Датчик температуры схемы

Датчик температуры схемы
Датчик температуры схемы
Датчик температуры схемы

Случайная статья:

Самое популярное:

Термопара - это один из видов датчиков для измерения температуры.

В отличие от полупроводниковых датчиков температуры вроде TMP36, внутри термопары нет электроники. Они представляют из себя просто два переплетенных провода. Для измерений температуры используется свойство двух металлов, которые находятся в контакте генерировать небольшое но измеримое напряжение при увеличении температуры. Различные металлы генерируют различное напряжение. При этом их стоимость и чувствительность тоже отличается. Из-за этого существуют различные типы термопар. Основное преимущество термопар по сравнению с полупроводниковыми сенсорами температуры или термисторами - гораздо больший диапазон температур, которые можно измерять. Например, датчик температуры TMP36 может работать в диапазоне от -50 до 150°C. Обычные термопары работают в диапазоне от -200°C до 1350°C (тип K)! А некоторые типы термопар работают с температурами вплоть до 2300°C!

Термопара

Термопары часто используются в системах отопления, вентиляции и кондиционирования: обогревателях, бойлерах, печах, и т.д. и т.п. В этой статье мы остановимся на термопарах типа K (один из самых распространенных типов термопар, который очень легко подключается).

Основная сложность при использовании термопар - это очень маленькие значения напряжения, которые снимаются с сенсора - около 50 мкВ на 1 °C (мкВ это 1/1000000 вольт). В принципе, с использованием стабильного источника питания, можно считать значения с термопары, но! У вас возникнут некоторые трудности из-за нелинейной зависимости сигнала (не всегда 50 мкВ соответствуют 1°C) и необходимости вводить коррекцию для низких температур. Поэтому настоятельно рекомендуется скинуть всю это "грязную работу" на отдельный чип. В этой статье мы рассмотрим работу с термопарой с использованием чипа MAX6675. При работе с этим чипом вам не понадобится проводить дополнительное аналогово-цифровое преобразование сигнала с термопары. На выходе с чипа мы будем получать качественный цифровой сигнал показаний температуры.

Основные технические характеристики

Это технические характеристики термопары типа K из магазина Adafruit:

  • Размер: длина - 1 метр (если необходимо, можно обрезать);
  • Стоимость в магазине Adafruit: около (Китайские аналоги - Aliexpress или eBay -предлагают цену раза в два меньше - до 5 долларов);
  • Диапазон измеряемых температур: от-100°C до 500°C / от -150 до 900°;
  • Диапазон напряжения на выходе: от -6 до +20 мВ;
  • Точность измерений: +-2°C;
  • Нужен преобразователь вроде MAX31855;
  • Даташит термопары типа K;
  • Даташит MAX6675;
  • Даташит MAX31855.
Подключение термопары

Как мы уже писали выше, измерять напряжение непосредственно с термопары - непростая задача. Так что настоятельно рекомендуется использовать дополнительный чип. Один самых лучших вариантов - интерфейсная плата на базе чипа MAX6675 (или его новая версия - MAX31855).

Для начала надо определиться с кабелями термопары. Как вы помните, термопара изготавливаются с помощью сварки двух проводов. Чип считывает разницу в напряжениях между ними. Один - отрицательный (в типе K он изготавливается из алюмеля), а второй - положительный (то же, хромель). К счастью, провода имеют определенный цвет. В большинстве случаев алюмель красный, а хромель - желтый.

Подключите провода термопары к вашей интерфейсной плате:

Платы MAX6675 и MAX31855 не совместимы с термопарами, которым необходимо заземление.

Иногда встречаются термопары с неправильной маркировкой (цветами) проводов. Если после проверки работоспособности вы обнаружите, что температура понижается, вместо того, чтобы расти, попробуйте поменять местами красный и желтый кабели.

Подключение термопары Использование термопары

Если вы используете интерфейсный чип AD595, можно просто подключить выходное напряжение к аналоговому входу на вашем Arduino (или другом микроконтроллере) и произвести дополнительную математическую операцию, чтобы преобразовать ваши 10 мВ/°C в числовое значение на выходе.

ИСпользование термопары

Если вы планируете использовать MAX6675/MAX31855 или их аналоги, подключение будет чуть сложнее. Первое: Vin и GND надо подключить к источнику питания 3-5 В. Оставшиеся три пина (data пины) подключаются к цифровым контактам Arduino:

  • CLK (clock - часы) - входа на MAX6675/MAX31855 (и выход на Arduino), который сигнализирует, когда надо передавать новый бит данных;
  • DO (data out - вывод данных) выход с MAX6675/MAX31855 (входа на Arduino), через который передается каждый бит данных;
  • CS (chip select - выбор чипа) вход на MAX6675/MAX31855 (выход с Arduino), который сообщает, когда настало время считать показания термопары и вывести больше данных.

В начале скетчей для Arduino надо инициализировать эти пины. В нашем конкретном примере DO подключается к цифровому пину digital 3 на Arduino, CS - к цифровому пину digital 4, а CLK подключается к пину 5.

ИСпользование термопары 2

Если вы используете MAX31855 v1.0 в зашумленных условиях, рекомендуется добавить конденсатор на 0.01 мкФ между контактами термопары (смотрите на рисунке выше).

MAX31855 не поддерживает заземленные термопары. Если сенсор заземляется, чип вернет вам ошибку.

Библиотека Arduino

Если у вас старая версия платы - MAX6675, скачать библиотеку для работы с Arduino можно здесь. После скачивания, распакуйте архив, переименуйте его в MAX6675 и установите в папку с вашими библиотеками для Arduino. Если вы впервые устанавливаете дополнительную библиотеку, рекомендуем ознакомиться с комплексным гайдом по установке дополнительных библиотек для Arduino.

Если более новая версия - MAX31855, скачать библиотеку можно здесь. После скачивания разархивируйте и переименуйте папку в Adafruit_MAX31855 и скопируйте в папку с вашими библиотеками.

Перезагрузите Arduino IDE, откройте скетч, который находится в File->Examples->MAX6675/Adafruit_MAX31855->serialthermocouple и загрузите его на ваш Arduino. После загрузки скетча на плату, откройте окно серийного монитора, в котором должен отображаться вектор-столбец текущей температуры в градусах по Цельсию и в градусах по Фаренгейту.

Показания термопары

Как видите, пользоваться этой библиотекой очень просто. Для отображения температуры в градусах по Цельсию и по Фаренгейту используются функции readCelsius() и readFahrenheit() соответственно.

Добавляем внешний дисплей

Очень часто возникает необходимость выводить данные температуры с термопары на внешний дисплей. Для этого можно подключить к Arduino вот такой LCD экран.

Телмопара, LCD и Arduino

В нашем случае SCL подключается к цифровому контакту digital 3, CS к цифровому пину digital 4, а DO - к цифровому пину digital 5. После того, как вы простестируете работоспособность, можете смело заменить пины (только не забудьте изменить соответствующие значения в скетче!).

Для подобной схемы в библиотеке предусмотрен пример. Его можно загрузить на Arduino из меню File->Examples->MAX31855>lcdthermocouple. Термопара с дополнительной интерфейсной платой подключается так же как это было описано выше. В результате вы получите значения температуры в градусах по Цельсию и в градусах по Фаренгейту на экране как это показано выше.

Часто задаваемые вопросы

Кажется, температура, которую показывает моя термопара меняется в противоположном направлении! Я повышаю температуру, а по показаниям она уменьшается.

Скорее всего это случилось из-за того, что вы неправильно подключили контакты термопары или они неправильно маркированы. Попробуйте поменять местами красный и оранжевый провода термопары.

Выходной сигнал с MAX31855 очень нестабильный и зашумленный. Когда я трогаю или перемещаю провода термопары, показания температуры буквально сходят с ума!

Платы MAX31855 очень чувствительные. Для того, чтобы исправить эту проблему, можно установить конденсатор на 0.001 или 0.01 мкФ между контактами термопары (например, установить конденсатор в терминале для подключения контактов термопары или припаять его снизу как это показано на фото ниже).

Конденсатор для термпопары

Мне кажется, что показания с термопары не точные. У меня несколько термопар и показания с них не одинаковые.

Термопары типа K не являются прецизионными (точными) сенсорами! Отклонения в показаниях наверняка будут. Эти отклонения можно компенсировать на уровне программы для Arduino или другого микроконтроллера. Как правило, термометры, в которых используется термопара, калибруются именно на уровне программного обеспечения.

Для точного измерения температуры можно использовать 1% термистор.

Как подключать несколько термопар одновременно?

Вы можете подключить столько плат MAX31855, сколько у вас пинов на Arduino. При этом объедините пины CLK и DO со всех плат и подключите к одному пину на Arduino, а контакты CS подключайте к отдельным пинам на Arduino.

После этого создайте новые функции для термопар в скетче Arduino IDE подобным образом:

Adafruit_MAX31855 thermocouple1(thermoCLK, thermoCS1, thermoDO);

Adafruit_MAX31855 thermocouple2(thermoCLK, thermoCS2, thermoDO);

Adafruit_MAX31855 thermocouple3(thermoCLK, thermoCS3, thermoDO);

Можно использовать одинаковые CS и CLK пины, но разные контакты DO

Adafruit_MAX31855 thermocouple1(thermoCLK, thermoCS, thermoDO1);

Adafruit_MAX31855 thermocouple2(thermoCLK, thermoCS, thermoDO2);

Adafruit_MAX31855 thermocouple3(thermoCLK, thermoCS, thermoDO3);

При очень высоких или очень низких температурах, измерения некорректные

Чип Maxim 31855 отлично справляется с линейными диапазонами термопар типа K, но в нем не предусмотрена коррекция нелинейности в показаниях, которая возникает в экстремумах (максимальных и минимальных значениях) измеряемого диапазона. Поэтому для этих участков необходимо предусмотреть отдельный алгоритм сглаживания. Скетчи, которые предлагаются для решения данный проблемы можно найти на форуме Adafruit можно найти здесь.

Примеры проектов с использованием термопары

Вам нужны идеи? Зацените эти проекты!

Термопара, подключенная к ATmega168 меняет цвет RGB светодиода при изменении температуры:

Автомат для обжарки кофейных зерен (сайт на английском языке):

Автомат для обжарки кофейных зерен

Оставляйте Ваши комментарии, вопросы и делитесь личным опытом ниже. В дискуссии часто рождаются новые идеи и проекты!

ARDUINO-DIY.COM - это информационный ресурс с лучшими инструкциями и туториалами по использованию контроллеров Arduino.

Всегда рады конструктивному сотрудничеству. Со всеми вопросами, пожеланиями и предложениями обращайтесь на почту .

ARDUINO-DIY.COM © 2015-2017

Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Датчик температуры схемы Читать новость Датчик температуры схемы фото. Поделитесь новостью Датчик температуры схемы с друзьями!

Тоже читают:



Как сделать лёгкую камеру

Средства для педикюра ног

Фото прически плавный каскад

Машинка для вязания шапок

Поздравления женщинам на 8