyn til startverdier

14 Temperatur (LM35DZ) omregning
T = VT* 100 (+ ΔT)

15 Kalibrering av temperatursensor
Vi forutsetter at et avvik kun er en forskyvning, dvs. lik over hele det aktuelle måleområdet Bruk et godt termometer som viser en kalibrert verdi av temperaturen Sørg for at målebetingelsene er mest mulig like for det kalibrerte termometeret og sensoren Kr. 715,- ELFA Nøyaktighet: ± 1˚

16 Feilkilder Treghet i målingen
Måler temperaturen i elektronikken og ikke i omgivelsene Unøyaktighet i sensoren

17 Temperatur (NTC) omregning (NTCLE100E3103JB)

18 Linearitet (NTC) ADC NTC +5 V

19 Temperatur (NTC) Kalibrering og omregning
Bruk et termometer å mål “virkelig” temperatur f.eks. innendørs (y1), les av tallverdien som kommer fra NTC-motstanden (x1). Ta Arduino’en med ut samtidig som du logger data (vi antar at det er kaldere ute). Mål “virkelig” temperatur med et termometer (y2) og les av tallverdien fra CanSat (x2)

20 Temperatur (NTC) Omregning
T = ((T2 – T1)/(Vdig2 – Vdig1)) • (Vdig – Vdig1) + T1 Vdig digitale avlesning av digitalisert spenning ved T1 T temperturmåling med kalibrert termometer (˚C) Vdig digitale avlesning av digitalisert spenning ved T2 T temperturmåling med kalibrert termometer (˚C) Vdig Digital avlesning ved ukjent temperatur T T Beregnet ukjent temperatur (˚C)

21 Temperatur (NTC) Fordeler i forhold til LM35
NTCLE100E3103JB Kortere tidsrespons (6 s) Liten geometri Kan ha lange ledninger RH16

22 Akselerometer Omregning
Supplyspenning VCC = 3,3 V Følsomhet 800 mV/g ved ±1,5g (Sg1,5) 0 g har en typisk utspenning på 1,65 V ± 0,165V + 1 g har en typisk utspenning på 1,65V + 0,80V = 2,45 V ± 0,165V ‒ 1 g har en typisk utspenning på 1,65V – 0,80V = 0,85V ± 0,165V Akselerasjonen (g) = (Målt spenning (V) – 1,65V + ΔV)/0,8 V/g ΔV målt avvikende spenning fra forventet g-verdi

23 Akselerometer Kalibrer z-retning
gz Vz = 2,45 V Vz = 0,85 V

24 Akselerometer Kalibrer y-retning
gy Vy = 0,85 V Vy = 2,45 V

25 Akselerometer Kalibrer x-retning
gx Vx = 2,45 V Vx = 0,85 V

26 Analyse i Excel Klargjør data

27 Rådata Teller Lufttrykk Temperatur CO2 Aksel. X Aksel. Y Aksel. Z

28 Konverterter teller til tid (sek., min.)
En måling hvert 4 sek. Dvs. 15 stk i minuttet

29 Spenning (Vp) = (digitalverdi/1023) • 5,0 V
Konverter lufttrykk Konverter fra digital verdi av trykk til spenning Spenning (Vp) = (digitalverdi/1023) • 5,0 V Konverter fra spenning til lufttrykk i kPa P = 22,222 • Vp + 10,556 + ΔPkal [kPa] 3

30 T = (digital temp.verdi/1023) • 5,0 * 100 (+ ΔT)
Konverter temperatur Konverter fra digital verdi til grader C T = (digital temp.verdi/1023) • 5,0 * 100 (+ ΔT) 3 Korreksjonsverdien ligger fast i celle L2 (Q2)

31 Konverter fra digital verdi til ppm
Konverter CO2 Konverter fra digital verdi til ppm CO2ppm = 2000ppm ((digitalverdi/1023) • 5,0 V) / 3,3 V 3

32 Konverter akselerasjon
Konverter fra digital verdi til g Akselerasjonen (g) = ((digitalverdi/1024)*5,0V – 1,65V + ΔV)/0,8 V/g

33 Beregn relativ høyde ut fra lufttrykk
p1 – lufttrykk ved start T1 – Starttemp. h1 - Starthøyde p – lufttrykk

34 Analyse i Excel Tegn grafer

35 Merk de to kolonnene som skal inngå i grafen (Cntr venstre klikk )
Lag en graf Merk de to kolonnene som skal inngå i grafen (Cntr venstre klikk ) Velg punktdiagram med rette linjer

36 Lufttrykk som funksjon av tiden
1. Høyreklikk på kanten av diagrammet og velg Merk data 2. Trykk Rediger 4. Trykk OK og OK 3. Skriv inn navnet på grafen: Lufttrykk

37 Lufttrykk som funksjon av tiden
Juster aksene 1. Høyreklikk på en akse 2. Sett inn faste verdier

38 Moltetur i Grytdalen i Oppdal kommune 22.08.15

39 Moltetur i Grytdalen i Oppdal kommune 22.08.15 (9:23 – 12:15)

40 kPa

41

42 Grytdalen (Oppdal kommune) 22.08.15

43 Akselerometeret 103 min = 19 min

44 Rast 84 – 103 min.

45

46 CO2 Kalibrert iTrondheim 20.08.15 (450 ppm)

47 Biltur fra Gløshaugen til Midtsand 20.08.15

48 Biltur fra Gløshaugen til Midtsand 20.08.15 (25 min.)

49 Høyde [m] Setter meg i bilen

50 Setter meg i bilen Går til bilen I bilen

51 Setter meg i bilen 2.tunnel Går til bilen 1.tunnel

52 Setter meg i bilen Går til bilen Tar heisen