Täpne temperatuuri mõõtmine Arduinoga, kasutades MAX6675 termopaari K andurit ja külma ristmiku kompenseerimist SPI abil

Täpne temperatuuri mõõtmine on oluline paljudes rakendustes, alates tööstusest kuni koduautomaatikani. Selles artiklis uurime, kuidas kasutada MAX6675 termopaari K andurit koos Arduinoga täpsete temperatuurimõõtmiste saamiseks. Lisaks õpime SPI sideliidese abil külma ristmikku kompenseerima. Kui olete huvitatud Arduino abil temperatuuri mõõtmise põnevasse maailma süvenemisest, lugege edasi!

Tõhusad meetodid temperatuuri mõõtmiseks termopaari abil

Täpne temperatuuri mõõtmine on oluline paljudes rakendustes, alates tööstusest kuni teadusuuringuteni. Üks enim kasutatud ja tõhusamaid meetodeid temperatuuri mõõtmiseks on termopaari kasutamine.

Termopaar on seade, mis tekitab temperatuurimuutustele reageerides pingeerinevuse. See koosneb kahest erinevast metallist, mis on ühes otsas omavahel ühendatud, mida nimetatakse mõõteühenduseks, ja teises otsas voltmeetriga. Kui temperatuur mõõteristmikul muutub, tekib pinge erinevus, mis on võrdeline temperatuuriga.

Temperatuuri mõõtmiseks termopaari abil on mitmeid tõhusaid meetodeid. Allpool on mõned kõige levinumad:

1. Pinge võrdlusmeetod: See meetod seisneb termopaari tekitatud pingeerinevuse võrdlemises teadaoleva etalontemperatuuri tekitatud pinge erinevusega. Voltmeetrit kasutatakse mõlema pingeerinevuse mõõtmiseks ja matemaatiliste arvutuste abil määratakse tundmatu temperatuur.

2. Ruumitemperatuuri kompenseerimise meetod: Selle meetodi puhul kasutatakse ümbritseva temperatuuri mõõtmiseks teist termopaari, mis on ühendatud teadaoleva temperatuuri etaloniga. Selle teise termopaari tekitatud pingeerinevust kasutatakse ümbritseva keskkonna temperatuuri kõikumiste kompenseerimiseks ja täpsema temperatuuri mõõtmise saamiseks mõõtmisristmikul.

3. Fikseeritud punkti kalibreerimismeetod: See meetod põhineb termopaari kalibreerimisel, kasutades fikseeritud võrdluspunkte, nagu jää sulamistemperatuur ja vee keemistemperatuur. Nendes teadaolevates punktides tehakse mõõtmised ja kehtestatakse paranduskoefitsiendid, mis võimaldavad mõõtmisi reguleerida ka teistes temperatuurivahemikes.

4. Kalibreerimismeetod kalibreerimiskõvera järgi: Selle meetodi puhul tehakse mõõtmiste seeria erinevatel temperatuuridel, kasutades võrdlustermomeetrit ja termopaari. Saadud andmeid kasutatakse kalibreerimiskõvera koostamiseks, mis seob termopaari tekitatud pinge erinevuse temperatuuriga. Seda kõverat kasutatakse hiljem pingeerinevuse mõõtmiste teisendamiseks temperatuuri mõõtmisteks.

Kõik, mida pead teadma mooduli MAX6675 töö kohta

Moodul MAX6675 on elektrooniline seade, mida kasutatakse temperatuuri mõõtmiseks K-tüüpi termopaari abil. Seda kasutatakse laialdaselt elektroonika- ja automaatikaprojektides, kuna see pakub suurt täpsust ja kasutusmugavust.

Peamised omadused:
- Kõrge täpsus: Moodul MAX6675 suudab mõõta temperatuure vahemikus -200°C kuni +1.200°C täpsusega ±2°C. See muudab selle ideaalseks rakenduste jaoks, mis nõuavad täpseid mõõtmisi.
- SPI liides: Moodul suhtleb mikrokontrolleriga SPI (Serial Peripheral Interface) kaudu, mis muudab selle ühendamise ja seadistamise erinevates projektides lihtsaks.
- Külma ristmiku kompenseerimine: MAX6675 on loodud kompenseerima ümbritseva õhu temperatuuri ja potentsiaalide erinevust termopaari külma ristmikul, parandades mõõtmise täpsust.
- Madal energiatarve: Sellel moodulil on madal energiatarve, mistõttu sobib see piiratud võimsusega rakenduste jaoks.

Ühendus ja konfiguratsioon:
MAX6675 moodul ühendub mikrokontrolleriga nelja kontakti abil: SCK (Serial Clock), CS (Chip Select), MISO (Master Input Slave Output) ja VCC (5V). Lisaks tuleb K-tüüpi termopaar ühendada mooduli vastavate tihvtidega.

Mooduli konfigureerimiseks ja mõõtmiste tegemiseks tuleb järgida järgmisi samme:
1. Initsialiseerige SPI side mikrokontrolleriga.
2. Seadke moodul pideva mõõtmise režiimile.
3. Lugege temperatuuriandmeid MAX6675-st SPI side kaudu.
4. Sõltuvalt projekti vajadustest tehke vajalik arvutus, et saada temperatuur Celsiuse või Fahrenheiti kraadides.

Oluline on märkida, et igal mikrokontrolleril võib olla oma teek või teek mooduliga MAX6675 suhtlemiseks, mis hõlbustab selle rakendamist erinevatel platvormidel.

Rakendused:
MAX6675 moodulit kasutatakse paljudes rakendustes, näiteks:
– Temperatuuri reguleerimine kliima- ja küttesüsteemides.
– Temperatuuri jälgimine jahutus- ja külmutussüsteemides.
– Temperatuuri kontroll tööstusprotsessides.
– Temperatuuri jälgimine turva- ja tuletõrjesüsteemides.

Termopaari temperatuurianduri üksikasjalik töö

Termopaari temperatuuriandur on seade, mida kasutatakse objekti või keskkonna temperatuuri mõõtmiseks. Selle töö põhineb termoelektrilisuse printsiibil, mis kinnitab, et kahest erinevast metallist moodustatud suletud ahelas on temperatuuri ja elektrilise potentsiaali erinevuse tekke vahel seos.

Kui termopaari üks ots puutub kokku erineva temperatuuriga kui teine ​​ots, tekib ahelas temperatuuride erinevus. See temperatuurierinevus tekitab elektrilise potentsiaali erinevuse, mida nimetatakse elektromotoorjõuks (EMF), mida saab mõõta ja kasutada temperatuuri määramiseks.

Termopaari temperatuurianduri komponendid

Termopaari temperatuuriandur koosneb järgmistest komponentidest:

1. Metallipaarid: Termopaar koosneb kahest erinevast metallist, mis on ühendatud ühes punktis, mida nimetatakse mõõteühenduseks. Kõige sagedamini kasutatavad metallid on kroom-nikkel (kromoel-alumel) ja raud-konstantaan. Igal metallipaaril on ainulaadne pinge-temperatuuri kõver, mis võimaldab mõõta mitmesuguseid temperatuure.

2. Pikenduskaablid: Pikendusjuhtmed on ühendatud termopaari otstega ja neid kasutatakse termopaari genereeritud pingesignaali viimiseks mõõteseadmesse, näiteks termomeetrisse või andmesalvestajasse. Need kaablid on valmistatud samast materjalist kui termopaar, et vältida täiendava ristmiku tekkimist, mis võib mõõtmise täpsust mõjutada.

3. Konektor: Pistik on ühenduskoht pikenduskaablite ja mõõteseadme vahel. Tavaliselt on see termopaari tüüpi pistik, mis võimaldab hõlpsat ja ohutut ühendamist.

4. Kaitse: Olenevalt rakendusest võib termopaar vajada täiendavat kaitset. Näiteks agressiivses või kõrge vibratsiooniga keskkonnas saab termopaari mehaaniliste või keemiliste kahjustuste eest kaitsta kaitseümbrisega.

Toimimispõhimõte

Kui termopaari üks ots puutub kokku erineva temperatuuriga kui teine ​​ots, tekib mõõteühenduses temperatuuride erinevus. See temperatuurierinevus tekitab termopaari ahelas EMF-i, mis on võrdeline kahe otsa vahelise temperatuuride erinevusega.

Ja nii, sõbrad, oleme jõudnud selle põneva artikli lõpuni, kuidas mõõta täpselt temperatuuri, kasutades Arduino ja termopaari K andurit MAX6675. Kes teadis, et elektroonika võib nii kuum olla!

Loodan, et olete nüüd rohkem valmis kui kunagi varem mõõtma oma projektide temperatuuri kirurgilise täpsusega. Aga hei! Ärge unustage alati kompenseerida külma ristmikku, mis võib küll kõlada nagu rokkbänd, kuid on usaldusväärsete tulemuste saavutamiseks ülioluline.

Teate, kui soovite olla temperatuuri mõõtmise gurud, võtke oma Arduino välja ja rakendage praktikas kõike, mida olete siin õppinud. Ja kui tunnete end mõne idee pärast külmaks, pidage meeles, et Polaridades oleme alati siin, et teid huvitava sisuga soojendada.

Kuni järgmise korrani, termopaari sõbrad, ja olgu teie mõõdud alati "kraadide tipus".