Metingen automatiseren
Automatisch meten, hoe doe je dat?
Om de concentratie van fijnstof manueel te kunnen meten, zou je volgende handelingen moeten doen:
- de spanning (signaal) van de fijnstofsensor meten met een multimeter.
- ⇒ daarmee kan je wiskundig de Low Pulse Occupancy Time als percentage bereken.
- om de 30 seconden de concentratie aan fijnstof bepalen met de kalibratiecurve (zoals in de vorige oefeningen)
Dat zou erg veel manueel en omslachtig werk zijn en niemand zou voor een langere tijd fijnstof willen meten.
Het zou handig zijn een computer voor deze taak te programmeren, liefst met deze eigenschappen:
- klein
- weersbestendig
- mogelijkheid om lange tijd te meten
Mini-computertje
De taken van dit mini-computertje zouden dan moeten zijn:
- Uitlezen hoe lang het signaal van de fotodiode een digitale 0 geeft.
- Berekenen van de Low Pulse Occupancy Time in % (= ratio).
- Uit stap 2 de concentratie aan fijnstof berekenen.
- Nadien zal je aan de computer moeten vertellen hoe hij je het resultaat weergeeft:
- Ofwel het resultaat op het scherm van je laptop weergeven, en na iedere meettijd het nieuwe resultaat op een nieuwe regel plaatsen.
- Ofwel het resultaat op een LCD-schermpje weergeven.
- Ofwel de resultaten opslagen op een SD-kaart, dat je nadien in Excel kan uitlezen.
- Ofwel verbinding maken met het internet en je resultaten opslagen op een server.
Opdracht 1
Welke van de bovenstaande taken in het programma horen bij de input, de verwerking en de output?
Opdracht 2
De berekeningen uit stap 2 en 3 zullen we zelf op de computer moeten invoeren. Daarna kan de computer de berekeningen dan uitvoeren.
Om de fijnstofconcentratie te berekenen, hebben wij gebruik gemaakt van de onderstaande grafiek.
Bij het experiment van de fabrikant van de sensor werd de onbekende of gezochte Low Pulse Occupancy Time berekend bij een bekende fijnstofconcentratie om te kalibratiecurve te verkrijgen.
De inverse van de kalibratiecurve
De kalibratiecurve wordt opgesteld door de Low Pulse Occupancy Time te berekenen bij een bekende concentratie.
Wanneer de sensor gebruikt wordt als meetapparaat, wil je aan de hand van de Low Pulse Occupancy Time juist de concentratie bepalen.
Het omgekeerde dus.
Bedenk je de oefening uit de vorige pagina. Je hebt aan de hand van de Low Pulse Occupancy Time (y-as) de concentratie bepaald (x-as)
De computer zal niet werken met de inverse grafiek maar met het inverse functievoorschrift.
Wil je weten hoe je aan het functievoorschrift komt? Volg de link.
Het inverse functievoorschift is:
y = 1,1 x³ - 3,8 x² + 520 x + 0,62
Opdracht 3
Sleep de woorden in het juiste vak.