Нормализатор сигнала термопары К-типа, max6675 (Trema-модуль)

Общие сведения:

Trema-модуль Адаптер термопары с термопарой K-типа — позволяет измерять температуру объектов и окружающей среды. Адаптер позволяет измерять температуру в диапазоне от 0 до 800 °С (при температурах от 800 до 1023 °С точность показаний резко снижается), а корпус термопары рассчитан на температуру до 600 °C, значит и измерения необходимо производить в диапазоне от 0 до 600 °С. Адаптер можно использовать для измерения температуры различных нагревательных элементов: паяльники, печи, камины, бойлеры и т.д. Можно использовать для реализации газ-контроля в газовых плитах, горелках, бойлерах и т.д.

Видео:

Характеристики:

• Напряжение питания модуля (Vcc): 3,0 ... 5,5 В постоянного тока.
• Ток потребляемый модулем: до 1,5 мА.
• Уровень логической «1» на шине модуля: > 0,7 Vcc.
• Уровень логического «0» на шине модуля: < 0,3 Vcc.
• Диапазон измеряемых температур чипом: 0 ... 800 °C.
• Диапазон рабочих температур термопары: 0 ... 600 °С.
• Резьба термопары 6M x 1.0 мм (для крепления нужен ключ на 10).
• Длина кабеля термопары 0,5 м.

Подключение:

Выводы термопары подключаются к клеммнику на модуле:

• синий контакт — термопары к выводу «T-»;
• красный контакт — термопары к выводу «T+»;

Выводы модуля DO, CS и CSK подключаются к любым выводам Arduino, номера которых указываются в скетче при объявлении объекта библиотеки max6675.

Модуль удобно подключать 3 способами, в зависимости от ситуации:

Способ - 1 :  Используя проводной шлейф и Piranha UNO

Используя провода «Папа — Мама», подключаем  напрямую к контроллеру Piranha UNO.

Способ - 2 :  Используя Trema Set Shield

Модуль можно подключить к любому из цифровых или аналоговых входов Trema Set Shield.

Способ - 3 :  Используя проводной шлейф и Shield

Используя 3-х и 2-х проводной шлейфы, к  Trema Shield, Trema-Power Shield, Motor Shield, Trema Shield NANO и тд.

Питание:

Входное напряжение питания от 3,3 или 5 В подаётся на выводы Vcc и GND.

Подробнее о датчике температуры:

В основу работы термопары заложен термоэлектрический эффект, это процесс возникновения ЭДС (электродвижущей силы) на спайке (соединении) разнородных металлов, интенсивность которой прямо пропорциональна температуре в месте этого соединения. Возникающая в термопаре ЭДС очень мала и её нельзя измерить используя аналоговые входы Arduino, но с этой задачей справляется чип max6675. Сигнал с термопары сначала поступает на операционные усилители чипа, а уже потом на 12 битный АЦП, далее данные выводятся по шине SPI в виде двух байт, старшие 12 бит которых являются числом температуры. Для преобразования 12 битного числа в °C его нужно разделить на 4, получается что температура выводится с разрешением 0,25 °C. Так как данные из чипа только читаются, без отправки данных чипу, то на его шине SPI отсутствует вывод MOSI. Немаловажным фактом является и то, что в чипе max6675 реализована функция компенсации холодного спая. Дело в том, что ЭДС возникает не только на спае металлов термопары, но и на соединении этих металлов с проводом, что без функции компенсации холодного спая влияло-бы на показания температуры.

Для работы с чипом max6675 рекомендуем воспользоваться одноимённой библиотекой max6675, которая реализует получение данных чипа по программной шине SPI, значит, для подключения можно использовать любые выводы Arduino.

Пример:

Вывод температуры в монитор последовательного порта в градусах Цельсия и Фаренгейта.

#include      <max6675.h>                            // Подключаем библиотеку max6675 для работы с датчиком температуры 
const uint8_t thermoDO  = 4;                         // Определяем константу с указанием № вывода Arduino к которому подключён вывод DO  ( SO, MISO ) модуля на чипе MAX6675
const uint8_t thermoCS  = 5;                         // Определяем константу с указанием № вывода Arduino к которому подключён вывод CS  ( SS )       модуля на чипе MAX6675
const uint8_t thermoCLK = 6;                         // Определяем константу с указанием № вывода Arduino к которому подключён вывод CLK ( SCK )      модуля на чипе MAX6675
MAX6675       thermo(thermoCLK, thermoCS, thermoDO); // Объявляем объект thermo для работы с функциями и методами библиотеки max6675, указывая выводы ( CLK , CS , DO )
                                                     // 
void setup(){                                        // 
    Serial.begin(9600);                              // Инициируем передачу данных в монитор последовательного порта на скорости 9600 бит/сек
    Serial.println("Тест MAX6675");                  //
    delay(500);                                      // Ждём завершения переходных процессов датчика температуры после подачи питания
}                                                    //
                                                     //
void loop(){                                         //
    Serial.print  ( "C = "                     );    //
    Serial.print  ( thermo.readCelsius()       );    // Выводим температуру в °C
    Serial.print  ( ", F = "                   );    //
    Serial.print  ( thermo.readFahrenheit()    );    // Выводим температуру в °F
    Serial.println( "."                        );    //
    delay(1000);                                     // Ждём 1 секунду
}                                                    //

В библиотеке max6675 реализовано всего 2 функции: readCelsius() и readFahrenheit(). Они не принимают никаких параметров, а только возвращают температуру в виде числа типа double. Обе функции приведены в строках скетча 15 и 17.

При создании объекта нужно указать номера выводов Arduino к которым подключён модуль (вывод SCK , вывод CS , вывод DO), как это сделано в 5 строке скетча.

Ссылки:

• DataSheet;
• Библиотека max6675 для работы с одноимённым чипом на модуле датчика температуры;
• Trema-модуль Нормализатор термопары;
• Термопара К-типа;