آموزش اتصال ترموکوپل نوع K به آردوینو (با آمپلی فایر MAX6675)

در این آموزش، نحوه خواندن دما با استفاده از ترموکوپل نوع K با آمپلی فایر MAX6675 و برد آردوینو را یاد خواهید گرفت. ترموکوپل نوع K نوعی سنسور دما با محدوده اندازه گیری گسترده مانند -200 درجه سانتیگراد تا 1350 درجه سانتیگراد (326- تا 2300 درجه فارنهایت) است.

این آموزش نحوه ارتباط ترموکوپل نوع k با برد آردوینو، نصب کتابخانه مورد نیاز و استفاده از یک کد ساده برای نمایش مقادیر سنسور در مانیتور سریال را پوشش می دهد.

ترموکوپل نوع K چیست؟

ترموکوپل وسیله ای است که از دو رسانای الکتریکی مختلف تشکیل شده است که یک اتصال الکتریکی حرارتی را تشکیل می دهند. تغییر دما در محل اتصال ولتاژ کمی اما قابل اندازه گیری در محل اتصال مرجع ایجاد می کند که می توان از آن برای محاسبه دما استفاده کرد.

یک ترموکوپل می تواند از فلزات مختلفی ساخته شود. فلزات مورد استفاده بر محدوده ولتاژ، هزینه و حساسیت تأثیر می گذارد. ترکیبات فلزی استاندارد شده ای وجود دارد که منجر به انواع مختلف ترموکوپل می شود: B، E، J، N، K، R، T و S.

آموزش ما در مورد ترموکوپل نوع k است. ترموکوپل نوع k از هادی های کروم و آلومل ساخته شده و دارای محدوده دمایی 200- تا 1260 درجه سانتیگراد (326- تا 2300 درجه فارنهایت) است.

آمپلی فایر MAX6675

برای دریافت دما از ترموکوپل به تقویت کننده ترموکوپل نیاز داریم. دمای خروجی از تقویت کننده ترموکوپل به ولتاژ خوانده شده در اتصال مرجع بستگی دارد. ولتاژ در محل اتصال مرجع به اختلاف دما بین اتصال مرجع و اتصال حرارتی بستگی دارد. بنابراین، ما باید دما را در محل اتصال مرجع بدانیم.

ترموکوپل MAX6675 با یک سنسور دما برای اندازه گیری دما در محل اتصال مرجع (مرجع جبران سرما) ارائه می شود و ولتاژ کوچک را در محل اتصال مرجع تقویت می کند تا بتوانیم آن را با استفاده از میکروکنترلرهای خود بخوانیم. تقویت کننده MAX6675 با استفاده از پروتکل ارتباطی SPI با میکروکنترلر ارتباط برقرار می کند و داده ها با وضوح 12 بیت خروجی می شوند.

معمولاً می توانید یک پک با ترموکوپل نوع k و آمپلی فایر MAX6675 تهیه کنید. در اینجا لیستی از ویژگی های MAX6675 آمده است. برای توضیحات بیشتر، لطفاً به دیتاشیت MAX6675 مراجعه کنید.

• تبدیل دیجیتال خروجی ترموکوپل نوع k
• جبران اتصال سرد
• رابط سریال ساده سازگار با SPI
• محدوده ولتاژ کاری: 3.0 تا 5.5 ولت
• محدوده دمای کارکرد: -20 تا 85 درجه سانتیگراد
• دما را با دقت 0.25 درجه سانتیگراد اندازه گیری میکند.
• اجازه می دهد تا 1024 درجه سانتیگراد (1875 درجه فارنهایت) را بخوانید.

اتصال آمپلی فایر MAX6675 به آردوینو

همانطور که قبلا ذکر شد، MAX6675 با استفاده از پروتکل ارتباطی SPI با یک میکروکنترلر ارتباط برقرار می کند.

نحوه اتصال ترموکوپل به آردوینو

در این بخش، نحوه دریافت دما از ترموکوپل نوع k را یاد خواهید گرفت. ما یک مثال ساده را به شما نشان خواهیم داد که دما را می خواند و آن را در نمایشگر سریال Arduino IDE نمایش می دهد.

قطعات مورد نیاز

برای تکمیل این آموزش به قطعات زیر نیاز دارید:

• ترموکوپل نوع K با آمپلی فایر MAX6675
• برد آردوینو
• سیم های جامپر (ماده به نر)

همانطور که در شماتیک زیر نشان داده شده است، تقویت کننده MAX6675 را به آردوینو متصل کنید.

همچنین می توانید اتصالات را طبق جدول زیر را دنبال کنید.

کد آردوینو دریافت دما از ترموکوپل نوع K

کتابخانه های مختلفی برای دریافت دما از ترموکوپل نوع K با استفاده از تقویت کننده MAX6675 وجود دارد. ما از کتابخانه max6675 Adafruit استفاده خواهیم کرد.

مراحل بعدی را برای نصب کتابخانه در Arduino IDE خود دنبال کنید:

Arduino IDE خود را باز کنید و به Sketch > Include Library > Manage Libraries بروید.

“max6675” را در کادر جستجو جستجو کنید و کتابخانه را از Adafruit نصب کنید.

کد کامل در فایل دانلودی انتهای صفحه قرار داده شده است. در اینجا قسمت های مختلف کد را توضیح میدهیم. دریافت دما از ترموکوپل K-Type با آردوینو بسیار ساده است. این کتابخانه نمونه ای ارائه می دهد که دما را دریافت می کند و نتایج را روی نمایشگر سریال Arduino IDE نمایش می دهد.

ابتدا کتابخانه max6675.h را اضافه کنید.

#include "max6675.h"

پایه هایی را که با آمپلی فایر ترموکوپل MAX6675 ارتباط دارند را تعریف کنید.

int thermoDO = 12; 
int thermoCS = 15; 
int thermoCLK = 14;

یک آبجکت MAX6675 به نام ترموکوپل روی پین هایی که قبلا تعریف کردیم ایجاد کنید.

MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO);

در setup()، مانیتور سریال را با نرخ باود 9600 مقداردهی کنید.

Serial.begin(9600);

در loop() دما را می خوانیم و آن را در مانیتور سریال نمایش می دهیم. این کتابخانه روشی برای خواندن دما بر حسب سانتیگراد و روشی برای خواندن دما بر حسب درجه فارنهایت ارائه می دهد.

• thermocouple.readCelsius(): دما را بر حسب درجه سانتیگراد برمی گرداند.
• thermocouple.readFahrenheit(): دما را بر حسب درجه فارنهایت برمی گرداند.

خطوط زیر دما را خوانده و در مانیتور سریال نمایش می دهد.

Serial.print("C = "); 
Serial.println(thermocouple.readCelsius()); 
Serial.print("F = "); 
Serial.println(thermocouple.readFahrenheit());

همانطور که می بینید، کد دریافت دما با استفاده از ترموکوپل نوع K با تقویت کننده MAX6675 بسیار ساده است.

کد را روی برد آردوینو خود آپلود کنید. فراموش نکنید که بردی را که استفاده می کنید در Tools > Board انتخاب کنید و پورت COM که برد شما به آن متصل است را در Tools > Port انتخاب کنید.

پس از آپلود کد، مانیتور سریال را با نرخ باود 9600 باز کنید.

دماهای جدید در هر ثانیه بر روی مانیتور سریال نمایش داده می شود.

در این آموزش نحوه خواندن دما با استفاده از ترموکوپل نوع k با آمپلی فایر MAX6675 را یاد گرفتید. ترموکوپل‌ ها محدوده اندازه‌گیری دما گسترده‌ ای دارند و به شما امکان می‌ دهند دما های بسیار بالا را در هنگام استفاده از ترموکوپل نوع k با MAX6675 تا 1024 درجه سانتی‌گراد (1875 درجه فارنهایت) بخوانید.

برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود