Integrando Sensor Termopar com Arduino Portenta H7 usando CI MAX6675

Componentes e Materiais

Arduino Portenta H7	×1
Acessório de Teste, Termopar e Adaptador	×1
Breakout Termopar SparkFun – MAX31855K	×1

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• CircuitMaker by Altium

Sobre Este Projeto

Neste tutorial, percorro a conexão de um termopar de alta temperatura ao Arduino Portenta H7, aproveitando o conversor termopar-para-digital MAX6675. As portas SPI duplas do Portenta fornecem uma interface robusta, e o MAX6675 entrega resolução de 12 bits até 1024 °C — ideal para monitoramento de grau industrial.

O Que Você Aprenderá

• Como um termopar gera tensão e como essa tensão varia com a temperatura.
• Selecionar e ligar um CI MAX6675 ao barramento SPI do Portenta H7.
• Interpretar dados do sensor na Arduino IDE e visualizá-los no Monitor Serial.

Materiais

• Arduino Portenta H7
• Termopar Tipo-K (via breakout SparkFun MAX31855K)
• Placa Portenta Throne (PCB customizada com headers SPI duplos)
• Capacitores de desacoplamento 0,1 µF padrão
• Bloco de terminal de parafuso 4 pinos para inserção do sensor

Como Funcionam Sensores Termopar

Um termopar consiste de dois metais diferentes unidos em uma extremidade. Quando essa junção é aquecida, uma tensão termoelétrica é gerada proporcional à diferença de temperatura entre a junção e a extremidade de referência. Como a tensão é minúscula — tipicamente alguns milivolts — ela deve ser amplificada e digitalizada antes que um microcontrolador possa lê-la.

Termopares Tipo-K, feitos de cromel e alumel, são a escolha mais comum para sensoriamento de temperatura industrial. Cobrem –200 °C a 1260 °C com precisão típica de ±1 °C quando pareados com conversor adequado como o MAX6675.

Requisitos de Hardware do Sensor

Para operação confiável, o MAX6675 deve ser alimentado do mesmo rail de 3,3 V do Portenta H7, e um capacitor de desacoplamento 0,1 µF deve ser colocado o mais próximo possível do pino VCC do CI. Os fios do termopar devem ser inseridos nos terminais de parafuso dedicados na breakout board, respeitando polaridade (vermelho = positivo).

Voltando ao Nosso Esquemático Throne

Usando Altium Designer, roteie os dois barramentos SPI disponíveis do Portenta para os CIs MAX6675 na placa Throne customizada. A primeira interface SPI (pinos 38, 40, 42 no conector HD 2) serve ao primeiro MAX6675, enquanto a segunda (pinos 33, 59, 61 no conector HD 1) alimenta o segundo CI. O design segue recomendações do datasheet do MAX6675 para largura de trilha e posicionamento de desacoplamento.

A montagem é direta — solde os MAX6675s e capacitores de desacoplamento com ferro de precisão, então fixe o termopar na breakout usando os terminais de parafuso.

Pinos de Conexão do Sensor

Ao ligar o termopar, observe as marcas de polaridade do fabricante: fio vermelho é +, fio preto é –. Conecte o sensor aos terminais de parafuso da breakout, então ligue os pinos VCC, GND, DO, CS e SCK da breakout aos headers correspondentes do Portenta conforme mostrado no esquemático.

Software e Teste

O sketch Arduino usa a biblioteca MAX6675 da Adafruit para comunicar via SPI. Após inicializar o LED onboard (PC_7) para feedback visual, o programa imprime leituras em Celsius e Fahrenheit a cada segundo.

Uma vez o sketch carregado, o Monitor Serial exibe aumento constante de temperatura conforme a chapa quente aquece o termopar — confirmando comunicação SPI bem-sucedida e conversão precisa.

Isso conclui o projeto. Experimentação contínua com sensores e I/O versátil do Portenta aprofundará suas habilidades embarcadas. Boa hacking!

Código

Arquivo Sem Título (Arduino)

// Exemplo domínio público – demo rápido MAX6675
// Fonte: www.ladyada.net/learn/sensors/thermocouple
#include "max6675.h"

// Pinos SPI no Portenta H7 (ajuste conforme necessário)
const uint8_t thermoCLK = 9;
const uint8_t thermoCS = 8;
const uint8_t thermoDO = 10;

MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO);

void setup() {
  pinMode(PC_7, OUTPUT); // LED onboard
  digitalWrite(PC_7, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(PC_7, LOW);
  delay(500);
  Serial.begin(9600);
  Serial.println("MAX6675 test");
  delay(500); // permite chip estabilizar
}

void loop() {
  float tempC = thermocouple.readCelsius();
  float tempF = thermocouple.readFahrenheit();
  Serial.print("C = ");
  Serial.println(tempC);
  Serial.print("F = ");
  Serial.println(tempF);
  // Pisca LED quando temperatura excede 30 °C
  digitalWrite(PC_7, tempC > 30 ? HIGH : LOW);
  delay(1000);
}

Esquemáticos

Veja o esquemático completo e layout da PCB nos arquivos PDF anexos.