[F.Abdelaziz]

فلوكود : وإحتراف تصميم مقياس حرارة رقمى موجب وسالب باستخدام الثرمستور NTC Thermistor

الغرض :
يمكن قياس درجة الحرارة باستخدام الثرمستور ذات معامل الحرارة السالب . العلاقة بين المقاومة ودرجة الحرارة الفعلية لوغارتمية وقد تختلف باختلاف الحساس حتى لو كان من نفس النوع . لذلك يجب إجراء معايرة للنوع المستخدم . بمجرد إجراء المعايرة يمكن استخدام برنامج سهل لبيان (عرض) درجات الحرارة .

الأجهزة Hardware :
المرحلة الأولى من هذا المشروع هى المعايرة Calibration ولن نحتاج فيها إلى الميكروكونترولر .
تتكون الأجهزة من مقياس درجة حرارة زجاجى ويتم توصيل الثرمستور NTC بمقياس أفوميتر رقمى كما فى الشكل .

المرحلة الثانية : قياس درجة الحرارة , وسوف يتم استخدام الميكروكونترولر PIC16F877A ووحدة عرض LCD لبيان درجة الحرارة المقاسة .

الخطوات :
الخطوة الأولى :

[F.Abdelaziz]

الخطوات :
الخطوة الأولى :
أخذ سلسلة من القراءات وتسجيل كل من درجة الحرارة ومقاومة الحساس NTC كما يلى :

الخطوة الثانية :

[F.Abdelaziz]

الخطوة الثانية :
وضع هذه القيم على شكل منحنى لتحديد العلاقة بين دردى الحرارة والمقاومة .

لاحظ أن المحور الأفقى يبين المقاومة بمقياس لوغارتمى .
سواء باستخدام برمجيات software ( بمساعدة القراءات ) أو استخدام datasheet لابد من الحصول على العلاقة بين درجة الحرارة والمقاومة للحساس المستخدم وسوف تكون على الشكل :

حيث T هى درجة الحرارة بالدرجات المئوية و RNTC هى مقاومة حساس الثيرمستور NTC .
يتم توصيل الثيرمستور إلى الميكروكونترولر كجزء من مقسم جهد لتحويل المقاومة إلى جهد (وهو الشكل المطلوب للمحول ADC) كما فى الشكل التالى :

الجهد الواصل إلى مدخل الميكروكونترولر هو Vpic ومن دائرة مقسم الجهد السابقة نستنتج أن :

المحول من تناظرى إلى رقمى الموجود داخل الميكروكونترولر سوف يعطى نتيجة تقع فى المدى من صفر إلى 255 0-255 ) ) حيث 255 تكافىء 5Volt .
لذلك تكون علاقة التناسب بين جهد الدخل Vpic وقراءة المحول ADC كما يلى :

بالتعويض فى المعادلة السابقة نحصل على :

والتى يمكن تبسيطها إلى :

بالتعويض فى معادلة درجة الحرارة نحصل على العلاقة بين نتيجة ADC ودرجة الحرارة الفعلية :

البرنامج :

[F.Abdelaziz]

البرنامج :
سوف نستخدم العلاقة السابقة فى حفظ البيانات على شكل جدول بحث lookup table . الميكروكونترولر لا يستطيع التعامل مع حسابات اللوغاريتمات . لسوء الحظ فإن جدول البحث لا يتناول إلا بايتات بينما مدى درجات الحرارة المراد قياسه سوف يصل بالتأكيد إلى ما دون الصفر .
الصيغة السابقة تظهر أن قيم ADC الأقل من 95 سوف تنتج درجة حرارة سالبة . الالتفاف (التحايل) حول هذه المشكلة هو حفظ جميع درجات الحرارة فى جدول البحث كقيم موجبة . عندما نحتاج إلى البحث فى قيمة ADC الأقل من 95 سوف نضيف إشارة السالب إلى النتيجة من جدول البحث .

ملحوظة :
قيمة ADC التى تمثل درجات الحرارة السالبة (95) قد تختلف فى محاكاتك . لذلك جزء من استخدام جدول البحث هو أنك غالبا ما تحتاج إلى تغيير هذه القيمة أيضا حسب النتائج العملية .

التعليق على البرنامج :

[F.Abdelaziz]

التعليق على البرنامج :
1- المتغيرات المستخدمة فى البرنامج ونوعها :
· المتغير BUTTON لحفظ قراءة المدخل التناظرى وهو نفسه دليل (فهرس) Index المصفوفة حيث يتغير من الصفر إلى 255 .
· المتغير RETVAL " لحفظ قيمة العودة " Return Value بناء على الدليل الموجود بالمتغير BUTTON .
· المتغير TEMPERATURE لحفظ قيمة درجه الحرارة بعد إجراء الحسابات اللازمة على قيمة العودة تمهيدا لعرضها على وحدة العرض LCD .

[F.Abdelaziz]

2- إعداد وحدة العرض LCD للبدء (بعد إدراجها كمكون باللوحة وأدراج رمز ماكرو مكون إلى مخطط المسار وفتحه بالنقر المزدوج عليه ) :

[F.Abdelaziz]

3- قراءة المدخل التناظرى ونسخ القراءة إلى المتغير Button وهو من نوع byte فيعطى رقما من الصفر إلى 255 وهو الدليل أو الفهرس أو رقم البيانات لجدول البحث حيث يتم البحث عن هذا الرقم لإيجاد درجة الحرارة المقابلة كما سوف يتضح فيما بعد .

ملحوظ هامة :
التعامل مع جدول البحث :

[mar7aba_01]

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أستاذي الكريم نشكرك على ما تقدمه من خير لنا وجزاك الله خيرا .