מדידת טמפרטורה מדויקת עם Arduino באמצעות חיישן MAX6675 תרמי K ופיצוי צומת קור באמצעות SPI

מדידת טמפרטורה מדויקת חיונית ביישומים רבים, מהתעשייה ועד אוטומציה ביתית. במאמר זה, נחקור כיצד להשתמש בחיישן הצמד התרמי MAX6675 K יחד עם Arduino כדי להשיג מדידות טמפרטורה מדויקות. בנוסף, נלמד כיצד לפצות על צומת קר באמצעות ממשק התקשורת SPI. אם אתם מעוניינים להתעמק בעולם המרתק של מדידת טמפרטורה עם Arduino, המשך לקרוא!

שיטות יעילות למדידת טמפרטורה באמצעות צמד תרמי

מדידת טמפרטורה מדויקת חיונית במגוון רחב של יישומים, מהתעשייה ועד למחקר מדעי. אחת השיטות הנפוצות והיעילות למדידת טמפרטורה היא שימוש בצמד תרמי.

צמד תרמי הוא מכשיר שיוצר הפרש מתח בתגובה לשינויים בטמפרטורה. הוא מורכב משתי מתכות שונות המחוברות זו לזו בקצה אחד, המכונה צומת המדידה, ומחוברת למד מתח בקצה השני. כאשר הטמפרטורה בצומת המדידה משתנה, נוצר הפרש מתח פרופורציונלי לטמפרטורה.

ישנן מספר שיטות יעילות למדידת טמפרטורה באמצעות צמד תרמי. להלן כמה מהנפוצים ביותר:

1. שיטת השוואת מתחים: שיטה זו מורכבת מהשוואת הפרש המתח שנוצר על ידי הצמד התרמי עם הפרש המתח שנוצר על ידי התייחסות טמפרטורה ידועה. מד מתח משמש למדידת הפרשי מתח ובאמצעות חישובים מתמטיים נקבעת הטמפרטורה הלא ידועה.

2. שיטת פיצוי על טמפרטורת החדר: בשיטה זו, נעשה שימוש בצמד תרמי שני המחובר להתייחסות טמפרטורה ידועה למדידת טמפרטורת הסביבה. הפרש המתח שנוצר על ידי צמד תרמי שני זה משמש כדי לפצות על שינויים בטמפרטורת הסביבה ולקבל מדידת טמפרטורה מדויקת יותר בצומת המדידה.

3. שיטת כיול נקודה קבועה: שיטה זו מבוססת על כיול צמד תרמי באמצעות נקודות ייחוס קבועות, כגון נקודת ההיתוך של הקרח ונקודת הרתיחה של המים. מדידות נעשות בנקודות ידועות אלו ונקבעים מקדמי תיקון המאפשרים להתאים מדידות בטווחי טמפרטורה אחרים.

4. שיטת כיול לפי עקומת כיול: בשיטה זו מבוצעות סדרת מדידות בטמפרטורות שונות באמצעות מדחום ייחוס וצמד תרמי. הנתונים המתקבלים משמשים לבניית עקומת כיול המקשרת את הפרש המתח שנוצר על ידי הצמד התרמי לטמפרטורה. עקומה זו משמשת מאוחר יותר להמרת מדידות הפרשי מתח למדידות טמפרטורה.

כל מה שאתה צריך לדעת על הפעולה של מודול MAX6675

מודול MAX6675 הוא מכשיר אלקטרוני המשמש למדידת טמפרטורה באמצעות צמד תרמי מסוג K. הוא נמצא בשימוש נרחב בפרויקטי אלקטרוניקה ואוטומציה מכיוון שהוא מציע דיוק גבוה וקלות שימוש.

תכונות עיקריות:
- דיוק גבוה: מודול MAX6675 יכול למדוד טמפרטורות בטווח של -200°C עד +1.200°C עם דיוק של ±2°C. זה הופך אותו לאידיאלי עבור יישומים הדורשים מדידות מדויקות.
- ממשק SPI: המודול מתקשר עם המיקרו-בקר באמצעות ממשק היקפי טורי (SPI), המקל על החיבור והתצורה בפרויקטים שונים.
- פיצוי על צומת קר: ה-MAX6675 נועד לפצות על טמפרטורת הסביבה והפרשי פוטנציאל בצומת הקר של הצמד התרמי, ולשפר את דיוק המדידה.
- צריכת אנרגיה נמוכה: למודול זה יש צריכת חשמל נמוכה, מה שהופך אותו למתאים ליישומים מוגבלי חשמל.

חיבור ותצורה:
מודול ה-MAX6675 מתחבר למיקרו-בקר באמצעות ארבעה פינים: SCK (שעון טורי), CS (בחירת שבבים), MISO (מוצא Slave Input Master) ו-VCC (5V). בנוסף, יש לחבר את הצמד התרמי מסוג K לפינים המתאימים של המודול.

כדי להגדיר את המודול ולבצע מדידות, יש לבצע את השלבים הבאים:
1. אתחול תקשורת SPI עם המיקרו-בקר.
2. הגדר את המודול למצב מדידה רציפה.
3. קרא נתוני טמפרטורה מ-MAX6675 באמצעות תקשורת SPI.
4. בצע את החישוב הדרוש לקבלת הטמפרטורה במעלות צלזיוס או פרנהייט, בהתאם לצרכי הפרויקט.

חשוב לציין שלכל מיקרו-בקר יכולה להיות ספרייה או ספריה משלו לאינטראקציה עם מודול MAX6675, מה שמקל על היישום שלו בפלטפורמות שונות.

יישומים:
מודול MAX6675 משמש במגוון רחב של יישומים, כגון:
– בקרת טמפרטורה במערכות מיזוג וחימום.
– ניטור טמפרטורה במערכות קירור והקפאה.
– בקרת טמפרטורה בתהליכים תעשייתיים.
– ניטור טמפרטורה במערכות אבטחה ומניעת שריפות.

הפעולה המפורטת של חיישן טמפרטורה של צמד תרמי

חיישן טמפרטורה של צמד תרמי הוא מכשיר המשמש למדידת הטמפרטורה של חפץ או סביבה. פעולתו מבוססת על עקרון התרמו-חשמליות, הקובע שיש קשר בין טמפרטורה ליצירת הפרש פוטנציאל חשמלי במעגל סגור שנוצר על ידי שתי מתכות שונות.

כאשר קצה אחד של הצמד התרמי נחשף לטמפרטורה שונה מהקצה השני, נוצר הבדל טמפרטורה במעגל. הפרש טמפרטורה זה יוצר הפרש פוטנציאל חשמלי, המכונה כוח אלקטרו-מוטורי (EMF), שניתן למדוד ולהשתמש בו כדי לקבוע טמפרטורה.

רכיבים של חיישן טמפרטורה של צמד תרמי

חיישן טמפרטורה של צמד תרמי מורכב מהרכיבים הבאים:

1. זוגות מתכת: צמד תרמי מורכב משתי מתכות שונות המחוברות זו לזו בנקודה, המכונה צומת המדידה. המתכות הנפוצות ביותר הן כרום-ניקל (כרומואל-אלומל) וברזל-קונסטנטן. לכל זוג מתכות יש עקומת מתח-טמפרטורה ייחודית, המאפשרת מדידת טווח רחב של טמפרטורות.

2. כבלים מאריכים: חוטי הארכה מחוברים לקצוות הצמד התרמי ומשמשים לשאת את אות המתח שנוצר על ידי הצמד התרמי למכשיר מדידה, כגון מדחום או לוגר נתונים. כבלים אלו עשויים מאותו חומר כמו הצמד התרמי כדי למנוע את הופעתו של צומת נוסף שעלול להשפיע על דיוק המדידה.

3. מַחבֵּר: המחבר הוא נקודת החיבור בין הכבלים המאריכים למכשיר המדידה. לרוב מדובר במחבר מסוג צמד תרמי, המאפשר חיבור קל ובטוח.

4. הגנה: בהתאם ליישום, ייתכן שהצמד התרמי ידרוש הגנה נוספת. לדוגמה, בסביבות אגרסיביות או רטט גבוהות, ניתן להשתמש במעטפת מגן כדי להגן על הצמד התרמי מפני נזק מכני או כימי.

עקרון הפעלה

כאשר קצה אחד של הצמד התרמי נחשף לטמפרטורה שונה מהקצה השני, נוצר הבדל טמפרטורה בצומת המדידה. הפרש טמפרטורה זה יוצר EMF במעגל התרמי, פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין שני הקצוות.

וכך, חברים, הגענו לסוף המאמר המרגש הזה על איך למדוד במדויק טמפרטורה באמצעות Arduino וחיישן צמד תרמי MAX6675 K. מי ידע שהאלקטרוניקה יכולה להיות כל כך חמה!

אני מקווה שעכשיו אתה מוכן יותר מתמיד למדוד את הטמפרטורה של הפרויקטים שלך בדיוק כמו מנתח. אבל היי! אל תשכח לפצות תמיד על הצומת הקר, שלמרות שזה נשמע כמו להקת רוק, הוא חיוני להשגת תוצאות אמינות.

אתה יודע, אם אתה רוצה להיות הגורו של מדידת טמפרטורה, אל תהסס להוציא את הארדואינו שלך ולממש את כל מה שלמדת כאן. ואם אתם מרגישים קר לגבי קונספט כלשהו, ​​זכרו שב-Polaridades אנחנו תמיד נהיה כאן כדי לחמם אתכם עם תוכן מעניין.

עד הפעם הבאה, חברים תרמיים, ושהמידות שלכם תמיד יהיו 'בפסגת המעלות'.