Sensor Portenta e Termopar (com MAX6675)

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Sobre este projeto

aqui estou eu de novo com um novo artigo falando sobre a incrível experiência que tive com a placa Portenta Throne que tenho para explorar os conectores HD do Arduino Portenta e desta vez vou brincar um pouco com alguns sensores, especificamente com um sensor termopar que é um sensor comumente usado em aplicações industriais.

Sobre o tabuleiro do Trono, você pode conferir meu Post anterior relacionado aos detalhes de fabricação através deste link

O que você aprenderá com este instrutível:

Do que é feito um termopar e como funciona.
Os chips necessários para fazer a interface com um sensor industrial por meio de um MCU baseado em ttl.
Interprete os dados do sensor e exiba-os em qualquer monitor serial.

Chega de conversa, vamos apenas passar.

Suprimentos

Arduino Portenta

Sensor Termopar

Portenta Throne Board

Como funciona o sensor termopar

Vamos primeiro verificar como os sensores termopares funcionam, tal sensor serve para medir a temperatura, é basicamente feito de dois tipos diferentes de metais, unidos em uma extremidade, uma vez que a extremidade unida é aquecida, há uma tensão contínua que flui no circuito termoelétrico. Este valor de tensão muda em relação à mudança de temperatura.

Termopares comerciais estão disponíveis por alguns preços elevados e na maioria dos casos são intercambiáveis, por isso é fornecido com conector padrão, esses sensores podem medir uma ampla gama de temperaturas. Em contraste com a maioria dos outros métodos de medição de temperatura, os termopares são autoalimentados e não requerem nenhuma forma externa de excitação. A principal limitação dos termopares é sua precisão; erros de sistema inferiores a um grau Celsius (° C) podem ser difíceis de obter.

Mais detalhes sobre sensores termopar aqui

Anexei nas imagens acima a visão da câmera do microscópio digital do termopar que irei usar:)

Requisitos de hardware do sensor

Agora quais são os pinos da Portenta adequados para fazer as medições do sensor!

Para medir os sinais de tensão enviados pelo nosso sensor, devemos primeiro amplificá-los e depois convertê-los em dados digitais e depois interpretados pelo MCU! podemos fazer tudo através do MAX6675 circuito da Maxim integrado;

Lembro a você que coloquei dois MAX6675 ICs no esquema de placa da minha placa Throne que fiz para explorar os conectores HD do Arduino Portenta.

Considerando a ficha técnica do circuito, diz-se que o IC atua digitalizando o sinal de um sensor termopar tipo K, o chip possui uma porta de comunicação SPI simplificada e projetado para funcionar em conjunto com um microcontrolador externo, possui uma boa resolução de conversão e um faixa de medição de alta temperatura que pode chegar a 1024 ° C, o que o torna adequado para muitas aplicações industriais.

Você também pode encontrar a configuração esquemática apropriada para o layout do seu circuito.

Esquemático de volta ao nosso trono

Uma nota antes de avançar, eu usei o designer Altium para fazer o esquema da placa Throne e PCB e aqui voltamos para verificar os pinos conectados que usamos para estabelecer a comunicação SPI entre Portenta e MAX6675.

como o Portenta tem 6 portas SPI, optei por usar a primeira e a segunda portas para meus MAX ICs

Os pinos apropriados para a primeira porta estão localizados no segundo conector HD especificamente através dos pinos 38, 40 e 42. Acabei de usar o NetLabel em meu esquema para manter uma aparência organizada do layout schem, certifique-se de que você está usando o mesmo rótulo para a mesma rede.

Arrastei o segundo MAX IC para o esquema onde ele será conectado à segunda porta SPI localizada no primeiro conector HD através dos pinos 33, 59, 61

Não se esqueça de seguir a configuração recomendada da folha de dados que mostra a necessidade de um capacitor de desacoplamento de 0,1uF colocado na linha de alimentação do circuito MAX, eu também deixei cair dois terminais de cabeçote de parafuso onde eu pluguei o sensor termopar

Agora, no layout PCB, tente manter os capacitores de desacoplamento mais próximos das trilhas de alimentação o máximo possível.

A montagem de tal pacote de componentes não é muito difícil e você pode apenas fazer usando um ferro de solda e um pouco de fluxo

Pinos de conexão do sensor

Considere que o sensor tem uma polaridade definida portanto, basta seguir as instruções do fabricante para definir os fios positivo e negativo do seu sensor.

Colei a cabeça do sensor em minha placa quente de montagem para medir o aumento de temperatura;

Software e teste

Do lado do software, você pode notar que usei a biblioteca Max6675 da Adafuit.

Bastam os três pinos que usamos para a comunicação SPI então esta instância fará com que o Portenta interprete os dados do MAX6675 e os exiba através do monitor Serial.

Fiz upload do código para o meu Portenta e abri o monitor Serial e lá vamos nós, como vocês podem ver na imagem acima, os dados lidos para os valores de temperatura que continuam aumentando à medida que aumenta a temperatura da placa quente que confirmam que o SPI a comunicação foi conseguida com sucesso e o MAX IC tem sido explorado pelo nosso Portenta.

É isso para este pessoal do Porject, uma última coisa, certifique-se de que você está fazendo eletrônica todos os dias, era o Chris, até a próxima.

Código

Arquivo sem título

Arquivo sem título Arduino

 // este exemplo é de domínio público. aproveite! // www.ladyada.net/learn/sensors/thermocouple#include "max6675.h" int thermoDO =10; int thermoCS =8; int thermoCLK =9; MAX6675 termopar (thermoCLK, thermoCS, thermoDO); // int vccPin =3; // int gndPin =2; void setup () {pinMode (PC_7, OUTPUT); digitalWrite (PC_7, HIGH); atraso (500); digitalWrite (PC_7, LOW); atraso (500); Serial.begin (9600); // use pinos do Arduino // pinMode (vccPin, OUTPUT); digitalWrite (vccPin, HIGH); // pinMode (gndPin, OUTPUT); digitalWrite (gndPin, LOW); Serial.println ("teste MAX6675"); // espera que o chip MAX estabilize delay (500);} void loop () {// teste de leitura básico, basta imprimir a temperatura atual Serial.print ("C ="); Serial.println (termopar.readCelsius ()); Serial.print ("F ="); Serial.println (termopar.readFahrenheit ()); if (termopar.readCelsius ()> 30) digitalWrite (PC_7, HIGH); senão digitalWrite (PC_7, LOW); atraso (1000);}

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