我们身边的STEM 03：空气温湿度之露点温度及其计算函数
戴眼镜的朋友在冬天会经常碰到这样的事情：从寒冷的室外，走进温暖的房间里面，刚一进门，哇！！！什么都看不见了！！！！
这不是戴眼镜的人眼睛瞎了，而是镜片上起雾了——一层细细的水珠覆盖在眼镜片上，雾蒙蒙一片啥都看不见。image
图源：pixabay.com
而在室内呆几分钟后，镜片上的水雾又会慢慢消失，戴眼镜的朋友们又能看到这个世界的本来面目了。
造成这个现象的原因，就是空气里面有水蒸气。这个现象叫做“结露”。那么，为什么会结露？什么情况下会结露呢？这就要说到空气热力学里面一个重要的参数：露点温度（ dew point temperature）了。
露点温度是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。用人话来说，就是空气中的水蒸气变为露珠时候的温度叫露点温度。
在昨天的我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数我们说过：
在绝对湿度一定的情况下，温度越低，相对湿度越高。
https://steemitimages.com/0x0/https://ipfs.busy.org/ipfs/QmTrEJaTCwjW51cpeHisGiXmiEB8ndq3Auc6FqjDYDwYUi
我们可以暂时抛弃上面这张表格，说一点简单的经验：一般情况下，同样的空气（绝对湿度相同），温度每升高10℃，相对湿度降低50%左右。反过来说，相同的空气，温度每降低10℃，相对湿度增加一倍。
那么，假设室内温度为30℃，相对湿度是60%，室外温度是20℃。我们戴着眼镜走进室内，此时眼睛的温度是20℃，室内空气碰到眼镜，温度迅速下降，当下降到20℃时，眼镜附近的空气相对湿度就变成120%了。
但是在自然条件下，相对湿度不可能大于100%，因为早就达到了饱和蒸气压了，那么多出来的水蒸气没有地方去，就只能变成小水珠附在眼镜上了。
那么，在室内呆几分钟后，眼镜的温度逐步和室温30℃相同，那么，镜片上的水珠，自然蒸发了，就消失了。
相同的原因，当我们把冰箱里面的红酒倒入玻璃酒杯时，也能看到结露现象：image
图源：pixabay.com
在日常生活中，露点温度的应用也是很广泛的。
比如，我们大部分电子产品使用/存放的条件，都要求是没有结露，因为水会影响电子元件的寿命，甚至是直接损坏它们。
那么，在建筑物里面，暖通工程师要考虑的事情就是：要控制室内温湿度使人们感觉舒适的同时，一定要在热交换过程中避免室温低于露点温度的情况发生，一旦发生，就会结露。
露点温度其实就是相对湿度在100%时的空气温度。
露点温度怎么得到呢？
首先，从它的定义出发，可以使用专业的露点仪来测量。
将一个镜面物体降温，不停地测量镜面温度，并同时用光学元件来检测镜面是否结露。当结露的一瞬间，测得的镜面温度，就是当前环境的露点温度。
这个原理说起来简单，但具体实现起来比较复杂，对测量要求很高，因此露点仪的价格比较高，一般都在几万美金，除非专业精度要求非常高的场合，才会使用露点仪。
或者，从饱和蒸汽压出发，已知当前的空气温度和相对湿度，可以计算出露点温度。
温度传感器和相对湿度传感器目前都已经比较普遍了，这些测量相对简单，只是精度没有专业露点仪那么高。
昨天说到的饱和蒸气压的计算函数又出现了：
float satPrCalcu(float temp)
//temp in degC, Pr in KPa
{
float tmpSatPr;
tmpSatPr = 6.1121 exp(17.62 temp/(243.12+temp)); //KPa
return(tmpSatPr);
}
接下来，就是从空气温度和相对湿度来计算露点温度：
float DPCalcu(float temp,float rh) //temp in C, DP in C.
{
float tmpSatPr, tmpVaporPr, tmpDP;
tmpSatPr = satPrCalcu(temp);
tmpVaporPr = tmpSatPr * rh / 100.0;
tmpDP = 243.12/(17.62/log(tmpVaporPr/6.1121)-1);
return(tmpDP);
}
懂一点数学的朋友可以看出，饱和蒸气压tmpSatPr的计算和露点温度tmpDP的计算，里面用到了exp和log函数，这两个函数互为反函数，因此将这两个公式合并处理一下以后，至少可以少用一个数学函数。
但是，因为饱和蒸气压在热力学计算中，是一个很重要的参数，很多计算都会用到它，今后的帖子仍然会出现，所以在实际处理中，还是单独保留了这个函数。
如果在某一个只需要计算露点温度的项目中，ROM空间又有限的话，可以进一步简化计算公式，以节省程序空间，只是这样的话，程序的可读性变差，除非写下很详细的注释信息，否则后期很难维护。
我们身边的STEM系列：
我们身边的STEM 01：单片机及其堆栈设计小窍门
我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数
希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星，谢谢啦~
我的 @ReviewMe 凭证留言板!
Posted using Partiko iOS
This page is synchronized from the post: 我们身边的STEM 03：空气温湿度之露点温度及其计算函数
一（四十）：南柯一梦
古人真的很爱做梦，昨天刚说过黄粱一梦，今天就来了南柯一梦。
大概是古时候经济不发达，人们能做的事情不多，没有办法看电视聊微信刷抖音，只能早早睡觉，在梦里寻找刺激吧！
唐代有一个叫淳于棼的人，是个酒鬼，一天喝三次都算是少的。
有一天他过生日，就在门前的大槐树下面摆酒宴，和朋友一起喝酒，他喝了很多，烂醉如泥，迷迷糊糊中睡着了。
他隐隐约约感觉有两个紫衣使者请他上车，就一起上了车，然后这辆马车就朝大槐树下的一个树洞驰去。
树洞刚开始很小，随着马车的行进速度越来越大，过了一会，人越来越多。马车停在了一块金匾下面，匾上写着“大槐安国”四个字。
大韩国的丞相出来迎接他，告诉他国王愿意将公主许配给他，招他为驸马。
这可是天上掉下来的好事，他也不便拒绝，于是就和公主成婚了，被封为南柯郡太守。
淳于棼治国的能力很强，他勤政爱民，把南柯郡治理得井井有条，前后20年，深受皇帝的器重。
有一年檀萝国派大军入侵，淳于棼奉命带兵抵抗，结果屡败屡战，渐渐失去了国王的信任。在这个过程中，公主也生病去世了。
淳于棼心灰意冷便告老还乡。
国王准许了他的请求，仍由两名紫衣使者送他回家。
马车依旧在树洞里行驶，慢慢的驶向洞外。出了洞穴他看到自己竟然睡在树下，不仅吓了一跳惊醒了过来。
他看到仆人们在打扫院子，朋友还在互相聊天，太阳还没有落山呢，原来是他做了一个梦。
淳于棼把梦境告诉了朋友，朋友觉得非常惊奇，于是一起在大槐树下面竟然真的找到了一个洞，扒开来看是一个很大的蚂蚁洞，这应该就是梦里的大槐安国。它的边上还有一个小的蚂蚁窝，这大概就是檀萝国。
俗话说日有所思夜有所梦。这个成语告诉我们，睡着的时候无所事事，能够做做美梦，体验一把迎娶白富美，走上人生巅峰的感觉，安抚一下实际生活里受伤的心灵，绝对是治愈系灵丹妙药。
图源：90sjimg.com
梦想还是要有的，万一实现了呢？马首富也是从做梦开始的。
零一系列汇总：
希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星
，谢谢啦~
我的 @ReviewMe 凭证留言板!
Posted from my blog with SteemPress : https://kissfirer.000webhostapp.com/40-2
This page is synchronized from the post: 一（四十）：南柯一梦
那些年，一起听过的马来歌手……
研究发现，音乐对于人类的影响很大。比如阿尔法脑波音乐可以促使大脑分泌一种物质：内啡肽，它能使情绪稳定，促进想象力和创造力。α脑波音乐是一种灵感音乐，多听这种音乐，脑波处于α波的人就会有无穷的想像力和超出寻常的创造力，大脑反应速度加快，阅读水平提高，因而学习能力大大提高。
这个太专业了，我们一般情况下听的都是流行音乐，听歌被感动，被影响情绪，除了和歌曲本身的旋律有关，也和听者本身的经历有关。如果听者本身是个有故事的人，那么，他从歌曲里面就能听出很多故事。image
身为80岁的我，算是听歌无数了，不过由于年龄的关系，大部分歌都比较“老”，和现在的人隔了好几条代沟吧~~~
今天回忆了一下曾经感动过我的歌曲，歌手，突然发现，这里面马来西亚的歌手还挺多。
image
巫启贤，1963年2月9日出生于马来西亚霹雳州金保市，祖籍广东东莞，歌手，音乐制作人、主持人。
当初他的一曲《太傻》，让多少痴男怨女如痴如醉啊：
守住你的承诺太傻
只怪自己被爱迷惑
说过的话已不重要
可是我从不曾忘掉
守住你的承诺太傻
只怪自己被爱迷惑
醉过的心那里去找
对着满满空虚回忆
怎么逃
image
无印良品是二十世纪九十年代由光良和品冠组成的马来西亚音乐组合。一首《掌心》让我记住了他们，可惜后来他们单飞了……
摊开你的掌心
让我看看你
玄之又玄的秘密
看看里面是不是真的
有我有你
摊开你的掌心
握紧我的爱情
不要如此用力
这样会握痛握碎我的心
也割破你的掌你的心
这首歌又让多少青葱男女顾掌自怜呢？这里面有没有你？？
image
梁静茹（Fish Leong），1978年6月16日出生于马来西亚森美兰州瓜拉庇劳县。她的一首《勇气》，治疗了多少受伤男女，鼓舞了多少胆小鬼？
爱真的需要勇气，来面对流言蜚语
只要你一个眼神肯定
我的爱就有意义
我们都需要勇气
去相信会在一起
人潮拥挤我能感觉你
放在我手心里，你的真心
image
阿牛（本名陈庆祥），1976年8月31日出生于马来西亚槟城，马来西亚创作歌手、导演、演员。
《对面的女孩看过来》本来是他词曲，结果被任贤齐唱得大红，人也跟着在大陆出名了。他的歌比较诙谐风趣，听起来很轻松，很开心。
寂寞男孩的悲哀
说出来 谁明白
求求你抛个媚眼过来
哄哄我 逗我乐开怀
暂时就想到了这么几个印象颇深的马来西亚歌手，这样看来，华语乐坛来自马国的音乐力量，还真的不容小觑呢！！
希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星5 cred stars，谢谢啦~
我的 @ReviewMe 凭证留言板!
This page is synchronized from the post: 那些年，一起听过的马来歌手……
我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数
我们生活的这颗蓝色的星球上，整个表面积中陆地占29%，海洋占71%。
水是自然界中唯一一种三态同时并存的物质。这三态就是固态，液态，气态。
其中，气态的水，就分布在我们周围的空气中，看不见，摸得着。
空气是多种气体的混合物.它的恒定组成部分为氧、等稀有气体,可变组成部分为二氧化碳和水蒸气。就是这么一点点水蒸气，对于人们生活产生了极大的影响。
为了方便衡量空气中水蒸气的多少，人们定义了空气湿度这个概念。而空气湿度又分为相对湿度和绝对湿度。
- 绝对湿度（absolute humidity），就是空气中的水汽密度，指单位容积空气中含有水蒸气的质量，以g／m3为单位。
- 相对湿度（ relative humidity）用RH表示。是指在一定温度时，空气中的实际水蒸气含量与饱和值水蒸气含量之比，用百分比表示单位。也可以说是空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的比值。
在日常生活中，相对湿度的使用最为频繁。因为人体感觉不但和空气中的水蒸气含量有关，还和温度有关。
随着温度的升高，空气中可以含的水蒸气就越多。也就是说，在同样多的水蒸气的情况下温度升高相对湿度就会降低。因此在提供相对湿度的同时也必须提供温度的数据。
一般来说，相对湿度为50％～60％时人体感觉最为舒适，也不容易引起疾病。空气湿度过大或过小，都对人体健康不利。
以上面相对湿度和绝对湿度的对应表格中，在气温30℃，相对湿度35%时，绝对湿度是10.61g／m3；而在几乎差不多的绝对湿度时（甚至绝对湿度还要小一些），9.39g／m3的绝对湿度在气温10℃的时候，相对湿度是100%。
就人体感觉而言，绝对湿度几乎一样的情况下，相对湿度一个是35%，一个是100%。前者人们会觉得有些干燥，但并没有很大的不适，但后者相对湿度100%时，人们感觉就很闷了，几乎难以呼吸。
介绍到这里，我们今天的主角——饱和蒸汽压——就要隆重登场了。
在空气热力学研究中，水的饱和蒸汽压是一个很重要的参数。
当液体在有限的密闭空间中蒸发时，液体分子通过液面进入上面空间，成为蒸汽分子。当单位时间内进入空间的分子数目与返回液体中的分子数目相等时，则蒸发与凝结处于动平衡状态，这时虽然蒸发和凝结仍在进行，但空间中蒸汽分子的密度不再增大，此时的状态称为饱和状态。在饱和状态下的液体称为饱和液体，其对应的蒸汽是饱和蒸汽。
饱和水蒸气压力，指密闭条件下水的气相与液相达到平衡即饱和状态下的水蒸气压力。饱和水蒸气压力数值与饱和温度相关，当温度上升时，对应的饱和水蒸气压力随之上升。
相对湿度100%的时候，就意味空气中的水汽已经饱和，如果温度不变的情况下，人体很难再向空气蒸发水分，因此会感觉很不舒服。
既然饱和水蒸气压力这么重要，那么它怎样才能得到呢？
它没有办法直接测量得出，一般，可以查表取得：
但是，对于一些设计中，没有这么大的容量ROM来存储表格的时候，我们就要用Goff-Gratch方程式，来计算在给定温度的情况下水的饱和蒸汽压了（基于纯水平面）：
公式中，T1是273.16K（水的三相点温度），T是绝对温度，273.15+t℃。
将这个公式进一步推导简化，最后就可以直接得出占用ROM空间小，计算精度足够日常生活使用的水的饱和蒸汽压计算函数了：
float satPrCalcu(float temp)
//temp in degC, Pr in KPa
{
float tmpSatPr;
tmpSatPr = 6.1121_exp(17.62_temp/(243.12+temp)); //KPa
return(tmpSatPr);
}
这个函数在我们今后的STEM系列的温湿度介绍文章中非常重要，会经常出现。
注：书中表格及公式，来源于《工程热力学基础》一书。
我们身边的STEM系列：
我们身边的STEM 01：单片机及其堆栈设计小窍门
希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星
，谢谢啦~
我的 @ReviewMe 凭证留言板!
Posted using Partiko iOS
This page is synchronized from the post: 我们身边的STEM 02：空气温湿度之水的饱和蒸汽压及其计算函数
一（三十八）：黄粱一梦
从前有一个姓卢的穷书生，他年年参加科举考试，但是年年都考不中。
他非常苦恼。可是除了考试他别的什么都不会，于是今年他又进京去赶考，在旅店里碰到了一个道士，他们聊得非常开心，穷书生就把自己的苦恼告诉了道士。
当时听完给了她一个枕头，对他说你只要枕着它睡觉就可以，万事如意了，道士说这话的时候，旅馆里正在煮黄米饭，而穷书生因为旅途劳顿，就枕着枕头睡着了。
不久他就进入了梦乡，他梦见自己娶了一个肤白貌美温柔善良的女子为妻。妻子不但家庭富裕贤惠能干，而且关系特别多，帮助他当了大官，还生了好几个子女。
书生一路顺风顺水做到了宰相，然后他的儿子女儿也给她添了很多孙子外孙。因为一生都很顺利，所以他始终嘻嘻哈哈笑口常开，一直活到了80多岁才死去。
当他从梦中醒来的时候，嘴角还挂着微笑呢，可是睁开眼睛一看，自己仍然在那个小旅馆里面。刚才的那些荣华富贵只是自己一场短暂的梦。
这个梦是如此之短，以至于连店里煮的黄米饭还没熟呢。
穷书生失望极了，道士对他说：
别太在意这些虚无的东西，人生的荣华富贵就如同这场梦一样，要看得开一些啊！
这个成语告诉我们，看到道士的时候要对她好一点。人生不如意十之八九，不管前途多么渺茫，生活多么艰苦，有了道士给个枕头，至少还能好好地睡一觉，做个美梦，不用去买抗抑郁的药了。
)
图源：baidu)
零一系列汇总
希望喜欢我文字的人，去看看这个吧，说说对我的看法，请我吃星星
，谢谢啦~
我的 @ReviewMe 凭证留言板!
Posted from my blog with SteemPress : https://kissfirer.000webhostapp.com/38-2
This page is synchronized from the post: 一（三十八）：黄粱一梦
我们身边的STEM 01：单片机及其堆栈设计小窍门
我们身边很多东西都有用到单片机，比如电视，洗衣机，手机等等。这算是相对高大上的，还有一些平时不起眼的，比如遥控器，闹钟，定时器，仪器仪表等，也都用到了单片机。
先给大家介绍一下什么是单片机。按照百度百科的介绍：
单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。
简单来说，你可以认为单片机就是一台简化版的电脑。大家买电脑的时候，会要求更快的CPU，更大的内存（RAM），因为那样不会卡。快的CPU大家都好理解，为什么内存也要大呢？
内存是计算机系统里面的重要部件之一，它是和CPU进行沟通的桥梁。我们所有的程序都是安装在硬盘中，但是运行的时候，需要将程序调入内存，暂时存放CPU运算所需和所得的数据，再与硬盘等外部处理器交换数据。
内存小的话，就算CPU再快，但是桥梁不顺，电脑在使用的时候就会变慢，这对于用户，直观的感觉就是卡。
堆栈是在内存中再开辟出一块区域，用于存取一些运行过程中重要的变量。如果堆栈出错，那么程序运行一定会奔溃。所以计算机编程的时候，堆栈的保护是一件很重要的事情。
而单片机因为资源有限，不像现在电脑动辄十几G，几十G的内存，像很多便宜一点的单片机，只有几百个字节的RAM。如果电脑是一头大象，那么和PC相比，单片机就像一粒灰尘：
1G = 1024K,
1K = 1024byte，
也就是说，1G内存，就有1024*1024 byte = 1048576 bytes，而下面我举的例子，Texas Instruments的MSP430系列的单片机MSP430F135，它的RAM只有512 bytes。
要说单片机编程的项目中，最怕的是什么？恐怕几乎所有的软件工程师都会异口同声地说：
天不怕地不怕，就怕TNND堆栈溢出！！！
确实是这样。
因为其他人为写出来的bug，重现性比较确定，那么工程师在捉虫的时候相对容易找出；而如果是堆栈发生错误，比如堆栈溢出，那么最终产品的表现那可是千奇百怪五花八门，每一次都不一样，程序调试难度很大。
那么，有没有什么简单的方法得知单片机编程时，堆栈够不够用呢？
大神告诉你，其实是有的。
在若干年前，我曾经写过一篇关于MSP430的IAR调试技巧，当时拯救过无数的单片机应用业内的痴男怨女。
只是，那时文章都发在传统的bbs上，即使被一些大网站转载，往往也丢失了图。像我现在搜索当初的文档，就只有一点点文字，以及我的网名。
所以，我今天重新整理了一下，把这个小技巧po上区块链，看看能保存多久：
iar430中查看ram使用情况以及如何判断堆栈是否溢出
iar430中定义的变量是从ram的起始地址向上，而堆栈是从ram的终止地址向下。
以msp430f135为例，它是512bytes的ram，起始地址为200h，终止地址为3ffh，所以它的变量是从200h开始，向3ffh方向存放，而堆栈是从3ffh开始，向200h方向压栈。
当变量存储空间和堆栈最大占用空间在中间相遇时，就发生了堆栈溢出。
下面就详细介绍如何查看ram使用情况：
1 当然是烧程序到目标板里呀
2 选择window/memory，打开memory窗口
3 从ram的起始地址200h开始，输入200，再回车
4 选中200h～3ffh区域（135为512ram），右键选择memory fill……
5 在memory fill中的start写入：0x200,length写:512,value填入FF（也可填入其他值）,被选中的区域全填充FF
可以看到，整个RAM区域，全部都被赋值0xFF：
6 运行程序，跑一遍设计的所有功能，再停止cspy，看看memory窗口
7 如果再填充的区域内已经没有FF存在，就说明已经发生堆栈溢出或是会有溢出的危险（ram刚好够用）。最好保留一定余量的ram不被改变，以防发生溢出
我们可以看出，在设计对象完整地跑一遍所有功能后，RAM区域还有很多byte没有被改变，还是0xFF，那么针对这个设计而言，堆栈留出的余量是足够的，不会有问题。
如果运行一段时间后，发现几乎没有多余的RAM空闲，那么，要么修改程序，降低复杂程度，减小RAM占用率；要么重新选取RAM更大的MCU，这样才能设计出可靠的产品。
Posted using Partiko iOS
This page is synchronized from the post: 我们身边的STEM 01：单片机及其堆栈设计小窍门