![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2021/06/Differential-Thermal-Analysis-Using-Arduino-and-PhyPhox.jpg)
هنگامی که یک ماده جامد گرم می شود، افزایش انرژی خود را به شکل افزایش دما نشان می دهد.
اگر سرعت گرمایش ثابت باشد افزایش دما نیز تا زمانی که تغییری در ساختار ماده ایجاد نشود ثابت است.
در زمانی که نوعی انتقال در ماده آغاز می شود، مثلاً همجوشی، تغییر ساختار بلوری یا موارد دیگر، دما با همان سرعت افزایش نمی یابد زیرا بخشی از انرژی گرمایشی در آن تغییر حالت مصرف می شود.
اگر دمای ماده ای را که در حال تغییر حالت است (نمونه) با دمای تجربه شده توسط ماده دیگری که در حین گرم شدن در شرایط یکسان ثابت می ماند (مرجع) مقایسه کنیم و یک مقدار دما را از دیگری (نمونه - مرجع) کم کنیم، خواهیم دید . انجام آنچه به عنوان آنالیز حرارتی تفاضلی (DTA) شناخته می شود.
هدف این دستورالعمل نشان دادن مبانی DTA با استفاده از ریزپردازنده آردوینو، یک گرمکن خانگی و یک برنامه دسترسی آزاد (PhyPhox) است که به ما امکان می دهد منحنی های دمای نمونه در مقابل تفاوت (دمای نمونه - دمای مرجع را در تلفن های همراه خود به دست آوریم. ) معروف به ترموگرام.
تدارکات
- تلفن همراه (اندروید یا iOS).
- برنامه PhyPhox (Google Play یا AppStore).
- 1 ظرف پلاستیکی با محفظه های متعدد.
- 2 سنسور دمای DS18B20 ضد آب.
- 2 Breadbord مینی مدولار.
- 1 عدد آردوینو نانو V3.0 CH340 با کابل mini usb.
- 1 بلوتوث کم مصرف BLE CC2541 بلوتوث 4.0 UART.
- مقاومت 1 1 کیلو اهم
- مقاومت 12k اهم
- مقاومت 1 4.7k اهم.
- سیم جامپر نر/نر.
- سیم جامپر نر/ماده.
- 1 شارژر باتری قابل حمل (6000 میلی آمپر ساعت 3.7 ولت، خروجی 5 ولت، حداکثر خروجی 2.4 آمپر).
- 4 لوله آزمایش شیشه ای (به قطر تقریبی 1 سانتی متر و طول 7.5 سانتی متر)
- پایه چوبی (دایره ای یا مربعی به قطر یا کناری تقریباً 20 سانتی متر).
- 1 عدد لامپ سقفی (E27).
- 1 لامپ رشته ای 25 وات (E27).
- 1 سوئیچ دیمر چرخشی.
- تقریباً 1 متر کابل برق (دو هسته 0.4 میلی متر ضخامت).
- پریز برق 1 دو پین.
- 1 کاهنده مجرای آلومینیومی خشک کن لباس (10.16 سانتی متر تا 7.62 سانتی متر).
- 2 صفحه آلومینیومی دایره ای یکبار مصرف با قطر تقریبی 20 سانتی متر.
- 2 درپوش پیچ عایق سیم.
- نوار الکتریکی.
- چسب سیلیکون یا اپوکسی.
- بست های پلاستیکی.
مرحله 1: دستگاه گرمایش
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2021/06/Heating-Device.jpg)
یک تجهیزات DTA اساساً شامل یک کوره حاوی دو کانتینر، یکی برای نمونه و دیگری برای مرجع و دو حسگر است که دمای نمونه و مرجع را به طور همزمان اندازه گیری می کنند.
دمای داخل کوره و سرعت گرمایش یا سرمایش آن باید به خوبی تنظیم شود، بنابراین ساخت کوره در تجهیزات حرفه ای عامل مهمی در طراحی یک دستگاه DTA است، اما برای اهداف توضیحی این دستورالعمل برای ساختن آن انتخاب شده است. یک طراحی نسبتاً متوسط با استفاده از مواد خانگی (لیست لوازم را ببینید) همانطور که در زیر نشان داده شده است:
- یک لامپ سقفی (E27) مجهز به کابل برق دو هسته ای با سوکت برق دو پین را روی پایه چوبی ثابت کنید.
- یکی از هسته های کابل برق را برش دهید و یک سوئیچ دیمر چرخشی را با استفاده از کلاهک پیچ عایق سیم یا نوار الکتریکی برای برقراری مجدد اتصال کابل وصل کنید.
- یک لامپ رشته ای (25 وات، E27) را به لامپ سقفی پیچ کنید.
- با کمک چسب، یک دستگاه کاهنده مجرای آلومینیومی خشک کن لباس (10.16 سانتی متر تا 7.62 سانتی متر) را روی سطح لامپ سقفی ثابت کنید تا انتهای قطر کوچکتر مانند دودکش در اطراف لامپ رشته ای باشد (احتیاط: پس از قرار گرفتن لامپ ) . بر روی این سطح گرم می شود بنابراین خطر سوختگی وجود خواهد داشت).
- سطح صفحات آلومینیومی دایرهای یکبار مصرف را به گونهای تا کنید که بر روی دودکشی که توسط کاهنده مجرای آلومینیومی خشککن لباس ایجاد شده است، یک حفره ایجاد شود (به ویدیوی مرحله 3 مراجعه کنید).
- با استفاده از یک صفحه دیگر، عملیات قبلی را تکرار کنید و یک فرورفتگی را تشکیل دهید که روی اولی قرار می گیرد و در آن دو سوراخ در نزدیکی بالای مقعر اما جدا از یکدیگر ایجاد می شود، با قطری که امکان دریافت لوله های آزمایش را فراهم می کند (تقریباً 1 سانتی متر در اینچ). قطر و طول 7.5 سانتی متر) نمونه و مرجع .
- لوله های آزمایش نمونه و مرجع را با فشار دادن در سوراخ های حفر شده قرار دهید تا تنها حدود 1 سانتی متر در خارج باقی بماند. سطح ورق آلومینیوم را طوری تغییر شکل دهید که روی سطح لوله های آزمایش قرار بگیرند و آنها را ثابت کنند.
- هر دو پوشش مقعر آلومینیومی را با استفاده از یک بست پلاستیکی محکم نگه دارید.
مرحله 2: اتصالات آردوینو، کالیبراسیون کد و سنسور
![](https://duino4projects.com/wp-content/uploads/2021/06/Arduino-Connections-Code-and-Sensor-Calibration.jpg)
اتصالات به کنترل کننده آردوینو در یک طرح فریتزینگ که متصل شده است نشان داده شده است ( DTA_Arduino_BLE.fzz ). همچنین کد برنامه نویسی Arduino Nano V3.0 CH340 ( DTA_Arduino_BLE.ino ) ضمیمه شده است.
// DTA_Arduino_BLE // IDE 1.8.5 // Adapted and modified by Alberto Villalobos (IDE 1.8.5) // References: // 1. http://hombrosdegigantes.blogspot.com // 2. http://cetroniconline.blogspot.com/2014/07/tutorial-arduino-iv-sensor-de.html?m=1 // 3. https://randomnerdtutorials.com/guide-for-ds18b20-temperature-sensor-with-arduino/ // 4. http://diymakers.es/arduino-bluetooth/ #include <AltSoftSerial.h> #include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> float CorrTempRef = 0.37; //Correction to the temperature initially measured by the Reference sensor float CorrTempSamp = 0.69; //Correction to the temperature initially measured by the Sample sensor AltSoftSerial BTserial(9, 8); // RX | TX // Data wire is conntec to the Arduino digital pin 4 #define ONE_WIRE_BUS 4 OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS); DallasTemperature sensores(&oneWire); // ***** Indicate the directions of the sensors (each DS18B20 sensor has its own code) ***** DeviceAddress Ref = {0x28,0xFF,0x68,0xDD,0x64,0x15,0x02,0x6F}; // See References 1 and 2 DeviceAddress Samp = {0x28,0xFF,0x2E,0x90,0x64,0x15,0x02,0x67}; // See References 1 and 2 void setup(void) { Serial.begin(9600); BTserial.begin(9600); sensores.begin(); } void loop(void) { sensores.requestTemperatures(); float TempSensorRef = sensores.getTempCByIndex(Ref)+CorrTempRef;//Reference Sensor float TempSensorSamp = sensores.getTempCByIndex(Samp)+CorrTempSamp;//Sample Sensor // ***** Establish the resolution for each sensor ***** //9 bits 0.50 ºC //10 bits 0.25 ºC //11 bits 0.125 ºC //12 bits 0.0625 ºC sensores.setResolution(Ref,12); sensores.setResolution(Samp,12); Serial.print(TempSensorRef);Serial.print(",");Serial.println(TempSensorSamp); BTserial.print(TempSensorRef); BTserial.print("/"); BTserial.print(TempSensorSamp); BTserial.print("/"); delay(500); // Determines sensor data capture rate }<br>
کالیبراسیون سنسور DS18B20 :
در این کد باید توجه داشت که ثابت float CorrTempRef و CorrTempSamp اصلاحاتی هستند که باید برای اندازه گیری های اولیه سنسورهای دمای DS18B20 به عنوان کالیبراسیون اعمال شوند و باید برای هر سنسور جداگانه ای که استفاده می شود تعیین شود.