Это проект простого измерителя температуры на основе термопары. Термопара - это один из видов датчика температуры. Термопары стоят недорого и их диапазон измерении очень большой по сравнению с термисторами или цифровыми датчиками температуры. Однако из-за малого уровня выходного напряжения, обработка данных с термопары относительно сложна из-за необходимости предварительного усилителя высокой точности и надлежащих цепей компенсации. Но существуют некоторые термопары в которые уже встроены цепи обработки аналогового сигнала. Я разрабатывал свой карманный измеритель температуры на основе именно такой термопары.
Принцип работы
Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Термопара работает на основе этого эффекта. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом.
Железо
Термопара
Чтобы получить нужный уровень сигнала с выхода простой термопары необходимы высокоточный усилитель и цепи компенсации. Но уже сейчас доступны микросхемы, в состав которых входит термопара и высокоточный усилитель. Благодаря таким микросхемам термопары можно использовать с легкостью. Я выбрал микросхему MAX31855 от Maxim. Она содержит в себе и термопару, и усилитель и даже АЦП и выводит значение температуры в цифровом виде.
Последовательный выход
В этом проекте предусматривается так же последовательный выход данных. Можно подключаться напрямую к последовательному порту компьютера, но рекомендуется оптическая развязка.
Разьем
Я нашел у себя довольно-таки миниатюрный разьем типа "Папа", но я ни где не смог найти достаточно миниатюрную ответную часть к нему, так что я сделал ее прямо на плате. А вообще-то в данном проекте можно поставить практически любые подходящие по размерам разъемы.
Дисплей
Дисплей для этого проекта должен потреблять как можно меньше энергии. Но я не стал применять в этом проекте символьные ЖК дисплеи со встроенным контроллером из-за небольшого размера отображаемых на нем символов. А вот сегментные ЖК дисплеи отлично подходят. Я использовал именно такую ЖК-панель, иногда они так же используются в другое бытовой электронике. Он не имеет встроенного контроллера, так что для нее требуется внешний контроллер ЖК-дисплея. Рабочее напряжение у разных дисплеев разное. TWV1302W используемые в этом проекте управляются 3В. При использовании 5В ЖК-дисплея, требуется изменения в схеме
Источник питания
Измеритель температуры питается от одной LR1 батарейки через повышающий DC-DC преобразователь. Потребляемый ток всего 4 мА на 1,5В. Расчетное время работы от батареи составляет не менее 100 часов.
Схема
Программа
Принцип работы прошивки довольно-таки прост. Она считывает данные температуры от MAX31855 с интервалом 0,5 секунды и отображает их на ЖК-дисплее в фоновом режиме. Значение температуры также передается через последовательный порт (N81, 300 бит).
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
---|---|---|---|---|---|---|
U1 | МК AVR 8-бит | ATmega164P | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
U2 | Датчик температуры | MAX31855 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
U3 | XC9111C301MR | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Q1 | Биполярный транзистор | 2SA1300 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Q2-Q4 | Биполярный транзистор | 2SC2712 | 3 | Поиск в магазине Отрон | ||
D1 | Диод Шоттки | SB1003M3 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C1 | Электролитический конденсатор | 47 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
C2 | Электролитический конденсатор | 330 мкФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
С?, C3-C7 | Конденсатор | 100 нФ | 6 | Поиск в магазине Отрон | ||
С8 | Конденсатор | 10 нФ | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R1-R3, R5 | Резистор | 10 кОм | 4 | Поиск в магазине Отрон | ||
R4 | Резистор | 47 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R? | Резистор | 4.7 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
R6 | Резистор | 330 Ом | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
L1 | Катушка индуктивности | 100 мкГн | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
U4 | ЖК-панель | TWV1302W | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
LR1 | Батарея | 1.5 В | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||
Термопара | К-тип | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
SW1 | Кнопка тактовая | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- tctm.zip (8 Кб)
Комментарии (6) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
2. Данная микросхема измеряет только на одной термопаре, или же можно подключить несколько?
3. Каким образом можно считывать и записывать информацию с нескольких термопар сразу на компьютер? Есть какой-то софт?