Подключение термопары к микроконтроллеру: Подключаем термопары к микроконтроллеру с помощью MAX6675 и MAX31855KASA+. | electricalcircuitmk

как подключить термопару к микроконтроллеру

Основные характеристики микросхемы MAX31855:

Чтобы получить значение температуры с помощью термопары потребуется аналоговая схема, например прецизионный операционный усилитель и схема компенсации холодного спая. Однако, существует несколько видов специализированных микросхем со встроенным интерфейсом термопары. Эти микросхемы интегрируют указанные выше аналоговые схемы и значительно упрощают проект. В нашем случае мы выбрали микросхему компании . Она содержит аналоговую схему и аналого-цифровой преобразователь, следовательно, на выходе микросхемы мы получим цифровые данные. Перед покупкой микросхемы необходимо заранее определить тип термопары, которая будет использоваться в устройстве.

Схема компенсации холодного спая, введение поправки к измеренной термо-ЭДС.

Как упоминалось выше, термо-ЭДС пропорциональна разности температур между холодным и горячим спаем. Это означает, что температура холодного спая должна быть известна для вычисления фактического значения температуры горячего спая.

Для этого потребуется схема компенсации холодного спая, которая будет автоматически вводить поправку к измеренной термо-ЭДС (Рисунок 3).

Существует несколько типов термопар, в зависимости от используемой пары материалов (чистый металл или сплав). В нашем проекте мы используем термопару K-типа (хромель-алюмель), которая часто применяется в промышленных инструментах и приборах. Выходное напряжение термопары K-типа составляет приблизительно 40 мкВ/°С, следовательно, потребуется схема усиления сигнала с небольшим смещением напряжения по входу.

Генерирование термо-ЭДС в термопаре, образованной двумя разнородными проводниками.

Принцип действия основан на эффекте Зеебека или, иначе, термоэлектрическом эффекте. Между соединенными проводниками имеется контактная разность потенциалов. Если стыки связанных в кольцо проводников находятся при одинаковой температуре, сумма таких разностей потенциалов равна нулю. Когда же стыки находятся при разных температурах, разность потенциалов между ними зависит от разности температур.

Коэффициент пропорциональности в этой зависимости называют коэффициентом термо-ЭДС. У разных металлов коэффициент термо-ЭДС разный и, соответственно, разность потенциалов, возникающая между концами разных проводников, будет различной.  Помещая спай из металлов с отличными коэффициентами термо-ЭДС в среду с температурой Т1, мы получим напряжение между противоположными контактами, находящимися при другой температуре Т2, которое будет пропорционально разности температур Т1 и Т2 (Рисунок 2).

Википедия определяет принцип действия термопары следующим образом:

Внешний вид цифрового измерителя температуры с термопарой в качестве датчика.

Срезы: » · 26-11-2012Измерение температуры с помощью термопары и микроконтроллера AVRТермопара – это один из видов температурных датчиков, который может применяться в измерительных устройствах и системах автоматизации. Ей присущи определенные преимущества: дешевизна, высокая точность, широкий по сравнению с термисторами и микросхемами цифровых датчиков температуры диапазон измерения, простота и надежность.

Однако выходное напряжение термопары мало и относительно, а схема измерителя на термопаре сложна, так как предъявляются жесткие требования к прецизионному усилению сигнала с термопары и к схеме компенсации. Для разработки таких устройств существуют специализированные микросхемы, интегрирующие схему преобразования и обработки аналогового сигнала. С помощью этих микросхем можно построить достаточно компактный измеритель температуры с термопарой в качестве датчика (Рисунок 1).

» » » » » » » » » » »

Ветроэнергетика

Солнечная энергетика

Инструменты и технологии

Измерительные приборы

Силовая электроника

Микроконтроллеры

Электронные компоненты

Главная страница

Измерение температуры с помощью термопары и микроконтроллера AVR Измерения Микроконтроллеры

РадиоКот :: Терморегулятор на термопаре К-типа

РадиоКот >Схемы >Цифровые устройства >Бытовая техника >

Терморегулятор на термопаре К-типа

Всем доброго времени суток!

Представляю вашему вниманию разработанную мной схему терморегулятора на термопаре К-типа.

 

«Мозгом» данного устройства является микроконтроллер Atmega8  (я использовал   корпус TQFP32). Данные выводятся на семисегментный трехразрядный индикатор с общим катодом(цвет свечения на ваш вкус). Ток на катоды индикатора идет через транзисторы(я использовал MMBT3904, но так же подойдут КТ315 или любые другие маломощные биполярные транзисторы обратной проводимости).

Прибор питается от напряжения 5В которое обеспечивает стабилизатор напряжения 7805, нужно взять в корпусе ТО220 и рекомендуется установить на радиатор.

Диоды для диодного моста я взял 1N4007, но также можно использовать любые другие выпрямительные диоды или же готовый диодный мост. Управление осуществляется кнопками S1(Т-), S2(Т+). Сигнал с термопары усиляется операционным усилителем LM358. В устройстве реализована компенсация холодного спая термопары и калибровка 0 операционного усилителя. Термопару можно использовать от мультиметра, но лучше взять ее в защитном кожухе так как ее спокойно можно будет погружать в те вещества, которые вы будете плавить.

 

Резисторы любой мощности. 

«Экзотические» номиналы резисторов в блоке усиления можно получить следующим образом:

• 53,6=27+27
• 3,954k=3,9k+51
• 2,74k=2,7k+39

Диод D5 обязательно должен быть прикреплен как можно ближе к месту крепления контактов термопары к плате и он должен быть 1N4148 или отечественный аналог КД522.

Управление нагрузкой осуществляется симистором.  Гальваническая развязка обеспечена за счет использования оптопары.  Симистор обязательно нужно установить на радиатор. Если у вас отсутствует воздушное охлаждение, он должен быть достаточно большим, при наличии принудительного охлаждения хватит даже радиатора из компьютерного блока питания.

Максимальная нагрузка которую можно подключать к устройству ограничивается только симистором, который вы поставите. Силовые провода желательно использовать потолще ввиду того, что по ним будет идти большой ток.

Светодиод LED1 индицирует идет ли нагрев.

Минимальная температура которую можно установить –    50^оС;  максимальная –   800^оС.

Принцип работы устройства очень простой. Если текущее значение температуры нагревателя измеренное прибором меньше установленного, то на порте B2 микроконтроллера появляется логическая единица, симистор открывается и ток на ТЭН проходит. Иначе, если текущее значение температуры нагревателя измеренное прибором больше или равно установленному, то на порте B2 микроконтроллера появляется логический ноль, симистор закрывается и ток на ТЭН не проходит.

Правильно собранное устройство нуждается только в калибровке.

Корпус было решено использовать от компьютерного блока питания.

Один из сетевых проводов и выход симистора выведены сзади корпуса наружу и через мощный клемник к ним подключается ТЭН. Также на задней части корпуса выходят провода термопары. Так как провода термопары в моем случае экранированные, на экране находится минус.

 

Спереди для улучшения внешнего вида изготовил фальш-панель из куска ПВХ и оракала. Также здесь размещены индикатор, кнопки управления, светодиод индицирующий нагрев и выключатель устройства, который отключает только питание от платы и к силовой части отношения не имеет.

 

 

Калибровка

Включите устройство. Опустите термопару в талую воду со льдом и вращая переменный резистор P1 установите на индикаторе 0^оС, или же если у вас есть градусник, можете измерить им комнатную температуру и вращая переменный резистор Р1 установите на индикаторе такую же температуру, какую показал «эталонный» градусник. Затем закипятите воду, опустите термопару туда и вращая переменный резистор Р2 установите на индикаторе 100

оС. Можете произвести такую операцию несколько раз, пока прибор не покажет нужную температуру без подстройки. Можете так же поверить как он покажет температуру тела.

Использование

Сразу после включения на индикаторе появится надпись приветствия НІ(с англ. – привет).

 

Затем устройство покажет установленную температуру (при первом включении там будет случайное число) и терморегулятор перейдет в рабочий режим. Где будет показывать текущую температуру, также светодиод будет индицировать  идет ли нагрев (светодиод светит – идет, не светит – не идет).

Для установки заданной температуры нагрева нужно зажать обе кнопки и держать до появления надписи «INS» (instalation).

 

Затем на индикаторе ненадолго появится значение текущей установленной температуры и вы сможете кнопками установить нужную вам температуру. Когда вы это сделали, просто отпустите кнопки и ничего не делайте. Через некоторое время (примерно 5 сек.) на индикаторе появится надпись «SAV»(save). И устройство перейдет в рабочий режим.

 

Что ж надеюсь, все вышесказанное было для вас полезным и это устройство у вас заработает сразу. Всего вам хорошего и удачи в работе.

Архив с нужными файлами прилагается.

 

Файлы:
Termoregulyator

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

---

Эти статьи вам тоже могут пригодиться:

CountZero: выборка по тегу: MAX6675

Программная реализация SPI интерфейса, на примере подключения термопары K-типа, через адаптер MAX6675 к микроконтроллеру ATmega8

разделы: SPI, MAX6675, AVR, дата: 23 октября 2015г.

SPI? Легко!

В одном из предыдущих постов, я рассказывал про подключение термопары к Arduino. Теперь настало время рассмореть подключение к AVR микроконтроллерам на чистом Си, благо, как выяснилось, это совсем не сложно.

Напомню, что термопара подключается через адаптер MAX6675, который в свою очередь подключается к микроконтроллеру через SPI интерфейс.

После I2C, SPI интерфейс скорее всего покажется очень простым. Если расмотреть аппаратную реализацию SPI, то там есть регистр данных SPDR, записью или чтением с которого и осуществляется вся работа c SPI.

Программная реализация, как выяснилось, не намного сложнее, но сначала о том, что такое SPI. Фирменный аппнот к SPI можо найти на сайте Atmel: AVR151: Setup And Use of The SPI

рассмотрим схему подключения взятую оттуда:

Читать дальше

Подключение термопары К-типа к Arduino используя модуль на MAX6675

разделы: Arduino, MAX6675, дата: 3 сентября 2015г.

Подключение термопары К-типа(далее просто термопары) к Arduino довольно тривиально, но чтобы не было путаницы, решил написать краткий мануалЪ.

Термопары обычно применяются там где нужно измерить высокие температуры, у меня например она установлена в паяльнике, так же их ставят в бойлеры, газовые плиты с газ-контролем и т.д.

Работа термопары основана на термоэлектрическом эффекте, когда на спайке разнородных металлов образуется ЭДС, которая прямо пропорциональна температуре окружающей среды. Эту ЭДС возможно измерить, но она настолько маленькая, что так просто ее на вход микроконтроллера не подашь. На помощь приходит ИС от фирмы Maxim – MAX6675. Она измеряет ЭДС термопары и через SPI интерфейс выдает в виде готового числа. Документацию на микросхему можно найти например здесь: https://www.sparkfun.com/datasheets/IC/MAX6675.pdf

Документация содержит всего 8 страниц, предлагаю пробежаться глазами по основным моментам:

Читать дальше

МВ210-101. Технические характеристики

Количество входов				8 AI
Разрядность АЦП				16 бит
Типы поддерживаемых сигналов				унифицированные сигналы: 0…5 мА, 0(4)…20 мА, ±50 мВ, ±1 В термосопротивления: 50М, Cu50, 50П, Pt50, Ni100, 100М, Cu100, 100П, Pt100, Ni500, 500М, Cu500, 500П, Pt500, Ni1000, 1000М, Cu1000, 1000П, Pt1000, ТСМ гр. 23 термопары: L, J, N, K, S, R, B, T, A-1, A-2, A-3 сопротивление: 0…2 кОм, 0…5 кОм
Гальваническая развязка входов				–
Предел основной приведенной погрешности	унифицированные сигналы			±0,25 %
	термосопротивления			±0,25 %
	термопары			±0,5 %
	сопротивление			±0,25 %
Максимальная дополнительная погрешность, вызванная влиянием электромагнитных помех				не более 0,3 %
Дополнительная погрешность, вызванная изменением температуры окружающей среды, на каждые 10 °С			термосопротивления	не более 0,125 %
			термопары	не более 0,25 %
Время опроса одного входа*			унифицированные сигналы	не более 0,6 сек
			термосопротивления	не более 0,9 сек
			термопары	не более 0,6 сек
			сопротивления	не более 0,6 сек
Сопротивление встроенного токоизмерительного резистора				51 Ом
Напряжение питания				=10…48 (номинальное =24) В
Потребляемая мощность				не более 4 Вт при питании =24 В
Защита от переполюсовки				есть
Габаритные размеры				(42×124×83) ±1 мм
Степень защитыкорпуса				IP20
Монтаж				на DIN-рейку / на стену
Средний срок службы				10 лет
Масса				не более 0,4 кг
Температура окружающего воздуха				-40…+55 °С
Относительная влажность воздуха (при +35 °С без конденсации влаги)				от 10 до 95 %
Максимальный размер файла архива				2 кб
Максимальное количество файлов архива				1000
Минимальный период записи				10 сек
Погрешность хода		при температуре +25 °С		не более 1 секунды в сутки
		при температуре -40 °С		не более 3 секунд в сутки
Тип питания				батарея CR2032
Время работы часов реального времени на одной батарее				6 лет
Прибор				1 шт.
Паспорт и Гарантийный талон				1 экз.
Краткое руководство по эксплуатации				1 экз.
Кабель патч-корд UTP 5e 150 мм				1 шт.
Клемма питания 2EGTK-5-02P-14				1 шт.
Заглушка разъема Ethernet				1 шт.

Все своими руками Программа взаимодействия MAX6675 с микроконтроллером PIC

Опубликовал admin | Дата 5 июня, 2019

В статье пойдет разговор об одном из вариантов взаимодействия микроконтроллера PIC16F628A с микросхемой цифрового драйвера термопары — МАХ6675, на ассемблере. Микросхема имеет SPI интерфейс. Вообще давно хотелось сделать терморегулятор для старой, но до сих пор работающей духовки для выпечки пирогов. Все никак не мог определиться с датчиком температуры, но китайцы все решили за меня. Приобрел вот такой модуль на алиэкспресс.

Что такое SPI, вы можете прочитать в Сети. На эту тему есть очень много информации. Я же в данной статье постараюсь дать комментарии к выполнению кода программы получения данных о температуре с драйвера термопары МАХ6675.
Сначала посмотрим на фигуры 1а и 1b, взятые из документации на микросхему МАХ6675.

Рисунок 1а – протокол последовательного интерфейса. Рисунок 1б – синхронизация приема данных.

Исходя из этой информации, мы и будем генерировать на определенных шинах в определенные моменты времени необходимые логические уровни. Шина CS – прижатие шины к нулю воспринимается МАХ6675, как запрос на выдачу данных. SCK – шина тактовых импульсов. SO – шина вывода 16 бит информации. И так, сразу после инициализации регистров микроконтроллера на шине CS выставляем высокий уровень, вывод микроконтроллера, работающий на эту шину, конфигурируем на выход. На шине тактовых импульсов устанавливаем логический ноль, этот вывод контроллера также переключаем на выход. Вывод контроллера, работающего с шиной данных – SO, изначально конфигурируем, как цифровой вход. Для работы программы с МАХ6675 нам потребуются три регистра общего назначения. Count – регистр счетчика принятых байт, Dat_MAX6675_H – старший регистр данных, Dat_MAX6675_L – младший регистр данных, принятых с модуля температуры. Так же в программе присутствует замена текста:

1. #define   SCK  PORTA,3   2pin Выход тактовых импульсов
2. #define   CS   PORTA,4   ; 3pin Шина запроса на вывод данных
3. #define   SO   PORTA,5   ; 4pin Вход данных

PORTA,3 – полноценный вход/выход, PORTA,4 – вход и выход с открытым стоком. К этому выводу необходимо подключить подтягивающий резистор 5,1к. PORTA,5 – имеет только вход .

Все это хорошо, но программа уже подошла к тому месту, когда необходимо получить данные о температуре. Для начала мы записываем в регистр Count количество принимаемых байт – 16. Строки 86,87 к коде программы. В соответствии с фигурой 1b мы прижимаем шину CS, строка 88. Далее, хотя микросхема MAX6675 быстродействующая, делаем небольшую задержку на пару микросекунд, чтобы она успела сообразить, что от ее хотят (с китайцами глаз, да глаз нужен ). Две команды «nop» – строки 89, 90. Строка 91 – формируем передний фронт тактового импульса. Так как биты информации, полученные по последовательному интерфейсу с модуля, будем записывать в регистры Dat_MAX6675_L и Dat_MAX6675_Н путем сдвига влево с использованием флага переноса С, то сначала мы его сбросим – стр.92. Микросхема MAX6675 выводит информацию, начиная со старшего бита.

Далее проверяем значение принимаемого бита на шине SO — стр.93. Если на шине «0», то по метке shift переходим на сдвиг регистров Dat_MAX6675_L и Dat_MAX6675_Н влево. Если же на шине «1», то мы переводим флаг «С» в единичное состояние, сдвигаем регистры и тогда в младший байт младшего регистра Dat_MAX6675_L запишется единица. После принятия бита информации формируем задний фронт тактового импульса – стр.98. Далее проверяем количество принятых бит – стр.99, если счетчик еще не обнулился, то по метке Read_data возвращаемся за следующим информационным битом. После принятия всех 16 бит мы отпускаем шину CS (стр.102), разрешая тем самым следующее преобразование температуры в код микросхемой MAX6675.

Сведения о температуре находятся в середине 16ти битового кода – биты 14 – 3. То есть 12 бит. 3 и 4 биты это десятые доли градуса, но учитывая страну рождения данного девайса и рабочую температуру в 250 градусов, я решил с долями не связываться. 15й бит является пустым и всегда равен нулю. Интересен 2й бит – имеет нулевое состояние, когда термопара подключена и «1», когда термопара в обрыве. В данной программе нет проверки его состояния. Назначение нулевого и первого бита я не знаю. Итог всего сказанного — нам нужно выделить десять байт температуры. Это биты 14-5.

Пример Т=+579, в bin -0000 0010 0100 0011, после приема с 6675 это будет выглядеть так -01001000 01100000. Воспользуемся инструкциями сдвига вправо с обнулением флага заема/переноса. Нам надо удалить в никуда пять младших байт. В регистр счетчика записываем 5 (стр.104, 105). Сбрасываем флаг переноса – стр.106. Сдвигаем регистры вправо пять раз и в итоге получаем в регистрах Dat_MAX6675_Н и Dat_MAX6675_L число, соответствующее начальному — 0000 0010 0100 0011. Теперь останется конвертировать в двоично-десятичное, а дальше вывести на тот или иной индикатор. Успехов. К.В.Ю.

[poll]

Скачать “Программа_MAX6675_с_микроконтроллером_PIC” Программа_MAX6675_с_микроконтроллером_PIC.rar – Загружено 334 раза – 207 КБ

Просмотров:1 292

Электротехника: Измерение температуры термистором (терморезистором)

Термистор (или терморезистор) – это резистор активное сопротивление которого изменяется при изменении температуры и который предназначен для измерения им температуры или каким либо другим способом использования этого эффекта в электронной аппаратуре. Активное сопротивление обычных резисторов и др. деталей тоже меняется при изменении температуры но терморезисторы изготавливают такими чтобы это изменение можно было удобно и просто использовать а обычные резисторы наоборот стараются сделать такими чтобы изменение их сопротивления при изменении температуры не влияло на работу устройств в которых эти резисторы работают. Терморезистор – это один из самых недорогих и простых элементов для изготовления электронных измерителей температуры (ссылки на терморезисторы – http://got.by/2i0sqp, http://got.by/2i0t08, http://got.by/2i0tsf). Помимо терморезисторов есть другие элементы для изготовления измерителей температуры, например:
 термопары (Подключение термопары к ардуино – http://electe.blogspot.ru/2017/04/blog-post.html), бесконтактные инфракрасные датчики. Термопары нужно использовать при изменении высоких температур которые не сможет выдержать терморезистор а бесконтактные датчики для измерения температур тех вещей к которым нельзя плотно приложить датчик например бесконтактным датчиком можно измерять температуру кислоты, также бесконтактные датчики можно использовать для измерения температуры на расстоянии, в других случаях целесообразно использовать терморезисторы. Давайте рассмотрим на примере как можно измерить температуру терморезистором NTC 3950 с активным сопротивлением 100 кОм при температуре 25 градусов Цельсия. Для такого термистора есть специальная таблица зависимости его сопротивления от температуры с шагом в 1 градус:
Таблица очень большая т.к. там значения от -30 градусов до +300 градусов с шагом в 1 градус. Измеряя сопротивление терморезистора и находя его в таблице можно определить температуру с точностью в 1 градус. Но в ручную это делать очень не просто поэтому для этой работы надо приспособить микроконтроллер. К сожалению, в микроконтроллерах обычно нет функции измерения сопротивления но зато часто в них присутствует АЦП т.е. аналого цифровой преобразователь и очень часто их бывает больше одного. Микроконтроллер с АЦП можно применить для измерения температуры терморезистором. Для того чтобы это реализовать, помимо микроконтроллера и терморезистора ещё понадобится дополнительный резистор с постоянным сопротивлением и конечно же вся обвязка микроконтроллера и средство вывода с него информации. Для простоты можно использовать Ардуино подключённое к компьютеру и тогда останется разобраться только с резисторами и АЦП. Для измерения температуры терморезистором нужен делитель напряжения, например такой как на рисунке:

Рисунок 1 – Подключение терморезистора к АЦП микроконтроллера

Таким образом мы сможем измерить напряжение на терморезисторе но напряжение – это не сопротивление. Чтобы найти сопротивление нам помимо напряжения U на терморезисторе надо ещё знать: 1) напряжение питания Up, 2) сопротивление резистора R1 который вместе с терморезистором Rt образуют делитель напряжения. Если мы знаем эти три величины то мы сможем определить сопротивление резистора Rt. Теперь осталось понять как это сделать?

Рисунок 2 – Величины которые даны и величина которую надо найти

Есть некоторое количество способов как это можно сделать. Рассмотрим самый простой из них, для этого введём ещё одну величину – ток делителя:

Рисунок 3 – Ток делителя

Далее мы пренебрегаем током который входит (или выходит) в АЦП микроконтроллера т. е. считаем что этого тока нет а есть только ток делителя. Током который идёт в АЦП мы пренебрегаем по тому что он очень маленький и почти не влияет на показания АЦП. Зная этот ток, по закону Ома, можно найти сопротивление терморезистора Rt:

Рисунок 4 – Нахождение сопротивление термистора Rt по закону ома

Теперь осталось найти ток делителя. Для этого мы воспользуемся Вторым Законом Кирхгофа и законом Ома (который является частным случаем Второго Закона Кирхгофа). По второму закону Кихгофа выясняем напряжение на резисторе R1, оно равно разности напряжения питания Up и напряжения U на терморезисторе полученного с АЦП. Далее, по закону Ома, находим ток делителя:

Рисунок 5 – Нахождение тока делителя

Теперь подставляем второе выражение в первое и получаем формулу для расчёта сопротивления терморезистора:

Рисунок 6 – Расчёт сопротивления терморезистора Rt

Теперь по этой формуле и таблице можно находить температуру но использовать все 330 строки той таблицы со всей информацией в ней будет очень непросто микроконтроллеру, эта таблица займёт много памяти а также перебор значений будет идти дольше, плюс ко всему, все эти значения надо будет вписывать программисту вручную что будет долго и трудно. Вместо этого можно выбрать значения из таблицы с шагом в 5 градусов (т.е. не все) и воспользоваться формулой:
для определения температуры t.
Теперь всё готово для написания скетча для Ардуины.
Давайте рассмотрим скетчь:
Сначала рассмотрим кусок кода перед функцией setup
1 в самом верху мы задаём константы, колличество элементов в массиве с температурами которое равно колличеству элементов в массиве с сопротивлениями и шаг температуры для заполнения массива с температурами в цикле
2 Далее обьявляются эти массивы и вспомогательная переменная для заполнения массива температурами
3 tPoint – это функция для более точного рассчёта температуры в найденном промежутке
4 rT – это функция рассчёта сопротивления терморезистора + дополнительные переменные для этого рассчёта
5 и в конце переменная которая будет хранить найденное сопротивление
   теперь рассмотрим тело ф-ии Setup
6 в цикле заполняем массив температурами
7 массив с сопротивлениями терморезистора заполняем, к сожалению, в ручную
8 после заполнения массива инициализируем последовательный порт
   теперь рассмотрим функцию loop
9 сначала определяем напряжение с АЦП
10 потом через описанную ранее функцию находим сопротивление терморезистора
11 после чего методом перебора находим диапазон температур в котором находиться настоящая температура
12 находим настоящую температуру и выводим её в монитор последовательного порта
13 делаем небольшую задержку чтобы успевать рассматривать изменение температуры
Скачать скетч можно по ссылке https://yadi. sk/d/WRjJG_sy3VfHZD
Посмотреть результат работы измерителя температуры и всю эту информацию в видеоформате можно в видео:

КАРТА БЛОГА (содержание)

Как использовать термопары в вашем следующем проекте | Проект

Марк Харрис

| & nbsp Создано: 14 декабря 2020 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 11 января 2021 г.

Термопары

– это последний тип датчиков в серии, в которой мы рассматриваем все основные типы датчиков температуры, которые вы можете использовать в электронном проекте. В этой серии статей мы рассмотрели различные способы реализации различных датчиков температуры в вашем проекте. В конце этой серии статей мы будем устанавливать датчики и их реализации на равных в соревнованиях в реальных условиях. Благодаря этому тестированию в реальных условиях вы сможете лучше понять, как разные датчики ведут себя и реагируют на изменяющиеся условия, а также насколько линейны и точны их выходные данные измеренной температуры.

Вы можете найти файлы дизайна для этого проекта, выпущенного под лицензией MIT с открытым исходным кодом, на GitHub, как и все мои другие проекты.Вы можете использовать схемы или проект по своему усмотрению, даже в коммерческих проектах.

Датчики температуры жизненно важны для многих отраслей промышленности, а термопары – в большей степени, чем в большинстве других. Термопары могут быть невероятно точными и иметь огромный диапазон измеряемых температур, что делает их идеальными для многих промышленных термостатических систем, систем управления технологическими процессами и мониторинга. В этой серии статей мы рассмотрим ряд различных типов датчиков и способы их использования. Мы будем смотреть на:

Ранее мы создали два шаблона проекта во введении к этой серии по датчикам температуры.Каждый из этих шаблонов проектов имеет одинаковый интерфейс и расположение разъемов, что позволяет нам иметь стандартные настройки тестирования для всех различных датчиков температуры, которые мы рассматриваем. Один из этих проектов предназначен для цифровых датчиков температуры, а другой – для аналоговых датчиков температуры. В этой статье мы будем использовать оба, используя шаблон цифрового проекта для АЦП высокого разрешения и аналоговый шаблон для всех других реализаций.

В завершение этой серии мы построим две хост-платы для этих сенсорных карт, одна предназначена для тестирования одной карты в целях проверки, а другая – для взаимодействия со стопкой карт.Эта вторая основная плата, после того как на ней будет установлено несколько датчиков, будет использоваться при оценке производительности всех реализаций датчиков.

Термопары

Если вы хотите измерять экстремальные температуры, помимо датчиков, на которые мы уже обращали внимание, тогда вам может потребоваться термопара. Термопары работают совершенно иначе, чем все другие датчики, которые мы рассматривали, вместо того, чтобы измерять изменение сопротивления, термопары генерируют разность потенциалов (напряжение) из двух разных сплавов металла, сваренных вместе.Это позволяет измерять температуру от абсолютного нуля до температуры плавления железа и стали с помощью подходящей термопары. Термопары также очень прочны по конструкции и не ломаются так же легко, как любые другие датчики, которые мы рассматривали в этом проекте. Термопары не так точны, как резистивный датчик температуры, но достаточно точны для большинства приложений, особенно с учетом огромного диапазона температур.

Тот факт, что термопары вырабатывают электричество за счет температуры, также делает их ценными в космических исследованиях в качестве источника энергии. Тысячи термопар, соединенных последовательно вокруг радиоактивного источника тепла, создают радиоизотопный термоэлектрический генератор, который использовался в дальних космических полетах, таких как зонды Voyager, Cassini и New Horizons, а также марсоход Curiosity на Марсе среди других.

Для наших целей термопара типа K, состоящая из никель-хрома для положительного вывода и никель-алюминиевого для отрицательного вывода, является на сегодняшний день наиболее распространенным и самым дешевым типом термопары, и мы будем использовать.С помощью термопары типа K вы можете измерять от -270 ° C до примерно 1372 ° C, что дает от -6,458 мВ до 54,886 мВ соответственно. Как вы можете видеть, величина напряжения, генерируемого в этом обширном температурном диапазоне, довольно минимальна, поэтому нам потребуются некоторые схемы, чтобы иметь возможность измерять температуру по этому крошечному напряжению. Стоит отметить, что не все термопары типа K способны выдерживать максимальную температуру, которую может выдерживать тепловой спай – многие очень недорогие термопары типа K могут выдерживать только 500-700 ° C, прежде чем их изоляция ухудшится. Однако реализация недорогой термопары K-типа с более низкой температурой и более дорогой термопары K-типа с более высокой температурой обычно будет такой же, поскольку именно тепловой переход обеспечивает потенциал напряжения, который мы считываем. При этом не все металлы созданы равными, и некоторые более дешевые термопары могут использовать менее чистые металлы или иметь другие способы, которые могут сделать более дорогие варианты лучшим выбором.

Помимо характеристик термопары, при работе с термопарами необходимо учитывать и другие факторы, чтобы обеспечить ожидаемую точность.Для термопары следует использовать провод самого большого возможного диаметра, если он не отводит тепло от области измерения. Я использовал термопары типа K от McMaster Carr, которые имеют провод 8 калибра с литыми керамическими секциями для изоляции – идеально подходят для литья под давлением и термообработки. Толстая проволока обеспечивает более низкое сопротивление проволоки, что обеспечивает более точное измерение, а также снижает вероятность разрушения проволоки. Механическое напряжение и вибрация, а также быстрое повреждение вывода термопары, поэтому термопара должна быть максимально изолирована от обоих.Если у вас длинные провода термопары, используйте удлинитель витой пары, который экранирован, чтобы повысить устойчивость к помехам, которые могут затруднить точное считывание небольших напряжений, генерируемых горячим спаем. Если вы используете удлинительный провод, подключение к кабелю термопары должно быть как можно ближе к температуре преобразовательной ИС, поскольку этот интерфейс между удлинителем и термопарой находится там, где находится холодный спай.

Однако точное считывание температуры с термопары не так просто, как увеличение напряжения.Чтобы получить точное измерение, нам также понадобится контрольная точка для измерения, обычно называемая холодным спаем. Когда вы подключаете термопару к плате или просто к удлинительному проводу, вы создаете соединение между двумя дополнительными разнородными металлами. Таким образом, вы создаете еще два термоэлектрических спая в «холодном спай», где конец термопары, измеряющий температуру, является «горячим спаем».

Существует несколько методов компенсации холодного спая; однако большинство из них не подходят для печатной платы.Большинство микросхем преобразования термопары используют метод, который заключается в использовании температуры ИС в качестве смещения для температуры перехода, поэтому обеспечение того, чтобы разъем для термопары был близок к вашей преобразовательной ИС и имел ту же температуру, что и преобразовательная ИС, имеет решающее значение для точного измерения. . В этом проекте мы будем рассматривать только термопару с преобразовательной ИС. Это значительно упрощает процесс без больших затрат по сравнению с добавлением дополнительных компонентов, не говоря уже о времени проектирования и тестирования, для выполнения компенсации холодного спая в коде вашего микроконтроллера.

В этом проекте мы реализуем два усилителя термопары, считывающие термопару типа K.

Имя	MAX31855	AD8495
Тип	Термопара в цифровой преобразователь	Усилитель термопары
Выход	Цифровой	Аналог
АЦП	14 бит	5
Разрешение (° C)	0. 25
Рабочая температура (IC)	-40 до +125	от 0 до +50
Мин. Напряжение питания (В)	3,0	± 2,7
Максимальное напряжение питания (В)	3.6	± 18
Потребление тока (мА)	0,9 – 1,5	0,25
Производитель	Максим Интегрированный	Аналоговые устройства
Упаковка	8-SOIC	8-ЦСОП, 8МСОП

Реализация термопары: MAX31855

Это, пожалуй, самая популярная ИС интерфейса термопары, с разной моделью ИС для каждого типа термопары. MAX31855 поддерживает термопары типов K, J, N, T, S, R и E, которые охватывают все, что вы можете встретить в реальном мире. Буквенный суффикс после MAX31855 – это тип термопары, поэтому в этом проекте я использую MAX31855K ​​для работы с моей термопарой типа K. MAX31855 имеет внутри 14-битный АЦП и передает его показания по шине SPI. Несмотря на возможность считывать температуры от 1800 ° C до 270 ° C, АЦП предлагает разрешение 0,25 ° C с точностью +/- 2 ° C для термопар типа K в диапазоне от -200 ° C до + 700 ° C.Как упоминалось выше, компенсация холодного спая жизненно важна для точного измерения с помощью термопары, и MAX31855 прозрачно заботится об этом вместе с формированием сигнала на выходе термопары.

Хотя MAX31855 использует SPI, это устройство только для чтения, поэтому в нем не используется вывод MOSI, для которого требуется только 3 линии передачи данных на интегральную схему. В зависимости от других устройств SPI, которые вы можете использовать, это может сэкономить вам контакт микроконтроллера или, по крайней мере, сделать маршрутизацию более доступной для термопары к ИС цифрового преобразователя. Поскольку мы говорим о протоколе связи, исходя из практического опыта, вам не следует делать быстрые запросы на преобразование в MAX31855 – в противном случае, скорее всего, будут получены ложные результаты. Я считаю, что 4 запроса в секунду – это безопасная скорость запроса температуры для обеспечения надежных данных.

Реализация MAX31855 невероятно проста, требуются всего 2 пассивных элемента и порт SPI на вашем микроконтроллере. Этот датчик напрямую преобразует выходное напряжение термопары в цифровое значение температуры, что позволяет очень быстро и легко реализовать его с помощью микроконтроллера.

Рис. 1. Подключение термопары

Я использую низкопрофильный провод типа poke home к разъему платы от AVX для подключения термопары, той же серии, что и в моем контроллере освещения RGBW. Этот разъем идеально подходит для этих тестовых плат, поскольку его небольшая высота позволяет штабелировать платы, не мешая соединителю, а также обеспечивает действительно простой способ надежного подключения термопары.

Рис. 2. Трехмерная печатная плата MAX31855

Я оставляю тепловой разрыв на месте для этой конструкции платы, так как я хочу, чтобы измеренные температуры между различными платами с тестовыми купонами, которые мы строим, согласовывались.Я прикреплю горячий спай термопары к печатной плате в том же месте, где и другие датчики, с помощью каптоновой ленты. Такое размещение должно дать нам единообразное измерение по сравнению с другими тестовыми платами этой серии.

Как упоминалось ранее, разъем должен быть как можно ближе к преобразовательной ИС. Следовательно, они находятся рядом друг с другом с разделительным конденсатором для термопары, помещенным между ними.

Реализация термопары: AD8495

Компания Analog Devices предлагает инструментальный усилитель со встроенной компенсацией холодного спая.Выход этого устройства является аналоговым и поэтому может использоваться для приложений ограничения температуры и безопасности, которые поддерживают микроконтроллер, или в чисто аналоговой схеме. Вы все еще можете считывать выходной сигнал с помощью микроконтроллера, однако при 5 мВ / ° C вы, вероятно, захотите использовать внешний АЦП с большим битом, чтобы обеспечить точное считывание температуры.

Усилители термопар серии AD849x работают от одного источника питания, однако могут считывать значения температуры ниже нуля, когда напряжение термопары отрицательное.Хотя AD8495 может подавать на нагрузку ток до 5 мА, это приведет к самонагреву, что, как обсуждалось в предыдущих статьях этой серии, приведет к неточным показаниям. В этом случае не от температуры термопары, а от температуры холодного спая и, следовательно, компенсации температуры холодного спая. Если ваше приложение, использующее AD8495, требует больше, чем символическое количество тока, вы должны использовать повторитель напряжения для подачи тока и обеспечения входа с высоким импедансом для выхода AD8495.Реализация инструментального усилителя AD849x обеспечивает превосходное подавление синфазных помех, которые могут улавливаться от длинных кабелей термопар.

AD8495, который мы используем в этом проекте, оптимизирован для работы при температуре от 0 ° C до 50 ° C, однако может считывать полный диапазон термопары типа K. AD8494 имеет тот же температурный диапазон, что и термопара J-типа. Если требуется более высокая температура для рабочего диапазона холодного спая / преобразователя, AD8496 и AD8497 предлагают оптимизированный рабочий диапазон от 25 ° C до 100 ° C для термопар типа J и K соответственно.

Предположим, вы работаете с очень высокими температурами в своем проекте и хотите добавить функции безопасности, которые будут работать независимо от того, что происходит с микроконтроллером. В этом случае вы можете использовать AD8495 с аналоговым компаратором для отключения нагревательного элемента. Цифровые выходы просты и позволяют получать точные показания; однако иногда вам нужен аналоговый выход для вторичной (или первичной) функции безопасности в устройстве.

Реализация AD8495 не так проста, как MAX31855, так как для считывания отрицательных температур нам необходимо обеспечить смещение постоянного тока для сигнала, если мы собираемся использовать один источник питания и хотим получить положительное выходное напряжение во всем диапазоне датчик. Выходное напряжение определяется как:

Рис. 3. Уравнение выходного напряжения

Таким образом, мы знаем, что 100 ° C приведет к увеличению выходного напряжения на 0,5 В, так как эта реализация термопары будет иметь термопару, прикрепленную к печатной плате, на которой размещена ИС преобразователя, мы не собираемся испытать то, что термопара типа K считала бы экстремальными температурами. Обеспечивая смещение 1,25 В, то есть 0 ° C будет равно 1,25 В, мы можем измерять температуры от -250 ° C до 410 ° C, что будет превышать возможности ИС преобразователя и платы, на которой он установлен. к.Я мог бы использовать более низкое опорное напряжение. Однако я здесь не согласен с таблицей данных, и 1,25 В для меня очень удобно.

Для обеспечения опорного напряжения в таблице данных рекомендуется не использовать напрямую делитель напряжения, а вместо этого использовать операционный усилитель или буферный усилитель для буферизации напряжения делителя на выводе Ref. При сравнении затрат можно сказать, что источник опорного напряжения 1,25 В MAX6070 является более дешевым и более точным решением, так как это самое низкое выходное напряжение из всех источников опорного напряжения в моей библиотеке.

Рис. 4. Схема AD8495

Реализованная схема все еще относительно проста для усилителя термопары с компенсацией холодного спая, но не так проста, как цифровой преобразователь. Что меня интересует в выводе REF, так это то, что вместо того, чтобы просто использовать здесь опорное напряжение или делитель напряжения, мы могли бы также добавить потенциометр к резистивному делителю, чтобы обеспечить точную настройку термопары, чтобы предложить высокоточную откалиброванную схему, если мы захотим .

Рисунок 5.Схема печатной платы AD8495

Печатная плата очень похожа на MAX31855, с разъемом термопары и развязывающим конденсатором рядом друг с другом, чтобы обеспечить хорошую компенсацию холодного спая. Как и MAX31855, мы будем прикреплять горячий спай термопары к печатной плате с помощью каптоновой ленты в том же месте, что и другие типы датчиков, которые мы рассматривали в этой серии.

ВЧ фильтр для термопары

Если вы планируете использовать термопару в неблагоприятной среде RF / EMI, подумайте о добавлении простого RC-фильтра к линиям термопары. Я не буду добавлять это к печатной плате, которую мы создаем в этом проекте, однако, учитывая преобладание термопар в промышленных приложениях и приложениях для мониторинга процессов, я считаю, что это стоит отметить.

Заключение

Вы можете найти подробную информацию о каждой из этих тестовых плат со всеми другими реализациями датчиков температуры на GitHub. Эти платы выпускаются под лицензией MIT с открытым исходным кодом, поэтому вы можете создавать их самостоятельно, внедрять их схемы в свои проекты или использовать их по своему усмотрению.

Обязательно ознакомьтесь с другими проектами этой серии, если вас интересуют датчики температуры, так как вы можете найти более дешевую альтернативу использованию термопары или другой вариант, который может подойти для вашего проекта. В конце этой серии статей вы увидите сравнение всех типов сенсоров, чтобы вы могли напрямую сравнить, как разные реализации сенсоров работают в различных условиях относительно друг друга.

Хотите узнать больше о том, как Altium Designer® может помочь вам в разработке вашей следующей печатной платы? Поговорите со специалистом Altium.

Как упростить интерфейс между микрофоном

Аннотация: Температура – это аналоговая величина, но цифровые системы часто используют температуру для выполнения функций измерения, управления и защиты. Если вы примените правильные методы и компоненты, необходимое преобразование аналоговой температуры в цифровую информацию не составит труда. В этом примечании к применению рассматриваются термокомпараторы, датчики температуры с ШИМ-выходом и датчики температуры с выносными диодами (или термодиодами).

Температура – это аналоговая величина, но цифровые системы часто используют температуру для выполнения функций измерения, управления и защиты. Если вы примените правильные методы и компоненты, необходимое преобразование аналоговой температуры в цифровую информацию не составит труда.

Считывание температуры с помощью микроконтроллера (µC) очень просто. Микроконтроллер считывает выходной код аналого-цифрового преобразователя (АЦП), управляемого терморезисторным делителем напряжения, датчиком температуры аналогового выхода или другим аналоговым датчиком температуры (, рис. 1, ).АЦП, встроенный в некоторые контроллеры, может упростить эту конструкцию. Для АЦП требуется опорное напряжение, которое может генерироваться внешним устройством. Например, опорное напряжение для термисторного датчика обычно такое же, как и напряжение, подаваемое на верхнюю часть делителя напряжения резистор-термистор. Однако в этих системах могут возникнуть следующие сложности:

• Диапазон выходного напряжения датчика значительно меньше диапазона входного напряжения АЦП. Типичный АЦП для этой цели может иметь 8-битное разрешение и 2.Опорное напряжение 5 В, которое обычно соответствует диапазону входного напряжения. Если максимальный выходной сигнал датчика для интересующего температурного диапазона составляет всего 1,25 В, эффективное разрешение снижается до 7 бит. Чтобы достичь 8-битного разрешения, либо увеличьте коэффициент усиления через внешний операционный усилитель, либо уменьшите опорное напряжение АЦП (что может снизить точность некоторых АЦП).
• Бюджет ошибок ограничен. Комбинирование ошибки комбинации термистор-резистор или устройства аналогового датчика с ошибками, вносимыми АЦП, напряжением смещения усилителя, допуском резисторов настройки усиления и ошибкой опорного напряжения может быть больше погрешностью, чем может выдержать ваша система.
• Вам нужна линейная передаточная функция от температуры к коду, и вы используете термистор. Передаточная функция термисторов очень нелинейна, но может быть достаточно линейной в узком температурном диапазоне, необходимом во многих приложениях. Вы можете компенсировать нелинейность с помощью таблицы поиска, но этот подход требует ресурсов, которые могут быть недоступны.
• Входы АЦП ограничены. Если количество температур, которые вы хотите измерить, превышает количество доступных входов АЦП, вам может потребоваться добавить мультиплексор, что увеличит стоимость и время разработки.
• Количество выводов ввода / вывода микроконтроллера ограничено. Это не будет проблемой для внутреннего АЦП, но для внешнего последовательного АЦП потребуется от двух до четырех контактов ввода / вывода в качестве интерфейса для микроконтроллера.

Рис. 1. В этом простом интерфейсе опорное напряжение АЦП определяется напряжением источника питания. Аналоговый датчик температуры может заменить термистор-резисторный делитель напряжения. В этом случае АЦП (который может быть внутренним по отношению к микроконтроллеру) требует достаточно точного опорного напряжения.

Проблемы проектирования упрощаются, если вы используете датчик температуры с цифровым интерфейсом. Точно так же датчики температуры с выходами, основанными на времени или частоте, могут облегчить проблему измерения, когда не хватает входов АЦП и выводов микроконтроллера ввода / вывода (, рис. 2, ). Например, датчик температуры MAX6576 выдает на выходе прямоугольную волну, период которой пропорционален абсолютной температуре. Он поставляется в 6-контактном корпусе SOT23, который требует очень мало места на плате. Одиночный вывод ввода / вывода связывает это устройство с микроконтроллером; после того, как его внутренний счетчик измеряет период, микроконтроллер рассчитывает температуру.

Рис. 2. MAX6576 выдает прямоугольный сигнал с периодом, пропорциональным абсолютной температуре; MAX6577 выдает выходную частоту, пропорциональную температуре. Результирующая константа пропорциональности устанавливается на одно из четырех значений выводами TS0 и TS1. Никаких внешних компонентов не требуется.

Подача заземления или положительного напряжения питания на каждый из двух логических входов выбирает одну из четырех констант пропорциональности период / температура в диапазоне от 10 мкс / ° K до 640 мкс / ° K.

Соответствующий датчик температуры (MAX6577) генерирует выходной прямоугольный сигнал, частота / температурный коэффициент которого программируется в диапазоне от 0,0675 Гц / ° K до 4 Гц / ° K. Оба устройства упрощают измерение температуры за счет уменьшения требуемой площади печатной платы, количества компонентов и ресурсов аналогового / цифрового ввода-вывода. Они передают данные о температуре на микроконтроллер через один цифровой вывод ввода / вывода, а добавление одного оптического изолятора делает их идеальными для приложений, требующих гальванической развязки между датчиком и процессором.

Для измерения нескольких температур в разных местах выбор становится более сложным. Термисторы или обычные аналоговые датчики могут быть размещены в соответствующих местах и ​​подключены к входам АЦП при условии, что АЦП имеет достаточное количество входов. В качестве альтернативы MAX6575 передает данные о температуре непосредственно на микроконтроллер; к одному входу ввода / вывода микроконтроллера можно подключить до восьми MAX6575. Одна трасса ввода / вывода соединяет микроконтроллер с этими восемью MAX6575 (, рис. 3, ).Для измерения температуры микроконтроллер на короткое время устанавливает низкий уровень на линии ввода / вывода, а после небольшой задержки первый MAX6575 также устанавливает низкий уровень на линии ввода / вывода. Эта временная задержка пропорциональна абсолютной температуре, а константа пропорциональности программируется с помощью двух выводов на MAX6575.

Рис. 3. Используя схему задержки для кодирования информации о температуре, несколько MAX6575 передают до восьми значений температуры на микроконтроллер через один цифровой вывод ввода / вывода.

Первый датчик удерживает низкий уровень на линии в течение периода, пропорционального температуре (5 мкс / ° K), а затем сбрасывает его.После второй временной задержки, выбранной установкой выводов программирования на большую константу пропорциональности, второй MAX6575 устанавливает низкий уровень ввода / вывода и удерживает его в течение интервала, определенного 5 мкс / ° K. Таким образом к линии ввода / вывода можно подключить четыре MAX6575. К той же линии ввода / вывода можно добавить еще четыре MAX6575 другой версии с большей задержкой. MAX6575L имеет множители задержки в диапазоне от 5 мкс / ° K до 80 мкс / ° K, а множители задержки MAX6575H – от 160 мкс / ° K до 640 мкс / ° K. Таким образом, до восьми MAX6575 могут быть расположены в разных местах системы, подключенных к микроконтроллеру с помощью одной линии ввода-вывода.

Для некоторых систем необходима информация не о точной температуре, а о том, находится ли температура выше или ниже определенного значения. Эта информация может запускать охлаждающий вентилятор, кондиционер, обогреватель или другой элемент управления окружающей средой. В приложениях защиты системы «бит перегрева» может инициировать упорядоченное завершение работы системы, чтобы избежать потери данных при отключении питания системы. Этот единственный бит информации может быть получен путем измерения температуры, как в приведенных выше примерах, но этот подход требует больше программного и аппаратного обеспечения, чем требует функция.

Замена АЦП на рис. 1 компаратором напряжения дает простой 1-битный выходной сигнал, который может управлять одним выводом ввода-вывода на микроконтроллере (, рис. 4, ). Опять же, показанный термистор можно заменить аналоговым датчиком температуры на выходе по напряжению. Большинство таких устройств имеют взаимосвязь между температурой и выходным напряжением, на которую не влияет напряжение питания. Чтобы защитить себя от колебаний напряжения питания, подключите верхнюю часть резистора-делителя компаратора к источнику опорного напряжения вместо напряжения питания.

Рис. 4. Комбинация датчика с компаратором дает 1-битный цифровой выход, который может предупреждать µC о скачках температуры за пределы предварительно определенного порога или точки срабатывания.

Систему можно упростить, заменив комбинацию датчик-компаратор термовыключателем, таким как MAX6501. Это монолитное устройство сочетает в себе функции датчика, компаратора, опорного напряжения и внешних резисторов. Когда температура превышает заданный уровень срабатывания, выходной сигнал с открытым стоком становится низким.Некоторые устройства этого семейства имеют выходы с открытым стоком, которые становятся низкими, когда температура падает ниже точки срабатывания (MAX6503), а другие имеют двухтактные выходы, которые становятся высокими, когда температура поднимается выше или ниже точки срабатывания (MAX6502, , рис. или MAX6504). Кроме того, гистерезис можно установить на 2 ° C или 10 ° C, подключив вывод корпуса к V + или заземлению. Доступные температуры срабатывания находятся в диапазоне от -45 ° C до + 115 ° C с шагом 10 ° C.

Рис. 5. MAX6502 выдает на выходе высокий логический уровень, когда его температура превышает предварительно установленное пороговое значение.

Как и в случае с MAX6575, подключение нескольких MAX6501 или MAX6503 к одной трассе ввода / вывода позволяет получать уведомление микроконтроллера, когда температура превышает пороговое значение в одном или нескольких местах. Если система должна знать, какое место пересекло пороговое значение, каждый выход переключателя должен быть подключен к отдельному контакту ввода / вывода.

Эти датчики измеряют собственную температуру кристалла, и, поскольку температура кристалла точно соответствует температуре выводов, каждый датчик следует размещать так, чтобы его выводы принимали температуру контролируемого компонента.В некоторых случаях, однако, вы должны измерять температуру, не имеющую тесной связи с датчиком, например, у силовой ASIC, кристалл которой может быть намного горячее, чем окружающая плата. Внутренний датчик температуры может позволить ASIC отключиться в ответ на температурный сбой, но одной только этой возможности не хватает точности, и он редко предупреждает систему о надвигающейся тепловой перегрузке.

Добавив к кристаллу ASIC доступный извне p-n переход, вы можете измерять температуру кристалла напрямую, пропуская два или более различных прямых тока через чувствительный переход и измеряя результирующие напряжения.Разница между двумя напряжениями пропорциональна абсолютной температуре кристалла:

, где I ₁ и I ₂ – это два уровня тока, протекающих через pn переход, V1 и V2 – результирующие прямые напряжения на переходе. , k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура перехода в градусах Кельвина, q – заряд электрона.

Это измерение, конечно, требует прецизионной схемы для генерации точных соотношений токов и измерения очень малых разностей напряжений при одновременном подавлении шума, создаваемого большими переходными процессами на кристалле силовой ASIC.К счастью, датчики температуры с удаленным переходом от Maxim объединяют эти прецизионные аналоговые функции с простым и универсальным цифровым интерфейсом.

MAX6654, например, измеряет температуру удаленного перехода с 8-битным (1 ° C) разрешением и передает результат на микроконтроллер через шину SMBus (, рис. 6, ). Первоначально предназначенное для мониторинга температуры процессора на ПК, это устройство имеет другие функции, которые устраняют часть накладных расходов контроллера. Например, MAX6654 контролирует температуру удаленного перехода с помощью оконного компаратора и прерывает микроконтроллер, когда температура поднимается выше или ниже предельных значений, ранее загруженных микроконтроллером в его регистры.Вместо того, чтобы постоянно опрашивать MAX6654, микроконтроллер может устанавливать пороговые значения температуры при запуске, а затем игнорировать MAX6654 до тех пор, пока тепловая проблема не потребует его внимания.

Рис. 6. MAX6654 измеряет температуру внешнего P-N перехода (часть дискретного транзистора, ASIC или CPU), пропуская токи через переход и измеряя результирующие прямые напряжения.

Доступный в 10-контактном корпусе µMAX®, MAX6654 может быть размещен рядом с измеряемым переходом.В свою очередь, короткие длины трассы между сенсорным переходом и MAX6654 помогают избежать наводки шума.

Линеаризация и повышение эффективности термопары с использованием …: Ingenta Connect

Представлена ​​конструкция цифрового преобразователя температуры на основе контроллера смешанных сигналов. Аппаратное обеспечение упрощается с помощью периферийных устройств, интегрированных в контроллер 8051F350, и повышается надежность. Интерфейс термопары с усилителем программируемого усиления через Представлен аналого-цифровой преобразователь в контроллере смешанных сигналов и интерфейс USB с ведущим компьютером.Учитывая жизнеспособность всей системы как коммерческого продукта, был рассмотрен датчик температуры на кристалле для измерения температуры эталонного спая. Нелинейный выход Компенсация и компенсация холодного спая термопары обеспечивается встроенным программным обеспечением в реальном времени.

Нет доступной справочной информации – войдите в систему для доступа.

Информация о цитировании недоступна – войдите в систему, чтобы получить доступ.

Нет дополнительных данных.

Нет статей СМИ

Без показателей

Ключевые слова: КОМПЕНСАЦИЯ ПРИ ХОЛОДНОМ СПАРЕ; МИКРОКОНТРОЛЛЕР; ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВСТРОЕННОЙ СИСТЕМЫ В РЕАЛЬНОМ ВРЕМЕНИ; ДАТЧИК ТЕМПЕРАТУРЫ; ТЕРМОПАРА

Тип документа: Исследовательская статья

Дата публикации: 1 марта 2014 г.

Подробнее об этой публикации?

• ЖУРНАЛ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО ИНТЕЛЛЕКТА И ЭЛЕКТРОННЫХ СИСТЕМ публикует новейшие исследования в области вычислительного интеллекта и электронных систем.JCIES публикует материалы по всем областям проектирования и приложений вычислительного интеллекта: разработки, ориентированные на приложения, успешные промышленные реализации, инструменты проектирования, обзоры технологий, образование в области вычислительного интеллекта и прикладные исследования, уделяя особое внимание силовой электронике, встроенным системам, полупроводниковым устройствам, аналоговым схемам, цифровым технологиям. электроника, микроволновая печь и техника миллиметрового диапазона, беспроводная и оптическая связь, датчики, приборы и медицинская электроника и многое другое.

• Редакция журнала
• Информация для авторов
• Подписаться на Название
• Цели и сфера применения
• Ingenta Connect не несет ответственности за содержание или доступность внешних веб-сайтов

Termopar – Измерение температуры термопарами – Экраны, совместимые с Arduino

• Совместимость с термопарами типов K, J, N, R, S, T, E и B
• Позволяет считывать от -210 ° C до + 1800 ° C
• Разрешение лучше 0.01 ° С
• Используйте до 15 модулей одновременно

С помощью Termopar Nanoshield вы можете измерять температуру с помощью датчика термопары простым и беспроблемным способом. Он реализован на микросхеме MAX31856 от Maxim Semiconductor, которая содержит все необходимые схемы для выполнения этого типа измерения: внутренний датчик температуры (холодный спай), усилитель и аналого-цифровой преобразователь. Таким образом, показание дается непосредственно в градусах Цельсия и считывается микроконтроллером через интерфейс SPI.

Termopar Nanoshield поддерживает термопары типов K, J, N, R, S, T, E и B, а также функции:

• Обнаружение обрыва цепи, повышенного / пониженного напряжения и температуры вне допустимого диапазона
• Показание внутренней температуры чипа (холодный спай)
• Внутренний фильтр подавления шума 50/60 Гц
• Настраиваемый режим усреднения для 2, 4, 8 или 16 отсчетов
• Фильтр на входе термопары для большей стабильности

Характеристики Termopar Nanoshield

! Подключение датчика термопары

Termopar Nanoshield имеет клеммную колодку, к которой необходимо подключить концы проводов датчика термопары.Обратите внимание на обозначение полярности ( и ). Если вы не знаете, каковы положительные и отрицательные клеммы вашего датчика термопары, не беспокойтесь: просто «угадайте» полярность и подключите оба конца. Затем измерьте температуру и поместите измерительную часть рядом с источником тепла. Если измеренная температура повышается, это указывает на правильность подключения. Если измеренная температура снизится, поменяйте полярность и измерьте снова. На рисунке ниже показано, как должно быть выполнено подключение:

Подключение датчика термопары

! Подключение к базовой плате Arduino + Uno

Самый простой способ использовать Termopar Nanoshield вместе с платой Arduino – это использовать Base Board Uno или Base Board L Uno.Просто подключите платы, как показано на рисунке ниже, и загрузите наш образец кода, чтобы убедиться, что система работает (см. Раздел примеров кода ниже). Эта сборка может использоваться с платами Arduino UNO, Mega R3 или аналогичными. На картинке ниже показано, как выглядит сборка.

Подключение к Arduino с помощью базовой платы Uno (щелкните изображение, чтобы увеличить)

! Подключение к базе Boarduino

Также можно подключить Termopar Nanoshield напрямую к нашей Arduino-совместимой плате Base Boarduino.Подключение выполняется так же, как и с базовой платой, как показано на рисунке ниже. Вам просто нужно подключить платы, загрузить наш образец кода и проверить, что система работает (см. Раздел примеров кода внизу страницы).

Подключение к базе Boarduino (щелкните изображение, чтобы увеличить)

! Прямое подключение к Arduino

Также можно использовать модуль с прямым подключением к Arduino с помощью макета и перемычек.Используйте следующие схемы подключения для подключения Termopar Nanoshield к Arduino UNO или Arduino MEGA.

Подключение к Arduino UNO (щелкните изображение, чтобы увеличить)

Подключение к Arduino MEGA (щелкните изображение, чтобы увеличить)

! Использование нескольких модулей одновременно

Termopar Nanoshield взаимодействует с микроконтроллером Arduino через интерфейс связи SPI. Преимуществом этого является возможность подключения нескольких модулей одновременно, используя всего несколько выводов микроконтроллера.Шина имеет линию синхронизации (SCK), две линии данных (SDI и SDO) и вывод выбора, называемый выбором микросхемы (/ CS). Все модули, подключенные к шине, используют одни и те же линии синхронизации и данных. Однако каждому из них назначен эксклюзивный вывод выбора микросхемы. Таким образом, микроконтроллер может выбрать, с каким модулем он будет взаимодействовать, посылая логический сигнал низкого уровня (0 В) на вывод выбора микросхемы, соответствующий этому модулю, когда это необходимо.

Termopar Nanoshield имеет набор перемычек на верхней стороне платы, который позволяет вручную выбирать до 5 различных выводов Arduino для функции выбора микросхемы (4, 7, 8, 10 и A3) – вывод по умолчанию – 8 .Помимо этих 5 вариантов, модуль также имеет 10 контактов, которые выбираются с помощью паяных перемычек на нижней стороне платы (2, 3, 5, 6, 9, A0, A1, A2, A4 и A5). Это позволяет подключать до 15 модулей одновременно к одному микроконтроллеру.

На рисунке ниже показано положение ручных перемычек на верхней стороне и паяных перемычек на нижней стороне платы.

Опции выбора микросхемы Termopar Nanoshield

Чтобы использовать несколько модулей одновременно, вам просто нужно соединить их вместе в разных слотах базовой платы или базовой платы L одновременно, используя перемычки для выбора другого выбора микросхемы в каждом модуле.На рисунке ниже показан набор из четырех модулей, используемых одновременно. В этом примере мы использовали базовую плату UNO вместе с Arduino Mega.

Использование нескольких модулей одновременно

Однако имейте в виду, что контакты, используемые для связи SPI, и контакты, используемые для выбора микросхемы модулей, не могут использоваться совместно или иметь другие функции в схеме. Поэтому рекомендуется провести анализ контактов, которые будут использоваться, прежде чем использовать несколько модулей одновременно.Ознакомьтесь с нашей таблицей распиновки для получения дополнительной информации о том, как распределять контакты.

Используя Bridge Board, можно соединить несколько базовых плат вместе и расширить проект, как показано ниже.

Пример проекта с 13 модулями одновременно

Вышеупомянутый проект имеет 13 модулей термопар, позволяющих одновременно регистрировать и регистрировать до 13 различных температурных каналов на одном микроконтроллере.

Блок-схема

Блок-схема Termopar Nanoshield

Электрические характеристики

• Источник питания: ввод через вывод 5V, с диапазоном от 4.От 5 до 5,5 В.

• Потребление тока: максимальное потребление тока составляет приблизительно 1,5 мА.

• Логические уровни: входные контакты / CS, SDI и SCK работают с напряжением 5 В или 3,3 В. Выходной контакт SDO имеет логический уровень 3,3 В и на 100% совместим с уровнями напряжения, принятыми Arduino, Raspberry Pi и другими.

В таблице ниже описаны функции каждого сигнала и их соответствие выводам Arduino UNO и Arduino Mega R3.

Функция	Arduino UNO	Ардуино МЕГА	Функция
/ CS	8	8	Выбор микросхемы SPI
SDO	12	50	Линия данных SPI (MISO)
SDI	11	51	Линия данных SPI (MOSI)
SCK	13	52	Линия часов SPI
5 В	5 В	5 В	Вход напряжения 5 В
ЗЕМЛЯ	ЗЕМЛЯ	ЗЕМЛЯ	Опорное напряжение (земля)

Таблица описания контактов

Области применения и точность

Термопары

– это датчики, которые используются в основном, когда требуется широкий диапазон измерений, а также когда диапазон температур или среда измерения несовместимы с другими типами датчиков, такими как термисторы или датчики на основе полупроводников.Также возможно получить очень быстрое время отклика в зависимости от типа и геометрии используемого датчика термопары. Вот некоторые из типичных приложений:

• Духовки
• Турбины
• Двигатели
• Промышленные процессы (сталь, металлообработка и др.)

Датчики термопары могут показывать погрешности от ± 1,5 ° C до ± 9 ° C, в зависимости от типа термопары и диапазона измерения – обратитесь к производителю термопары, чтобы проверить допуски вашего датчика.Внутренняя точность чипа составляет ± 0,15%.

Для более надежного измерения всегда держите термопару изолированной от металлических или токопроводящих частей. Также не держите кончик термопары руками во время измерений, если это не абсолютно необходимо.

! Образец кода

Предыдущие версии

• Версия 1.2 – Документация для версии 1.2 Termopar Nanoshield.
• Версия 1.0 – Документация для версии 1.0 Termopar Nanoshield.

Самокалибрующийся недорогой двухканальный интерфейс термопары типа K для микроконтроллеров

Шейкер, Х., Салех, А., Али, А., Абд Элазиз, М. (2018). Самокалибрующийся недорогой двухканальный интерфейс термопары типа K для микроконтроллеров. Арабский журнал ядерных наук и приложений , 51 (4), 72-80. DOI: 10.21608 / ajnsa.2018.12391 H. Shaker; А. Салех; А. Х. Али; М.Абд Элазиз. «Самокалибрующийся недорогой двухканальный интерфейс термопары типа K для микроконтроллеров». Арабский журнал ядерных наук и приложений , 51, 4, 2018, 72-80. DOI: 10.21608 / ajnsa.2018.12391 Шейкер, Х., Салех, А., Али, А., Абд Элазиз, М. (2018). «Самокалибрующийся недорогой двухканальный интерфейс термопары типа K для микроконтроллеров», Arab Journal of Nuclear Sciences and Applications , 51 (4), стр. 72-80. DOI: 10.21608 / ajnsa.2018.12391 Шейкер, Х., Салех, А., Али, А., Абд Элазиз, М. Недорогой двухканальный интерфейс термопары типа K с функцией самокалибровки для микроконтроллеров. Арабский журнал ядерных наук и приложений , 2018; 51 (4): 72-80. DOI: 10.21608 / ajnsa.2018.12391 Статья 8 , Том 51, Выпуск 4, октябрь 2018 г., стр. 72-80 PDF (419,39 КБ) Тип документа: Исходная статья DOI: 10.21608 / ajnsa.2018.12391 Авторы Шейкер H. * ; А. Салех; А. Х. Али; М. Абд Элазиз Второй исследовательский реакторный комплекс Египта, Управление по атомной энергии (AEA) Реферат В этой статье представлена ​​новая конструкция очень недорогой двухканальной интерфейсной схемы термопары типа K для микроконтроллеры. Эта интерфейсная схема предназначена для точных измерений температуры для приборов ядерных исследований от 0 до 250 градусов Цельсия с разрешением 1 градус.Предлагается использование вычислительных возможностей микроконтроллера для проведения адаптивной самокалибровки разработанной интерфейсной схемы. Кроме того, эти вычислительные возможности используются для решения двух основных проблем, связанных с термопарами, а именно, проблемы нелинейности термопары и ошибок смещения, возникающих из-за опорных спаев термопар. Ключевые слова Плата усилителя термопары; самокалибровка; Микроконтроллер Статистика Вид статьи: 621 Загрузить PDF: 575

Введение, работа, типы, применение и преимущества термопары

Что такое термопара: Это датчик такого типа, который используется для измерения температуры любой конкретной среды или объекта.Он сделан из проволоки из двух разных материалов. Один конец этих проводов соединяется вместе для образования стыка. Этот переход помещается в определенную среду или объект, температуру которого нужно измерить. Когда температура изменяется, два разных материала начинают деформироваться, в результате чего изменяется сопротивление. Фактически, его выход представляет собой сигнал в милливольтах, напряжения которого изменяются при изменении сопротивления. Это изменение напряжения можно легко измерить с помощью термопары.

Введение в термопару

Таким образом, это очень надежное решение для измерения температуры любого объекта или окружающей среды, потому что его стоимость чрезвычайно низкая, проста в использовании и способна обеспечить точное считывание. Они производятся в широком диапазоне стилей, таких как инфракрасные термопары, зонды термопар, зонды термопар с разъемами, зонды переходных соединений и просто зонды термопар с проволокой или голым проводом и т. Д. Это означает, что они доступны на рынке в различных стилях или моделях, поэтому каждая модель имеет разная форма и технические характеристики.Поэтому для его использования в любом конкретном приложении очень важно понимать функциональность, базовую структуру и диапазон этой одной термопары. Его основная диаграмма показана на рисунке 1.

Рисунок 1 Базовая диаграмма

Принцип работы термопары

Для понимания принципа работы этого устройства необходимо сначала понять три эффекта, разработанные Зеебеком, Пельтье. и Томсон. Означает весь принцип работы термопары, основанный на этих трех эффектах.

Эффект Зеебека: Согласно Зеебеку, когда два разных металла соединяются вместе для образования двух стыков, тогда на двух стыках будет развиваться электродвижущая сила. Величина этой силы будет отличаться в зависимости от комбинации металлических материалов.

Эффект Пельтье: Согласно положению Пельтье, когда два разных металла соединяются вместе для образования двух соединений, тогда в цепи возникает электродвижущая сила (ЭДС). Причина такой ЭДС заключается в разной температуре двух стыков в цепи.

Эффект Томсона:: Согласно состоянию Томсона, когда два разных металла соединяются вместе для образования двух переходов, в цепи возникает напряжение или потенциал из-за градиента температуры по всей длине проводника термопары.

В большинстве случаев ЭДС, которая генерируется утверждением эффектов Томсона, очень мала, ею можно пренебречь при выборе металлического материала. Но утверждение эффектов Пельтье играет важную роль в его принципе работы.

В соответствии с рисунком 1 два разных металла, такие как металл A и B, соединены вместе для образования двух соединений. чьим именем являются измерительный конец и контрольный конец. Помните, что для изготовления любой термопары необходимы два спая. Температура эталонного конца известна, но конец измерения неизвестен. Когда этот неизвестный температурный конец помещается в то место, где мы хотим измерить температуру. В этом состоянии, если оба конца будут на одном уровне температуры, то ЭДС не будет.Таким образом, чистый ток во всей цепи также будет равен нулю. Точно так же, если оба конца находятся на разном температурном уровне, то будет генерироваться ЭДС, и ток также будет течь по всей цепи. Величина этой ЭДС или тока также зависит от металлического материала термопары, а также от температуры обоих концов. Измеряя значение этого тока или ЭДС, пользователь может легко узнать температуру в этом конкретном месте.

Типы термопар

В настоящее время на рынке используются восемь различных типов термопар в зависимости от материала.Они разделены в алфавитном порядке.

Термопара типа K (никель-хром / никель-алюмель): Эти термопары типа K менее дорогие, более точные, более надежные и наиболее распространенные термопары. Он имеет широкий диапазон температур, например от –454 до 2300F, и удлинение провода от 32 до 392F, как показано на рисунке 2.

Рисунок 2 Термопара типа K

Термопара типа J (железо / константан): Эти J-тип почти аналогичен типу К с точки зрения дороговизны и надежности.Но у него меньший температурный диапазон и меньший срок службы при высоких температурах. Диапазон его температур составляет от -346 до 1400F, а уровень точности находится в пределах от +/- 2,2 ° C до +/- 0,75%, как показано на рисунке 3

Рисунок 3 Термопара типа J

Термопара типа T (медь / константан) : Эти T очень стабильны. Они состоят из медного материала и используются для очень низких температур, таких как морозильная камера со сверхнизким давлением, криогенная техника и т. Д. Диапазон температур составляет от -454 до 1600F.и уровень точности составляет +/- 1,7 ° C или +/- 0,5%, как показано на рисунке 4.

Рисунок 4 T Тип

Термопара типа E (никель-хром / константан): Эти типы E изготовлены из никеля. материал хрома и имеют высокую точность, чем выше единицы. Он имеет умеренный диапазон температур от -454 до 1600F и точность +/- 1,7C или +/- 0,5%, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5 E Тип

Тип N Термопара (Nicrosil / Nisil): N Тип изготовлены из никросилового материала и имеют практически такой же уровень точности и температурный диапазон, что и термопары типа К.

Термопара типа S ((платинородий – 10% / платина): Тип S изготовлен из платино-родиевого материала и используется для высокотемпературных применений, таких как фармацевтическая и биотехнологическая промышленность. Диапазон температур находится между – От 58 до 2700F, а уровень точности находится в диапазоне от +/- 1,5 ° C до +/- 0,25%, как показано на рисунке 6

Рисунок 6 S Тип

Применение термопар

Термопары являются очень подходящим решением для измерения температуры любой объект или конкретное место.Он имеет диапазон высоких температур почти 2300 ° C.

1. Используется в газовой промышленности для измерения температуры обжиговых печей и выхлопа газовых турбин.
2. Используются в дизельном двигателе для измерения температуры дизельного двигателя и туманообразователя.
3. Они используются в сталелитейной промышленности для измерения температуры экрана, а также такие типы, как B, S, R и K, широко используются в химической обрабатывающей промышленности и для измерения температуры котла.
4. Используются в газовой промышленности для безопасности газовых приборов.
5. Используются в качестве датчиков излучения термобатареи.
6. Они также используются в качестве устройства для небольших измерений, таких как термистор, кремниевый датчик температуры запрещенной зоны, типы резисторов и т. Д.

Преимущества термопары:

1. Это устройство имеет высокое время отклика по сравнению с другими устройствами.
2. Он имеет широкий диапазон температур от 270 до 2700 градусов Цельсия. Этот диапазон не может быть легко реализован в других устройствах.
3. Он дешевле, надежнее и эффективнее по сравнению с RTD.
4. Он имеет прочную конструкцию и высокую точность.
5. Не требует мостовой схемы, а также имеет хорошую воспроизводимость.

Недостатки термопары:

1. Они состоят из двух разных металлов, поэтому в случае коррозии что-то может быть опасным. Таким образом, при легкой коррозии термопара может получить неправильные показания, поэтому необходим надлежащий уход и обслуживание. для точной работы термопары.
2. Точная калибровка не так проста, поэтому для получения точных показаний всегда должна требоваться другая калиброванная термопара. Но во время калибровки выходной сигнал воспроизводится неточно.
3. Они не так точны по сравнению с
4. Выходное напряжение не так много, поэтому всегда необходимо усиление.
5. Вывод показывает нелинейность.

MAX31855K ​​Руководство по монтажу отвода термопары

Добавлено в избранное Любимый 2

Монтаж оборудования

А теперь давайте углубимся и посмотрим, как подключить разрыв термопары.

Разрыв припоя / провода

Первым этапом сборки является создание надежного электрического соединения от коммутационной панели к плате управления. Вам нужно будет припаять разъемы или провода к коммутационным платам, решив, какие прямые или прямоугольные разъемы или провод лучше всего подходят для вас.

Если вы собираетесь вставить коммутационную плату в макет, другую макетную плату или Arduino Pro Mini, прямые штекерные разъемы могут быть лучшим выбором. Возможно, вы захотите припаять несколько прямоугольных разъемов к короткому краю Pro Mini, чтобы было легко подключить FTDI Basic.

Выберите источник питания

MAX31855K ​​требует от + 3,0 В до + 3,6 В (номинальное + 3,0 В). Поскольку MAX31855K ​​потребляет максимум 1,5 мА, в этом руководстве будет использовать D14 для питания . Это позволяет выстроить все контакты SPI и питания в один компактный ряд. Также можно было запитать плату от любого аналогичного блока питания.

Подключение Arduino

Это соединение довольно простое. Нам нужно так мало энергии, что мы можем подключить контакт к последовательным контактам D10-A1.Поскольку MAX31855K ​​предназначен только для чтения, контакт D11 (MOSI) не подключен к коммутационной плате и может использоваться для других функций, таких как SS для второй платы термопары.

Контакт термопары	Контакт Arduino	Функция
GND	A1	Земля
VCC	A0	Цифровой контакт установлен на 3,3 В в
SCK
SCK D13	Часы
SO	D12	Выход последовательных данных
NC	NC (D11)	Нет подключения (может плавать на D11 для легкого подключения)
CS	D10	Выбор микросхемы

Контакты, используемые в примере кода

Подключение термопары типа K

Как уже говорилось в предыдущем разделе, потенциалы образуются из-за температурного градиента между спаями разнородных металлов.Мы хотим минимизировать количество этих переходов, в идеале до двух: горячий на конце термопары и холодный на MAX31855K. Любое соединение в дополнение к этому может исказить чтение. Коммутационная плата предназначена для подключения стандартного разъема термопары для удобства и совместимости с датчиками, которые у вас уже есть. В этих разъемах нет необходимости, и вы можете припаять термопару прямо в сквозные отверстия, обозначенные « + » и « – ».

Если вы решили припаять термопару непосредственно к монтажной плате, рекомендуется установить термопару для снятия натяжения, чтобы избежать поломки тонких проводов. Для этого на печатной плате напротив заголовка предусмотрены выемки. Можно обернуть термопару вокруг этой части платы и брызнуть горячим клеем, или можно обернуть стяжку-молнию вокруг выемок, чтобы удерживать термопару. Эти выемки для стяжек также можно использовать для прикрепления доски к вашему проекту.

Как могла бы выглядеть ваша схема, если бы вы припаяли термопару непосредственно к печатной плате.

Если вы выбрали разъем, ваша схема будет выглядеть примерно так:

USB-кабель к FTDI basic, в Pro Mini, подключенный к MAX31855K ​​с термопарой типа K

Для простоты использования в этом конкретном приложении я решил припаять гнездовые разъемы ко всем отверстиям в верхней части Arduino. Я также припаял штыревой разъем к нижней части коммутационной платы.

Варианты монтажа

Не требуется для установки коммутационной платы, но мы предусмотрели несколько способов сделать это проще. Как всегда работают термоклей и двусторонний поролоновый скотч. Мы также предусмотрели выемки для стяжек. Возьмите стяжку, оберните ее вокруг печатной платы и любого объекта и плотно затяните. Также имеются отверстия с насечками для наших стандартных стоек и винтов. Найдите или проделайте два отверстия на расстоянии 20 мм друг от друга, от центра к центру, и прикрутите доску. Эти же выемки также можно использовать для застежки-молнии, какой-нибудь токопроводящей нити или дать волю своему воображению!

Вид печатной платы снизу с головкой штыря и выемками

---

← Предыдущая страница
Краткая теория работы .