Portenta- und Thermoelement-Sensor (mit MAX6675)

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CircuitMaker von Altium Circuit Maker

Über dieses Projekt

hier bin ich wieder mit einem neuen Artikel über die erstaunliche Erfahrung, die ich durch das Portenta Throne-Board gemacht habe, die HD-Anschlüsse von Arduino Portenta zu erkunden, und diesmal werde ich ein bisschen mit einigen Sensoren spielen, insbesondere mit einem Thermoelement-Sensor, der ist ein häufig verwendeter Sensor in industriellen Anwendungen.

Über das Throne-Board können Sie meinen vorherigen Beitrag zu den Herstellungsdetails über diesen Link lesen

Was Sie von diesem instructable lernen werden:

• Woraus ein Thermoelement besteht und wie es funktioniert.
• Die notwendigen Chips, um über eine ttl-basierte MCU mit einem Industriesensor verbunden zu werden.
• Interpretieren Sie die Sensordaten und zeigen Sie sie über einen beliebigen seriellen Monitor an.

Genug geredet, kommen wir einfach durch.

Zubehör

Arduino Portenta

Thermoelementsensor

Portenta Thronbrett

Funktionsweise des Thermoelementsensors

Lassen Sie uns zuerst die Funktionsweise von Thermoelement-Sensoren überprüfen, ein solcher Sensor soll die Temperatur messen, er besteht im Wesentlichen aus zwei verschiedenen Arten von Metallen, die an einem Ende miteinander verbunden sind Sobald das verbundene Ende erhitzt ist, fließt eine kontinuierliche Spannung im thermoelektrischen Kreis. Dieser Spannungswert ändert sich relativ zur Temperaturänderung.

Kommerzielle Thermoelemente sind für einige hohe Preise erhältlich und in den meisten Fällen austauschbar, deshalb wird es mit Standardstecker geliefert, diese Sensoren können einen weiten Temperaturbereich messen. Im Gegensatz zu den meisten anderen Methoden der Temperaturmessung sind Thermoelemente selbstversorgt und benötigen keine externe Erregung. Die Haupteinschränkung bei Thermoelementen ist ihre Genauigkeit; Systemfehler von weniger als einem Grad Celsius (°C) können schwer zu erreichen sein.

Weitere Details zu Thermoelementsensoren hier

Ich habe in den obigen Bildern die digitale Mikroskopkameraansicht des Thermoelements angehängt, das ich verwenden werde:)

Anforderungen an die Sensorhardware

Welche Portenta-Pins sind nun geeignet, um die Sensormaßnahmen zu ergreifen !

Um die von unserem Sensor gesendeten Spannungssignale zu messen, müssen wir sie zuerst verstärken, dann in digitale Daten umwandeln und dann von der MCU interpretieren! Wir können alles durch den MAX6675 erledigen Schaltung von Maxim integriert;

Ich erinnere Sie daran, dass ich zwei MAX6675 platziert habe ICs im Schaltplan meines Throne-Boards, die ich gemacht habe, um die HD-Anschlüsse von Arduino Portenta zu erkunden.

In Anbetracht des Schaltungsdatenblatts heißt es, dass der IC das Signal von einem Typ-K-Thermoelementsensor digitalisiert, der Chip über einen vereinfachten SPI-Kommunikationsport verfügt und für die Zusammenarbeit mit einem externen Mikrocontroller ausgelegt ist, er eine gute Umwandlungsauflösung hat und a Hochtemperaturmessbereich, der 1024 °C erreichen kann, wodurch es für viele industrielle Anwendungen geeignet ist.

Sie können auch den passenden Schaltplan für Ihr Schaltungslayout finden.

Backing to Our Throne Schema

Eine Anmerkung, bevor ich fortfahre, habe ich Altium Designer verwendet, um das Throne-Board-Schema und die PCB zu erstellen, und hier kehren wir zurück, um die verbundenen Pins zu überprüfen, die wir verwendet haben, um die SPI-Kommunikation zwischen Portenta und MAX6675 herzustellen.

Da Portenta 6 SPI-Ports hat, habe ich mich entschieden, den ersten und zweiten Port für meine MAX-ICs zu verwenden

Die entsprechenden Pins für den ersten Port befinden sich im zweiten HD-Anschluss speziell über die Pins 38, 40 und 42 Ich habe gerade das NetLabel in meinem Schaltplan verwendet, um ein geordnetes Aussehen des Schema-Layouts zu erhalten, stellen Sie sicher, dass Sie das gleiche Label verwenden für das gleiche Netz.

Ich habe den zweiten MAX-IC in den Schaltplan gezogen, wo er über die Pins 33, 59, 61 mit dem zweiten SPI-Port im ersten HD-Anschluss verbunden wird

Vergessen Sie nicht, die im Datenblatt empfohlene Konfiguration zu befolgen, die die Notwendigkeit eines 0,1uF-Entkopplungskondensators in der Stromleitung des MAX-Schaltkreises zeigt

Versuchen Sie nun im PCB-Layout, die Entkopplungskondensatoren so nah wie möglich an den Stromschienen zu halten.

Der Zusammenbau eines solchen Komponentenpakets ist nicht so schwierig und Sie können es einfach mit einem Lötkolben und etwas Flussmittel herstellen

Sensoranschlussstifte

Bitte beachten Sie, dass der Sensor eine definierte Polarität hat Folgen Sie also einfach den Anweisungen des Herstellers, um die Plus- und Minusleitungen Ihres Sensors zu definieren.

Ich habe den Sensorkopf auf meine Montageheizplatte geklebt, um den Temperaturanstieg zu messen;

Software und Test

Auf der Softwareseite können Sie feststellen, dass ich die Max6675-Bibliothek von Adafuit verwendet habe.

Alles was es braucht sind nur die drei Pins, die wir für die SPI-Kommunikation verwendet haben, dann wird diese Instanz Portenta dazu bringen, die MAX6675-Daten zu interpretieren und sie über den seriellen Monitor anzuzeigen.

Ich habe den Code auf meine Portenta hochgeladen, dann den seriellen Monitor geöffnet und los geht's, wie Sie im obigen Bild sehen können, die gelesenen Daten für die Temperaturwerte, die so lange ansteigen, wie die Temperatur der Heizplatte steigt, was bestätigt, dass der SPI Kommunikation wurde erfolgreich durchgeführt und der MAX IC wurde von unserem Portenta erforscht.

Das war's für diese Porject-Leute, eine letzte Sache, stellen Sie sicher, dass Sie jeden Tag Elektronik machen, es war Chris, bis zum nächsten Mal.

Code

• Unbenannte Datei

Unbenannte DateiArduino

// dieses Beispiel ist gemeinfrei. Viel Spaß!// www.ladyada.net/learn/sensors/thermocouple#include "max6675.h"int thermoDO =10;int thermoCS =8;int thermoCLK =9;MAX6675 Thermoelement (thermoCLK, thermoCS, thermoDO);// int vccPin =3; // int gndPin =2; Void setup () {pinMode (PC_7, OUTPUT); digitalWrite (PC_7, HOCH); Verzögerung (500); digitalWrite (PC_7, LOW); Verzögerung (500); Serial.begin (9600); // Arduino-Pins verwenden // PinMode (vccPin, OUTPUT); digitalWrite (vccPin, HIGH); // PinMode (gndPin, OUTPUT); digitalWrite (gndPin, LOW); Serial.println ("MAX6675-Test"); // warten, bis sich der MAX-Chip stabilisiert. Serial.println (thermocouple.readCelsius()); Serial.print("F ="); Serial.println (thermocouple.readFahrenheit()); if(thermocouple.readCelsius()>30) digitalWrite(PC_7, HIGH); sonst digitalWrite (PC_7, LOW); Verzögerung(1000);}

Schaltpläne