Kõrge temperatuuri regulaator K-tüüpi termopaaril. PIC16F676 - Termomeetrid - Disainid koju ja aeda. Temperatuuri mõõtmine termopaari ja AVR mikrokontrolleri abil Hiina termopaari termomeetri skeem

Otsustasin sisestada oma laminaatorisse termomeetri, K-tüüpi termopaari termomeetri. Et asi minu jaoks informatiivsem oleks, arvan, et hobiraadioamatöör ei saa rahul olla, kui sellisel seadmel põleb vaid kaks LED-i “POWER” ja “READY”. Ma kasvatan salli oma detailide jaoks. Igaks juhuks võimalusega pooleks lõigata (see on mõningane mitmekülgsus). Kohe toiteosa koht türistoril, aga kuni ma seda osa kasutan, on mul jootekolvi vooluring (kui ma nuputan, kuidas termopaar nõela külge kinnitada)

Laminaatoris on vähe ruumi (mehhanismid asetsevad väga tihedalt, saate aru Hiinast), kasutan väikest seitsme segmendi indikaatorit, aga see pole veel kõik, terve plaat ei mahu ka ära, siin tuli plaadi mitmekülgsus mugav, lõikasin selle kaheks (kui kasutada pistikut, sobib ülemine osa paljudele arendustele ur5kbyst korjamisel.)

Seadistasin selle, kõigepealt teen seda, nagu foorumis öeldakse, ma ei joota termopaari, seadsin selle väärtusele 400 (kuigi kui see parameeter on mälus, kaob see üksus)

Selline kontroller töötab teoreetiliselt kuni 999 ° C, kuid kodus sellist temperatuuri tõenäoliselt ei leita, kõige rohkem on see lahtine tuli, kuid sellel soojusallikal on tugev mittelineaarsus ja tundlikkus välistingimuste suhtes.

siin on tabeli näide.

ja ka selguse huvides

Seega on kontrolleri näitude seadistamise allika valimisel valik väike.

nuppudega ei mängita enam, kõike saab kokku korjata,
Kasutasin Hiina testri termopaari. Ja üks postitus foorumis soovitas mulle, et seda termopaari saab korrutada, selle pikkus on peaaegu pool meetrit, lõikasin maha 2 cm.

Valmistan trafo kivisöega keerates, pall tuleb välja ja kahest otsast täpselt nii, mööda vasktraati, et oma juhtmete külge hästi jootma

PIC16F676 Rakendus, jootmisjaam, kõrge temperatuuriga protsessi juhtimine jne. PID kütteelemendi juhtimisfunktsiooniga

Otsustasin sisestada oma laminaatorisse termomeetri, K-tüüpi termopaari termomeetri. Et asi minu jaoks informatiivsem oleks, arvan, et hobiraadioamatöör ei saa rahul olla, kui sellisel seadmel põleb vaid kaks LED-i “POWER” ja “READY”. Ma kasvatan salli oma detailide jaoks. Igaks juhuks võimalusega pooleks lõigata (see on mõningane mitmekülgsus). Kohe toiteosa koht türistoril, aga kuni ma seda osa kasutan, on mul jootekolvi vooluring (kui ma nuputan, kuidas termopaar nõela külge kinnitada)

Laminaatoris on vähe ruumi (mehhanismid asetsevad väga tihedalt, saate aru Hiinast), kasutan väikest seitsme segmendi indikaatorit, aga see pole veel kõik, terve plaat ei mahu ka ära, siin tuli plaadi mitmekülgsus mugav, lõikasin selle kaheks (kui kasutada pistikut, sobib ülemine osa paljudele arendustele ur5kbyst korjamisel.)

Seadistasin selle, kõigepealt teen seda, nagu foorumis öeldakse, ma ei joota termopaari, seadsin selle väärtusele 400 (kuigi kui see parameeter on mälus, kaob see üksus)

Selline kontroller töötab teoreetiliselt kuni 999 ° C, kuid kodus sellist temperatuuri tõenäoliselt ei leita, kõige rohkem on see lahtine tuli, kuid sellel soojusallikal on tugev mittelineaarsus ja tundlikkus välistingimuste suhtes.

siin on tabeli näide.
ja ka selguse huvides

Seega on kontrolleri näitude seadistamise allika valimisel valik väike.

nuppudega ei mängita enam, kõike saab kokku korjata,
Kasutasin Hiina testri termopaari. Ja üks postitus foorumis soovitas mulle, et seda termopaari saab korrutada, selle pikkus on peaaegu pool meetrit, lõikasin maha 2 cm.

Teen söega keerates trafo, pall tuleb välja ja kahte otsa täpselt nii, mööda vasktraati, et oma juhtmete külge oleks hea jootma.

Arduino kontrolleritega temperatuuri mõõtmise artiklite sari oleks puudulik, kui poleks lugu termopaaridest. Pealegi pole enam midagi kõrgete temperatuuride mõõtmiseks.

Termopaarid (termoelektrilised muundurid).

Kõik eelmiste tundide temperatuuriandurid võimaldasid mõõta temperatuuri vahemikus -55 ... + 150 °C. Kõrgemate temperatuuride mõõtmiseks on kõige levinumad andurid termopaarid. Nad:

• on äärmiselt lai temperatuuri mõõtmisvahemik -250 … +2500 °C;
• saab kalibreerida kõrge mõõtmistäpsuse jaoks, kuni viga ei ületa 0,01 ° C;
• tavaliselt madala hinnaga;
• peetakse usaldusväärseteks temperatuurianduriteks.

Termopaaride peamine puudus on vajadus üsna keerulise täppismõõturi järele, mis peaks pakkuma:

• madalate termo-EMF väärtuste mõõtmine kümnete ja mõnikord isegi mV ühikute ülemise väärtusega;
• külma ristmiku termo-EMF kompensatsioon;
• termopaari karakteristikute lineariseerimine.

Termopaaride tööpõhimõte.

Seda tüüpi andurite tööpõhimõte põhineb termoelektrilisel efektil (Seebecki efekt). Seetõttu on termopaari teine ​​nimi termoelektriline muundur.

Ühendatud erinevate metallide vahelises vooluringis tekib potentsiaalide erinevus. Selle väärtus sõltub temperatuurist. Seetõttu nimetatakse seda termo-EMF-iks. Erinevatel materjalidel on erinevad termo-EMF väärtused.

Kui vooluringis on erinevate juhtide ühendused (ristmikud) ühendatud rõngaks ja neil on sama temperatuur, siis termo-EMF summa on null. Kui juhtmete ristmikud on erineva temperatuuriga, siis nendevaheline potentsiaalide koguvahe sõltub temperatuuride erinevusest. Selle tulemusena jõuame termopaari ehitamiseni.

Kaks erinevat metalli 1 ja 2 ühes kohas moodustavad töötava ristmiku. Tööristmik asetatakse punkti, mille temperatuuri tuleb mõõta.

Külmad ristmikud on punktid, kus termopaari metallid ühenduvad teise metalliga, tavaliselt vasega. Need võivad olla arvesti klemmiplokid või vaskjuhtmed termopaarside jaoks. Igal juhul tuleb külma ristmiku temperatuuri mõõta ja seda mõõdetud temperatuuri arvutamisel arvesse võtta.

Termopaaride peamised tüübid.

Kõige laialdasemalt kasutatavad termopaarid on XK (chromel - kopel) ja XA (chromel - alumel).

Kuidas termopaariga praktiliselt temperatuuri mõõta. Mõõtmistehnika.

Termopaari nominaalne staatiline karakteristik (NSH) on esitatud kahe veeruga tabeli kujul: tööühenduse temperatuur ja termo-EMF. GOST R 8.585-2001 sisaldab erinevat tüüpi termopaaride NSH-d, mis on määratud iga kraadi jaoks. Selle saab PDF-vormingus alla laadida sellelt lingilt.

Temperatuuri mõõtmiseks termopaariga toimige järgmiselt.

• mõõta termopaari termo-EMF (E üldine);
• mõõta külma ristmiku temperatuuri (T cold junction);
• termopaari NSH tabeli järgi määrata külma ristmiku termo-EMF, kasutades külma ristmiku temperatuuri (E cold junction);
• määrata töötava ristmiku termo-EMF, st. lisage külma ristmiku EMF kogu termo-EMF-ile (E tööliite \u003d E tavaline + E külm ristmik);
• vastavalt NSH tabelile määrake tööristmiku temperatuur, kasutades tööristmiku termo-EMF-i.

Siin on näide sellest, kuidas ma mõõtsin jootekolvi otsa temperatuuri THA termopaari abil.

• Puudutasin töötavat ristmikku jootekolvi otsaga, mõõtsin pinget termopaari juhtmetest. Selgus, et 10,6 mV.
• Ümbritsev temperatuur, s.t. külma ristmiku temperatuur on ligikaudu 25 °C. Külmühenduse EMF tabelist GOST R 8.585-2001 K-tüüpi termopaari jaoks temperatuuril 25 °C on 1 mV.
• Töötava ristmiku termo-emf on 10,6 + 1 = 11,6 mV.
• Temperatuur samast tabelist 11,6 mV puhul on 285 °C. See on mõõdetud väärtus.

Peame rakendama sellise toimingute jada Arduino termomeetriprogrammis.

Arduino termomeeter kõrgete temperatuuride mõõtmiseks THA termopaari abil.

Leidsin termopaari TP-01A. Tüüpiline, laialdaselt kasutatav THA termopaar testrist. Ma kasutan seda termomeetris.

Pakendil olevad parameetrid on järgmised:

• tüüp K;
• mõõtepiirkond – 60 … + 400 °C;
• täpsus ±2,5% kuni 400 °C.

Mõõtepiirkond on ette nähtud klaaskiudkaabli jaoks. On olemas sarnane termopaar TP-02, kuid 10 cm sondiga.

TP-02 mõõtmise ülempiir on 700 °C. Niisiis töötame välja termomeetri:

• termopaari tüüpi ТХА jaoks;
• mõõtepiirkonnaga – 60 … + 700 °C.

Olles mõistnud programmi ja seadme skeemi, saate luua mis tahes tüüpi termopaaride arvesti mis tahes mõõtmisvahemikuga.

Termomeetri ülejäänud funktsionaalsus on sama, mis eelmise kolme õppetunni seadmetel, sealhulgas temperatuurimuutuste registreerimise funktsioon.

Seadet (vt joonist) saab kasutada temperatuuri mõõtmise automaatseks juhtimiseks kasvuhoonetes ja juurviljapoodides, kuivatuskappides ja elektriahjudes, samuti biomeditsiinilistel eesmärkidel. See tagab kõrge tundlikkuse ja mürakindluse, töörežiimide mugava juhtimise. Galvaanilise isolatsiooni olemasolu toite- ja juhtimisahelates muudab selle töökindlaks ja ohutuks. Võrgu sagedusega optroni sünkroniseerimissüsteem väldib lülitushäireid.

Seade koosneb kahest peamisest funktsionaalüksusest: elektroonilisest termostaadist ja digitaalsest arvestist. Termostaadi juhtsignaalid moodustatakse termopaarilt (TC) saadava pinge võrdluse alusel võrdluspingega.

Seadme peamised tehnilised omadused: juhitavate temperatuuride vahemik 0 kuni 200 või kuni 1200 °C, olenevalt kasutatavast andurist. Termomeetri viga ei ole suurem kui 1,5% mõõtmise ülemisest piirist; maksimaalne temperatuuri hoidmise täpsus kuni 0,05°С. Arvestada tuleb sellega, et TP-d kasutav süsteem on diferentsiaalne, s.t. pinge selle väljundis on võrdeline temperatuuride erinevusega termopaari ühendatud ja vaba otsa vahel.Seetõttu, kui kõrgetel kontrollitud temperatuuridel on välistemperatuuri kõikumiste mõju TC väljundpingele ebaoluline ja seda võib ignoreerida, siis kontrollitavate temperatuuride puhul alla 200 ° C tuleb rakendada täiendavaid kompensatsioonimeetmeid termopaari vabade otste temperatuuri muutmiseks. Maksimaalne koormuse lülitussagedus on 12,5 Hz, koormusvool kuni 0,1A ja täiendava triac-lüliti kasutamisel kuni 80 A pingel ~ 220 V, gabariidid 120x75x160 mm.

Trafo T1 sekundaarmähist (f) võetud vahelduvpinge 24 V võrgusagedusega (f) antakse läbi piirava takisti R21 transistori optroniilile U1, mille klemmile 5 moodustuvad taktimpulsid, eesmine millest praktiliselt langeb ajaliselt kokku nulli läbiva võrgupinge momentidega. Edasi suunatakse need impulsid seadme digitaalsele osale, mis analoogosast tulevate signaalide põhjal genereerib vastavad juhtsignaalid.

Seadme analoogosa on realiseeritud neljal K1401UD2 mikroskeemi op-amplil. TP-st eemaldatud pinget võimendab op-amp DA1.1 ja see suunatakse op-amp DA1.2 ... DA1.4 sisenditesse, mis toimivad komparaatoritena. Nende lülitusläve määravad võrdluspinged seatakse takistitega R8, R9, R11, R12, R14-R16. Tänu op-võimendi (DA 1.2-DA 1.4) tagasiside puudumisele ja nende suurele võimendusele on saavutatud seadme väga kõrge tundlikkus. Takistit R12 kasutatakse ülemise temperatuuriläve seadmiseks, mille juures koormus välja lülitatakse, ja takistit R9 kasutatakse temperatuuri erinevuse (Dt) seadistamiseks termostaadi ülemise ja alumise lülitusläve vahel. Kui Dt reguleerimine pole vajalik, on maksimaalse temperatuuri säilitamise täpsuse tagamiseks soovitatav paigaldada takisti R9 asemel hüppaja, samas kui takisti R8 saab vooluringist välja jätta. Elementide VD1-VD3, C1-SZ, R10 R13, R17 vooluringid takistavad negatiivse pinge läbimist digitaalsete mikroskeemide sisenditesse ja kõrvaldavad häired. Päästikute DD1.2, DD2.1, DD2.2 sünkroniseerimine toimub loenduri DD3 genereeritud impulsside abil. Tabelis selgitatakse juhtsignaalide genereerimise loogikat seadmes.

Stabiilses töörežiimis, kui objekti temperatuur vastab seatud temperatuurile, peab HL2 indikaator pidevalt põlema ja indikaatorid HL1, HL3 ei põle. Temperatuuri kõrvalekalded antakse märku indikaatorite HL1, HL3 kaasamisega. Nähtavuse suurendamiseks töötavad need vilkuvas režiimis. Nende indikaatorite juhtimiseks vajalikud impulsid genereeritakse loenduri dD3 väljunditel 5 ja 12. Päästiku DD1.2 viigust 9 läbi transistori VT1 emitteri järgija suunatakse signaal näidu- ja koormuse juhtimisahelatesse. Koormuse sunnitud väljalülitamine toimub lüliti SA1 abil, mis avab need ahelad. Koormuse juhtimiseks kasutatakse dinistori optroni U2, mis sisaldub VD2 silla diagonaalis. Maksimaalne lülitusvool selles teostuses on 0,1 A. Paigaldades täiendava seitsmekorruselise VS1 ja muutes vastavalt koormuse lülitusahelat, saab seda voolu suurendada 80 A-ni.

Temperatuuri mõõtmise funktsioonid ja ka selle väärtuse kuvamine on realiseeritud K572PV2 mikroskeemi alusel (sarnaselt ILC7107-ga). Selle ADC valik tuleneb võimalusest ühendada sellega LED-märke sünteesivaid indikaatoreid. LCD kasutamisel saate rakendada K572PV5. Kui nupp SB1 vabastatakse, antakse ADC-le pinge op-amp DA1.1 väljundist, pakkudes temperatuuri mõõtmise režiimi. Kui vajutate nuppu SB1, mõõdetakse muutuva takisti R12 pinget, mis vastab seadistatud kontrollläve temperatuurile.

Üksikasjad. Seade kasutab MLT-tüüpi fikseeritud takisteid, mis on häälestatud SP5-2 (R9, R15), muutuva SPZ-45 (R12), kondensaatoritega K73-17 (C11-C13), KT1 (C10), K53-1 ( C4-C7) tüüpi . Optronide AOUYU3V saab asendada AOU115V-ga. Indikaatorid HG1-HG4 tüüp SA08-11HWA saab asendada kodumaiste KLT-dega402.

Seadistamine seisneb termomeetri õigete näitude seadistamises takistiga R3 minimaalsel temperatuuril ja takistiga R4 - maksimaalsel temperatuuril. Takistite takistuste vastastikuse mõju välistamiseks tuleks seda reguleerimist mitu korda korrata. Korrektselt kokkupandud seade ei vaja täiendavat reguleerimist, takistiga R9 on vaja seadistada ainult vajalik Dt väärtus ja takistiga R15 - lubatud temperatuuri tõusu piir enne häire sisselülitamist.

Temperatuuriandurina saab kasutada pooljuhtdioodi. Viimase peamisteks eelisteks on odav hind ja tunduvalt väiksem inerts võrreldes integreeritud anduriga, mõõtetäpsus ulatub temperatuurivahemikus -50 kuni +125°C 0,2°C-ni. Seadme madalpinge osa toide toimub bipolaarsest stabilisaatorist, mille pinge on ± 5 V, mis on kokku pandud elementidele DA2-DA3, C4-C9. Optronidi U1 juhtimiseks kasutatakse pinget +12 V. Seadet on keelatud sisse lülitada ilma maanduseta. Seadmel on kõrge mürakindlus, mis võimaldab seda anduriga ühendavat liini märkimisväärse pikkusega. Seadme usaldusväärse töö tagamiseks ei tohiks seda siiski asetada kõrgsagedus- ja impulssvoolu kandvate toitejuhtmete lähedusse.

Kirjandus:

1. Anufriev L. Multimeeter BIS-is // Raadio.- 1986. Nr 4.- C. 34-38.

2. Suetin. V. Kodumajapidamise digitermomeeter// Raadio.- 1991. Nr 10. C.28-31.

3. V. S. Gutnikov, Integreeritud elektroonika mõõteseadmetes. - 2. väljaanne läbi vaadatud ja täiendav - L .: Energoato-mizdat, 1988.

Kuid saate selle ise kokku panna poole odavamalt.
Keda huvitab – tere tulemast kassi alla.

Alustame järjekorras.
Termopaar... nagu termopaar. Mõõdik täpselt, K-tüüpi, 0-800C

Saab korpusesse lõigata, on keermestatud osa, mis vabalt pöörleb. Läbimõõt 5,8 mm, samm 0,9–1,0 mm, sarnane M6 x 1,0 mm. Võtmed kätte 10 eest


Kõik on hästi, mida edasi teha? Arduino lugemiseks on vaja signaal (termoelektriline võimsus) teisendada digitaal- või analoogsignaaliks. See aitab meid. See on K-tüüpi termopaar-digitaalsignaali muundur, millel on meile sobiv liides.
Siit tuleb meie kangelane - (4,20 dollarit)


See maksis 4,10 dollarit, kuid seda partii enam pole (sama müüja).

Ühendame arduinoga, võite võtta lihtsa (5,25 dollarit, leiate selle odavamalt, siin näete täpselt seda)


Andmed kirjutatakse mälukaardile (ja saadetakse samal ajal porti), kasutades 1,25 dollarit.


Muide, ka liides on SPI. Kuid mitte kõik kaardid seda ei toeta. Kui see ei tööta, proovige esmalt teist.
Teoreetiliselt saab kõiki SPI-seadmete ridu (MOSI või SI, MISO või SO, SCLK või SCK), välja arvatud CS (CS või SS - kiibi valik), ühendada samade Arduino tihvtidega, kuid siis MAX6675 ei tööta. adekvaatselt. Seetõttu purustasin kõik erinevateks tihvtideks.
Sketš põhines mälukaartidega töötamise näitel.
Teek ja eskiis MAX6675 jaoks. MAX6675 juhtmestiku skeem:

#kaasa
#kaasa

int ühikud = 1; // Näidu temperatuuri ühikud (0 = F, 1 = C)
ujumisviga = 0,0; // temperatuuri kompenseerimise viga
ujuv temp_out = 0,0; // Väljundtemperatuuri muutuja

MAX6675 temp0(9,8,7,ühikut,viga);

Kehtetu seadistus()
{
Serial.begin(9600);
Serial.print("SD-kaardi lähtestamine...");

PinMode(10, VÄLJUND);
if (!SD.begin(10)) (
Serial.println("initsialiseerimine nurjus!");
tagastamine;
}
Serial.println("initsialiseerimine tehtud.");

// Kontrollige, kas fail data.csv on kaardil olemas, kui on, siis kustutage see.
if(SD.exists("temp.csv")) (
SD.remove("temp.csv");
}
// avatud fail. Pange tähele, et korraga saab avada ainult ühte faili,
// nii et teise avamiseks peate selle sulgema.
minuFail = SD.open("temp.csv", FAIL_KIRJUTAMINE); // kirjutamiseks avatud

if (minu fail) (
Serial.print("Kirjutamine temp.csv-sse...");
// sulgege fail:
myFile.close();
Serial.println("tehtud");
}
muu (


}

}
void loop ()
{

Temp_out = temp0.read_temp(5); // Lugege temp 5 korda ja tagastage keskmine väärtus vari

Aeg = aeg + 1; // Suurendage aega 1 võrra

MinuFail = SD.open("temp.csv", FAIL_KIRJUTA);

// kui fail avanes normaalselt, kirjutage sellele:
if (minu fail) (
// kirjutamisaeg
minuFail.print(aeg);
seeriatrükk(aeg);
// lisage semikoolon
minuFail.print(";");
serial print(";");
// temperatuuri ja reavahetuse kirjutamine
minuFail.println(temp_out);
Serial println(temp_out);
// sulgege fail:
myFile.close();
}
muu (
// ja kui see ei avane, printige veateade:
Serial.println("viga temp.csv avamisel");
}
viivitus(1000); // Oota sekund
}