Termometro con Filtro Predittivo

Termometro con Filtro Predittivo

Un normale sensore di temperatura, come l’LM34, può impiegare diverso tempo per raggiungere il valore di regime, e quindi fornirci la temperatura esatta: i ragazzi di NerdKits ci spiegano come ridurre il tempo di risposta del sensore, per mezzo di un filtro predittivo.

Il progetto presentato riguarda la realizzazione di un termometro per alimenti, ma gli stessi concetti possono essere molto utili anche in altri campi.

Il problema: reattività del termometro

Per quanto bene sia costruito il sensore, per trasferire il calore dall’esterno alla zona sensibile del dispositivo è richiesto un certo tempo.
La tensione di uscita, che corrisponde alla temperatura misurata, è legata all’ingresso (la temperatura da misurare) attraverso la funzione di trasferimento del sistema (il sensore).
Molti sistemi in natura hanno una funzione di trasferimento del primo ordine, ciò significa che la velocità con cui varia l’uscita è proporzionale all’uscita stessa e alla differenza tra uscita e ingresso (ad esempio la carica di un condensatore).

La soluzione: il filtro predittivo

Osservando pochi istanti dell’uscita e conoscendo la funzione di trasferimento, è possibile prevedere in anticipo la temperatura reale. Sappiamo che il sistema è del primo ordine e quindi il filtro predittivo può essere realizzato calcolando la derivata della misura e sommandola alla misura stessa con qualche fattore di scala.
Senza dover scendere nel rigore matematico, facendo un po’ di esperimenti si possono ricavare questi fattori.

Le prestazioni del filtro, tuttavia, non possono essere aumentate eccessivamente; infatti, questo metodo è molto sensibile al rumore, che viene addirittura amplificato. Per ridurre il problema, si introduce anche un filtro passa-basso, che però rallenta il sistema. Ovviamente è necessario trovare un compromesso tra velocità e stabilità.

Il codice sorgente, l’hardware e ulteriori dettagli di questo progetto, sono disponibili alla relativa pagina:
Termometro con Filtro Predittivo da NerdKits

11 Comments

  1. Alex87ai 6 febbraio 2011
  2. Arx33 6 febbraio 2011
  3. Arx33 6 febbraio 2011
  4. Arx33 6 febbraio 2011
  5. giuskina 6 febbraio 2011
  6. linus 6 febbraio 2011
  7. Alex87ai 6 febbraio 2011
  8. Arx33 6 febbraio 2011
  9. mingoweb 6 febbraio 2011
  10. NIck_BG 7 febbraio 2011
  11. sorex 11 febbraio 2011

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