Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
flyvert
Inlägg: 93
Blev medlem: 26 oktober 2015, 21:00:53

Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av flyvert »

Hej kära forum!

Jag håller på med ett litet hobbyprojekt - en hjärntransplantation: ge en havererad Bluetooth grilltermometer en ny hjärna. Jag tänker mig att koppla in termometerkänselkroppen på en Wemos D1 Mini's (ESP8266) analoga ingång o med en spänningsdelare avläsa motståndet och mappa mot en temperaturtabell. Temperaturen kan sedan enkelt visas mha en OLED och skickas vidare via WiFi (har redan en MQTT broker och en LCD-display i köket för husautomationen...)

Känselkroppen går mellan 140kOhm (rumstemp) och 6kOhm (100 grader) och jag söker lämpliga värden på motståndet i spänningsdelaren för att maximera mätområdet och minimera effektförbrukningen.

Ohms lag för en spänningsdelare ger väl; Vout = Vcc*R1/(R1+R2)

Nedan från Excel där 33kOhm på R2 (om proven anses vara R1) där 33kOhm verkar ge nästan 2.2V mätområde o en låg maxförbrukning á 0.08mA.

Stämmer mina antaganden eller har något gått galet hos Dr Frankenstein??? :rofl

				1000	4700	10000	24000	27000	33000	39000	47000	56000	75000	100000
													
Vcc	3,3												
													
R1 (prob)	kOhm												
18 grader	147		0,02	0,10	0,21	0,46	0,51	0,61	0,69	0,80	0,91	1,11	1,34
100 grader	6		0,47	1,45	2,06	2,64	2,70	2,79	2,86	2,93	2,98	3,06	3,11
													
Imax (mA)			0,47	0,31	0,21	0,11	0,10	0,08	0,07	0,06	0,05	0,04	0,03
													
Vrange (V)			0,45	1,35	1,85	2,18	2,19	2,19	2,17	2,13	2,07	1,94	1,78
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26148
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Aabenraa, Danmark

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av Icecap »

Minimera strömförbruket handlar ofta om att bara mäta med ett visst intervall och bryta strömmen til proben mellan dessa intervall. Normalt växlar temperatur inte våldsamt så man kan oftast vila en del tid mellan mätningarna.

Vad vill du mäta temperatur på?
Användarvisningsbild
prototypen
Inlägg: 11076
Blev medlem: 6 augusti 2006, 13:25:04
Ort: umeå

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av prototypen »

Jag förstår inte tabellen, är det för olika motstånd som matar givaren....
Men om du matar med en strömgenerator, kanske blir nästan linjärt rakt upp och ner.

Protte
Användarvisningsbild
4kTRB
Inlägg: 18400
Blev medlem: 16 augusti 2009, 19:04:48

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av 4kTRB »

Ska du avläsa motståndet alltså?
Då får du bygga en ohm-meter.
Användarvisningsbild
HUGGBÄVERN
Tidigare soundbrigade
Inlägg: 32786
Blev medlem: 23 augusti 2006, 22:44:11
Ort: Lilla Paris
Kontakt:

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av HUGGBÄVERN »

prototypen skrev: 14 februari 2021, 12:25:57 Jag förstår inte tabellen, är det för olika motstånd som matar givaren....
Men om du matar med en strömgenerator, kanske blir nästan linjärt rakt upp och ner.

Protte
Jag misstänker, men TS får svara på det, men den översta raden 1000 till 100.000 skulle kunna vara det fasta motståndet.

Det har jag redan skrivit om strömgenerator men brydde mig inte om att posta det inlägget .... Sedan ska man väl vara medveten om att mäta temperatur är inte så näpet OM MAN VILL HA MÅNGA SIFFROR. Men gäller att ha koll på steken i ugnen räcker det ju att representation i HELA grader, så frågan är var man hittar en bra kompromiss på låg ström från en strömgenerator och skaplig upplösning av temperaturmätningen.
Och då tänker jag lite såhär, utan att ha koll på ESP-apparaten att max spänningssving på en analogingång skulle kunna vara 5V och jag vill mäta allt från 18 till 100 grader. Vilken ström måste jag ha genom motståndet för att, i fallet med max upplösning få 5V vid 18 C och nära 0V vid 100 C? (Det senare ger sig).
Att vända skalan rätt, skala om den och ställa "nollpunkt" och liknande görs ju i programvaran.
flyvert
Inlägg: 93
Blev medlem: 26 oktober 2015, 21:00:53

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av flyvert »

Tack för all input, min postning är blev ett hafsverk då familjen pockade på för att åka ut på en skridskotur i det fina söndagsvädret.

Tabellen skall tolkas så här:
Översta raden, kolumner mot höger: olika föreslagna värden på R2 (det fasta motståndet i spänningsdelaren) från 1k till 100kOhm.

Mitten: två rader med Vout vid uppmätta värden på R1 (vid 18 respektive 100 grader).

Botten: svinget på Vout

Med ett R2 på 33kOhm (ungefär mitten i tabellen) erhåller jag ett "största sving" på 2.2V mellan dessa kända temperaturer och avlästa motstånd. Större respektive mindre värde på R2 medför mindre sving. Lägre R2=mer effekt. Högre R2 = mer brus.

A/D-omvandlaren på ESP8266 är 12 bitar och Wemos D1 Mini har redan delat spänningen en gång internt så Vmax = Vcc = 3.3V (kan nämnas att A/D omvandlaren på en "naken" ESP8266 har Vmax á 1V så se upp och håll 5V borta, annat än från Vin).


Ogillar i allmänhet batteridrivna saker (när alternativ finnes) så detta "Frankensteins Monster" blir nog strömmatad via USB-ingången från någon avdankad telefonladdare. Som guiden (nån pensionerad fd chef på ABB Corporate Research) sa vid visningen i generatorhallen på den gamla ångkraftstationen ("Kokpunkten") i Västerås; "Vad Sverige behöver är planerbar effekt, effekt som kommer när man trycker på en knapp".


Den allra mest frekventa anrättningen blir nog hel grillad kyckling då jag brukar köra den till c:a 74 grader för att bli av med ohyran... :D
flyvert
Inlägg: 93
Blev medlem: 26 oktober 2015, 21:00:53

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av flyvert »

Okej... jag tog ett 32kOhms motstånd som R2 och lödde ihop ett en spänningsdelare med R1 (pråben från den havererade grilltermometern).

... och tog en djupdykning i Numbers (Apples motsvarighet till Excel)...

Jag tog en tekopp med kokande vatten satte i grilltermometern o en annan jag har av märket Sunartis och satte mig att avläsa A/D omvandlarens värde vid varje grad allteftersom tevattnet kallnade. Först varje grad, sen mot slutet blev det var femte grad då jag tappade orken samt är mindre noga vid låga temperaturer (det är ju ändå kyckling á 74 grader som denna pryl mest kommer att användas till).

Matade in numren i Numbers på macen (orkade inte dra igång min C:\ burk) och när jag fipplade med grafen fann jag funktionen Trendlinje och där man kunde välja allt från linjär, exponentiell, etc. men fastnade för polynom. Ett tredje gradens polynom (x3, x2 och x) ser ni i bilden som beskriver A/D-omvandlarens digitala 10-bitarsvärde (dvs 0-1023) givet temperaturen (med R2 satt till 32kOhm). Cirklarna är mina avläsningar, linjen är polynomet Numbers räknat fram. Ekvationen ser ni överst i bilden.

Jag tycker polynomet följer temperaturen rätt bra... men nu var det ju tvärtom jag ville ha, dvs temperatur utifrån ett värde från A/D omvandlaren!

Okej, nån kanske föreslår; skriv ett program som dumpar ut varje gång A0 tar ett steg uppåt (allteftersom tevattnet kallnar) och läs av termometern i exakt det ögonblicket o fyll i tabellen (lite tvärtom mot vad jag gjorde ikväll)?

Vips kanske jag har en fräck formel som beskriver temp utifrån A0?

Kan det istället vara en bättre idé att skriva en kort C-snurra som returnerar mig en tabell över varje värde på A0 och temperatur inom ett önskat intervall, t.ex. 0-100 grader? Lite grann som man gjorde i datorernas begynnelse innan flyttalsprocessorerna blev snabba och gigahertzen började flöda fritt för alla o envar (o inte bara dom som hade budget för Cray-soffor o hade en arbetsgivare som gillade att räkna på ballistik och det jänkarna kallar för cross-section; sannolikheten att en neutron träffar en atomkärna)?

Dvs bättre rita en sinuskurva, cirkel, etc. från på förhand uträknat tabelldata istället för att plåga ihjäl den trötta processorn med att räkna med långsamma flyttalsfunktioner för varje värde på sin(x) och cos(x)... dvs skapa en tabell med gradantal för värden på A0 mellan 200 och 800? Då blir det inga flyttalsberäkningar och varje värde på A0 får ett på förhand uträknat värde på temperatur?
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26148
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Aabenraa, Danmark

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av Icecap »

Man gör en tabell och interpolerar. Det har fungerat i många år och gör det fortfarande.
flyvert
Inlägg: 93
Blev medlem: 26 oktober 2015, 21:00:53

Re: Spänningsdelare - bästa värden på R1 och R2

Inlägg av flyvert »

@Icecap: tack för hjälpen; ibland blir man nog överexalterad och överstyr sina projekt mätnörd som man är... :oops:

Lödde dit en temporär Dallas 18B20 1-wiregivare på en stump bandkabel och körde en ny mätning av ett vattenglas som jag fyllt med kokande vatten. Fick göra om mätningen då första grusades av att jag slarvat o ”polvänt” skärmen på proben så att den svaga 3.3V matningen till den brutalt oisolerade Dallas-givaren gick ut i vattnet, över i skärmen och till slut in på A0 stiftet på ESPn. Efter att ha kastat om kablarna blev signalen jättefin!
790078BE-960C-4D76-9F16-494080CE8782.jpeg
Tvättade dom fina o nästan linjära siffrorna i macOS Numbers (med funktionen MEDEL.OM, att liknas med Excels AVERAGEIF) så att jag fick ett (1) medelvärde (från Dallas-givaren) för varje värde på A0 från ESP8266:ans A/D-omvandlare.
Skärmavbild 2021-02-21 kl. 12.27.24.png
Lade in en mappningstabell i C-programmet och satte dit en Wemos OLED shield för lokal avläsning när man penetrerar kackan vid tillagningen på grillen.
5BF817F9-68A2-4EED-9555-17A75918E284.jpeg
Har en avvikelse på nån grad som kanske i sammanhanget beror på mätmetod (Sunartis termometer vs Dallas 1-wire) eller att 32 kOhms-motståndet är ett annat än vid mappningen i vattenglaset häromkvällen. Färgnyanserna på kinamotstånden är nästan oskiljbar mellan rött och orange... :?

Återstår att addera kod för en timer som räknar upp ”tid på grill” och koppla nån knapp på kapslingen för nollställning, etc.

Temperaturvärdet skickas över Wi-Fi till husautomationens MQTT broker o läggs upp på en liten nätt 20x4 bakgrundsbelyst LCD (som sitter på en Dallas 1-wirebus) som jag sedan flera år har infälld i väggen i köket (med data från husautomationen, mm) och sen skall jag lägga till så att Sonos-spelaren i köket (o kanske andra rum!) drar en fanfar, etc. när måltemperaturen är uppnådd.

Observera: undertecknad innehar INTE lödcertifikat och har en synskärpa som borde korrigeras...
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Skriv svar