Portenta y sensor de termopar (con MAX6675)

Acerca de este proyecto

aquí estoy de nuevo con un nuevo artículo hablando de la increíble experiencia que obtuve a través de la placa Portenta Throne que tengo que explorar los conectores HD de Arduino Portenta y esta vez jugaré un poco con algunos sensores, específicamente con un sensor de termopar que es un sensor de uso común en aplicaciones industriales.

Acerca del tablero del Trono, puede consultar mi publicación anterior relacionada con los detalles de creación a través de este enlace

Qué aprenderá de este instructivo:

• De qué está hecho un termopar y cómo funciona.
• Los chips necesarios para interactuar con un sensor industrial a través de una MCU basada en ttl.
• Interprete los datos del sensor y muéstrelos a través de cualquier monitor en serie.

Basta de hablar, simplemente terminemos.

Suministros

Arduino Portenta

Sensor de termopar

Tablero del Trono de Portenta

Cómo funciona el sensor de termopar

Primero revisemos cómo funcionan los sensores de termopar, dicho sensor está diseñado para medir la temperatura, básicamente está hecho de dos tipos diferentes de metales, unidos en un extremo una vez que el extremo unido se calienta, hay un voltaje continuo que fluye en el circuito termoeléctrico. Este valor de voltaje cambia en relación con el cambio de temperatura.

Los termopares comerciales están disponibles por unos precios elevados y en la mayoría de los casos es intercambiable, por eso se suministra con conector estándar, estos sensores pueden medir un amplio rango de temperaturas. A diferencia de la mayoría de los otros métodos de medición de temperatura, los termopares son autoalimentados y no requieren ninguna forma externa de excitación. La principal limitación de los termopares es su precisión; Los errores del sistema de menos de un grado Celsius (° C) pueden ser difíciles de lograr.

Más detalles sobre los sensores de termopar aquí

Adjunto en las imágenes de arriba la vista de la cámara del microscopio digital del termopar que usaré :)

Requisitos de hardware del sensor

¡Ahora qué pines Portenta son apropiados para tomar las medidas del sensor!

Para medir las señales de voltaje enviadas por nuestro sensor, primero debemos amplificarlo, luego convertirlo en datos digitales y luego intercalarlo con el MCU. podemos hacerlo todo a través del MAX6675 circuito de Maxim integrado;

Les recuerdo que coloqué dos MAX6675 Circuitos integrados en el esquema de la placa de mi placa Throne que hice para explorar los conectores HD de Arduino Portenta.

Teniendo en cuenta la hoja de datos del circuito, dice que el IC funciona para digitalizar la señal de un sensor de termopar tipo K, el chip tiene un puerto de comunicación SPI simplificado y está diseñado para funcionar en conjunto con un microcontrolador externo, tiene una buena resolución de conversión y un rango de medición de alta temperatura que podría alcanzar los 1024 ° C, lo que lo hace adecuado para muchas aplicaciones industriales.

También puede encontrar la configuración esquemática adecuada para el diseño de su circuito.

Esquema de respaldo a nuestro trono

Una nota antes de seguir adelante, usé Altium Designer para hacer el esquema de la placa Throne y la PCB y aquí volvemos a revisar los pines conectados que usamos para establecer la comunicación SPI entre Portenta y MAX6675.

dado que Portenta tiene 6 puertos SPI, elegí usar el primer y segundo puerto para mis MAX ICs

Los pines apropiados para el primer puerto están ubicados en el segundo conector HD específicamente a través de los pines 38, 40 y 42 Acabo de usar NetLabel en mi esquema para mantener una apariencia ordenada del diseño del esquema, asegúrese de que está usando la misma etiqueta para la misma red.

Arrastré el segundo MAX IC al esquema donde se conectará al segundo puerto SPI ubicado en el primer conector HD a través de los pines 33, 59, 61

No olvide seguir la configuración recomendada de la hoja de datos que muestra la necesidad de un condensador de desacoplamiento de 0.1uF colocado en la línea de alimentación del circuito MAX. También dejé caer dos terminales de cabezal de tornillo donde enchufo el sensor de termopar

Ahora, en el diseño de PCB, intente mantener los condensadores de desacoplamiento más cerca de las pistas de potencia tanto como sea posible.

El ensamblaje de dicho paquete de componentes no es tan difícil y puede hacerlo usando un soldador y algo de fundente

Pines de conexión del sensor

Tenga en cuenta que el sensor tiene una polaridad definida así que siga las instrucciones del fabricante para definir los cables positivo y negativo de su sensor.

Pegué el cabezal del sensor a mi placa calefactora de ensamblaje para medir el aumento de temperatura;

Software y prueba

En el lado del software, puede notar que utilicé la biblioteca Max6675 de Adafuit.

Todo lo que se necesita son solo los tres pines que usamos para la comunicación SPI, entonces esta instancia hará que Portenta interprete los datos del MAX6675 y los muestre a través del monitor serial.

Subí el código a mi Portenta, luego abrí el monitor Serial y aquí vamos, como puede ver en la imagen de arriba, los datos leídos para los valores de temperatura que siguen aumentando mientras la temperatura de la placa caliente aumenta lo que confirma que el SPI La comunicación se ha logrado con éxito y nuestro Portenta ha explorado el MAX IC.

Eso es todo para los chicos de Porject, una última cosa, asegúrese de estar haciendo electrónica todos los días, era Chris, nos vemos la próxima vez.

 // este ejemplo es de dominio público. disfrutar! // 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; configuración vacía () {pinMode (PC_7, SALIDA); escritura digital (PC_7, ALTA); retraso (500); digitalWrite (PC_7, BAJO); retraso (500); Serial.begin (9600); // usa pines Arduino // pinMode (vccPin, OUTPUT); digitalWrite (vccPin, HIGH); // pinMode (gndPin, SALIDA); digitalWrite (gndPin, BAJO); Serial.println ("prueba MAX6675"); // esperar a que el chip MAX estabilice el retardo (500);} void loop () {// prueba de lectura básica, simplemente imprima la temperatura actual Serial.print ("C ="); Serial.println (termopar.readCelsius ()); Serial.print ("F ="); Serial.println (termopar.readFahrenheit ()); if (termopar.readCelsius ()> 30) digitalWrite (PC_7, HIGH); más digitalWrite (PC_7, BAJO); retraso (1000);}