Термопара термометр своими руками

Цифровой термометр с термопарой

В статье рассматривается простая схема цифрового термометра с модулем индикации, реализованном на микросхеме ТМ1637 и модулем преобразователя сигнала термопары в цифровой сигнал с использованием микросхемы МАХ6675. Внешний вид модулей на фото ниже.

%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D1%83%D0%BB%D0%B8 MAX6675 %D0%B8 %D0%A2%D0%9C1637

Схема цифрового амперметра представлена на рисунке 1.

%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%BE%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80 %D1%81 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%BE%D0%B9

Основой схемы является микроконтроллер PIC16F628A с залитой в него программой. Благодаря китайским партнерам схема, как можно заметить получилась весьма и весьма простой. Каждую секунду микроконтроллер считывает цифровой код реальной температуры по последовательному протоколу SPI. Программа считывания данных с микросхемы МАХ6675 микроконтроллером PIC на Ассемблере представлена в статье «Программа взаимодействия MAX6675 с микроконтроллером PIC».

MAX6675 Datasheet PDF

Далее из шестнадцати принятых бит программа выделяет нужные десять, преобразует числовое значение температуры в двоичном коде в двоично-десятичный код. Затем через табличные данные идет преобразование в семисегментный код, который передается в модуль индикации ТМ1637. Программа взаимодействия PIC контроллера с микросхемой ТМ1637 была рассмотрена в ранее опубликованной статье «Модуль TM1637 с PIC контроллером».

TM1637 Datasheet PDF

Вся схема питается стабилизированным микросхемой DA1 напряжением пять вольт. Трехвыводные однокристальные стабилизаторы с фиксированным напряжением пять бывают с разным максимальным входным напряжением, так что обратите на это внимание. Ток потребления термометра находится в пределах 15 миллиампер. Это вместе с током потребления индицирующего светодиода в модуле индикации ТМ1637. Этот светодиод находится на обратной стороне платы относительно индикатора. Для экономии энергии его можно исключить из схемы. При таком токе нагрузки в качестве микросхемы стабилизатора напряжения подойдет практически трехвыводной стабилизатор. Возможно, например, применение микросхемы LM78L05 в корпусе ТО-92. Ток нагрузки микросхемы – 100мА, а входное напряжение – 35 вольт.

LM78L05 Datasheet PDF

В случае применения радиоэлементов в корпусах SMD в качестве DA1можно применить стабилизатор из серии AMS1117. Максимальное входное напряжение этого стабилизатора ограничено величиной восемнадцать вольт.

AMS1117 Datasheet PDF

Все микросхемы устройства работают в импульсном режиме и паразитные пульсации питающего напряжения неизбежны, поэтому в целях улучшения фильтрации питающего напряжения и стабильности работы схемы, а также ее безотказной работы, в качестве конденсатора С1 стоит применить танталовый конденсатор. А конденсатор С2 при монтаже разместить непосредственно между выводами питания микроконтроллера.

%D0%92%D1%8B%D1%81%D0%BE%D0%BA%D0%BE%D1%82%D0%B5%D0%BC%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B0%D1%82%D1%83%D1%80%D0%BD%D1%8B%D0%B9 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80 %D0%BD%D0%B0 PIC %D0%B8 %D1%82%D0%B5%D1%80%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D0%B0%D1%80%D0%B5

Не думаю, что данная термопара рассчитана на измерение температуры +1023˚С (b’11 1111 1111’), хотя исходя из данных в документации, микросхема МАХ6675 имеет десяти разрядный АЦП. Я разогревал термопару газовой горелкой до +600˚С. Температура кипящей воды, измеренная данным термометром, составляла +102˚С. Я, думаю, для выпечки пирогов такой точности температуры вполне достаточно.

Успехов и удачи. К.В.Ю.

Источник

Термопара. Термометр сделаем сами

1m thermocouple sensor probe

3b8ef9
a05363

В сборе:
180757
246076

В работе:
4a19c8
На термопаре относительно много металла, поэтому она «заторможена». Кроме того пришлось значительно погрузить ее в лед, иначе до 0 не остывала
4f0a71
Подключение к ПК необязательно, достаточно подать 5V питания на ардуину. Устройство пишет данные на карточку в CSV и шлет в порт, поэтому можно мониторить состояние в реальном времени.

С 23C до 0C термопара остыла за 50 секунд. Обратно нагрелась за 6 минут.
Собственно, вот эти строки:
1;22.75
48;0.00
410;22.25
Из них понятен формат записи — время в секундах от старта; температура.
Сам файл TEMP.CSV
Да, температура отображается с шагом 0,25. Меня это устраивает.

/*
Схема подключения
* SD:
** MOSI — pin 11
** MISO — pin 12
** CLK — pin 13
** CS — pin 10

* MAX6675:
** MISO — pin 8;
** SCK — pin 7;
** CS — pin 9;

Основано на коде David A. Mellis, Tom Igoe, Gleb Devyatkin
habrahabr.ru/post/115176/
*/

int units = 1; // Units to readout temp (0 = F, 1 = C)
float error = 0.0; // Temperature compensation error
float temp_out = 0.0; // Temperature output varible

void setup()
<
Serial.begin(9600);
Serial.print(«Initializing SD card. »);

pinMode(10, OUTPUT);
if (!SD.begin(10)) <
Serial.println(«initialization failed!»);
return;
>
Serial.println(«initialization done.»);

// Проверяем, существует ли на карте файл data.csv, если существует, то удаляем его.
if(SD.exists(«temp.csv»)) <
SD.remove(«temp.csv»);
>
// открываем файл. заметьте, что только один файл может быть открыт за раз,
// поэтому вы должны закрыть этот, чтобы открыть другой.
myFile = SD.open(«temp.csv», FILE_WRITE); // открыть на запись

// если файл нормально открылся, запишем в него:
if (myFile) <
Serial.print(«Writing to temp.csv. »);
// закрываем файл:
myFile.close();
Serial.println(«done.»);
>
else <
// а если он не открылся, то печатаем сообщение об ошибке:
Serial.println(«error opening temp.csv»);
>

temp_out = temp0.read_temp(5); // Read the temp 5 times and return the average value to the var

Источник

Схема электронного термометра с выносным датчиком своими руками

На замену не совсем удобным аналоговым измерителям температуры, в основе работы которых лежит свойство жидкости расширяться и сжиматься, промышленность предложила дискретные устройства. Эти совсем несложные приборы обладают рядом неоспоримых преимуществ. Купить измеритель можно практически в любом магазине бытовой или климатической техники, но гораздо интереснее изготовить электронный термометр с выносным датчиком своими руками.

Суть устройства

Термометр, разговорный аналог — градусник, предназначен для измерения температуры окружающей среды. Первое устройство было изобретено в 1714 году немецким физиком Д. Г. Фаренгейтом. В основе своей конструкции он использовал прозрачную запаянную колбу, внутри которой находился спирт. После в качестве жидкости учёный применил ртуть. Но шкала аналогового измерителя, существующая и по сей день, была разработана лишь только через 30 лет шведским астрономом и метеорологом Андерс Цельсием. За начальные точки он предложил взять температуру тающего льда и кипения воды.

Интересным фактом является то, что изначально числом 100 была отмечена температура таяния льда, а за ноль взята точка кипения. Впоследствии шкалу «перевернули». По некоторым мнениям это сделал сам Цельсий, по другим — его соотечественники ботаник Линней и астроном Штремер.

Вскоре изготовление ртутных измерителей было широко налажено производством в промышленных масштабах. Со временем ртуть из-за своей ядовитости была заменена на спирт, а затем и вовсе был предложен новый тип устройства — цифровой. Сегодня, пожалуй, градусник стал неотъемлемым атрибутом любого жилища. По совету Всемирной организации здравоохранения была принята Минаматская конвенция, направленная на постепенный вывод из обихода ртутных градусников. Согласно ей в 2022 году использование ртути в измерителях будет полностью прекращено.

Поэтому из-за своих отличных характеристик термометр с цифровой схемой практически не имеет конкурентов. Предлагаемые в продаже спиртовые приборы проигрывают ему по точности и удобству восприятия данных.

Электронные модели могут располагаться в любом месте, ведь в контролируемом помещении необходимо расположить только небольшой датчик, подключённый к устройству. Этот тип используется во многих технологических процессах промышленности, например, строительных, аграрных, энергетических. С их помощью контролируется:

Принцип работы

Перед тем как непосредственно приступить к изготовлению электронного термометра, следует разобраться в принципе его действия и определиться, из каких узлов будет состоять конструкция. Промышленно выпускаемые электронные градусники различаются по своим размерам и назначению. Но все они построены на однотипном принципе действия.

Проводимость материала изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Основываясь на этом и проектируется схема электронного градусника. Так, чаще всего в конструкции применяется термопара. Это электронный прибор, стоящий из двух сваренных между собой металлов. На поверхности каждого из них имеется контактная площадка, подключённая к измерительной схеме. При нагревании или охлаждении контактов возникает термоэлектродвижущая сила, появление и изменение которой регистрируется платой электроники.

В устройствах нового поколения вместо термочувствительного элемента используется кремниевый диод. Полупроводниковый радиоэлемент, у которого наблюдается зависимость вольт-амперной характеристики от температурного воздействия. Иными словами, при прямом включении (направление тока от анода к катоду) значение падения напряжения на переходе изменяется в зависимости от нагрева полупроводника.

Всего же в конструкции простого термометра можно выделить пять блоков:

shema elektronnogo termometra

Особенности изготовления

sborka termometra svoimi

Человеку, увлекающемуся радиолюбительством, сделать электронный термометр своими руками по схеме не доставит трудностей, но в то же время обычному потребителю понадобится иметь хотя бы навыки паяния. Сегодня существует довольно много различных схем, отличающихся как сложностью повторения, так и дефицитностью радиодеталей.

При выборе схемы учитывают характеристики, которые она сможет обеспечить будущему измерительному устройству. В первую очередь — это диапазон измеряемых температур, а во вторую – погрешность. Конструктивно можно собрать проводную и беспроводную модель. При сборке второго типа используется радиомодуль, значительно удорожающий изделие.

Из-за использования чувствительных специализированных микросхем собирать навесным монтажом схему вряд ли получится. Поэтому предварительно изготавливается печатная плата. Делать её лучше из одностороннего фольгированного стеклотекстолита методом «лазерно-утюжной технологии».

Суть метода заключается в том, что с помощью, например, Sprint Layout, рисуется печатная схема устройства и распечатывается в зеркальном отображении в масштабе 1:1 на лазерном принтере. Затем, приложив отпечатанный рисунок изображением вниз к фольгированному слою, проглаживают чертёж разогретым утюгом. Из-за особенностей тонера изображение линий перенесётся на стеклотекстолит. Далее плата погружается в ванную с реактивом, например, FeCl3.

samostoyatelno sobrat termometr

В качестве индикатора можно использовать светодиодную матрицу, но лучше приобрести любой монохромный экран. Простой экран можно взять буквально за «копейки», например, подойдёт от старых системных блоков, выполненных в форм-факторе АТ. Если планируется конструкция с выносным датчиком, то неплохим вариантом будет использование шлейфа с диаметром проводника от 0,3 мм2, но в принципе подойдёт любой провод. При этом чем вынос датчика больше, тем большего сечения нужен и провод.

В схемотехнике некоторых термометров используются микроконтроллеры. Их применение позволяет упростить электрическую схему и повысить функциональность, но при этом требует навыков программирования и умения загружать прошивку. Для этого понадобится программатор, который можно также спаять самостоятельно, например, для LPT из пяти проводов.

Простой термометр

prostoy elektronnyy termometr

В качестве мультиметра можно использовать стрелочный или цифровой прибор. К датчику согласно схеме подключают источник питания. Например, КРОНу или три соединённых последовательно пальчиковых батарейки. Измеритель же подключают к клеммам V и COM и переводят в режим измерения температуры. Потребление датчика при работе не превышает 10 мкА.

Диапазон измерения мультиметра устанавливается на два вольта. Отображённый на экране результат и будет соответствовать измеряемой температуре. Последняя цифра в числе обозначает десятые доли градуса.

При желании устройство можно сделать двухканальным. Для этого дополнительно необходимо будет изготовить механический или электронный переключатель.

Цифровая схема

Одна из самых простых схем состоит всего из нескольких элементов. В основе конструкции лежит использование датчика, выдающего значение температуры в цифровом коде. Стоимость термодатчика LM 335 не превышает 50 центов, при этом после калибровки его точность измерения составляет от 0,3 ° до 1,5° C. Датчик может измерять температуру от — 40 ° до 100° C. Выпускается он в двух корпусах — TO-92 и SOIC. В качестве аналога можно использовать отечественную микросхему К1019ЕМ1.

При монтаже длина соединительных проводов может достигать пяти метров. Калибровка схемы осуществляется изменением напряжения, подаваемым на вывод один. Необходимое значение рассчитывается по формуле:

Uвых = Vвых1 * T / To, где:

Напряжение, формирующее выходной сигнал, зависит от температуры, поэтому питание, подающееся на датчик, должно осуществляться от источника тока. Собирается он на двух транзисторах КТ209 и не требует дополнительных настроек. Максимальный ток питания не превышает 5 мА. Увеличение выходного напряжения на 10 мВ соответствует приросту температуры на один градус.

Использование микроконтроллера

Применение в схеме самодельного термометра микроконтроллера подразумевает использование программы, управляющей его работой. В качестве микросхемы применяется ATmega8, а датчика температуры — DS18B20.

В схеме используется небольшое число радиодеталей. Она несложная и не нуждается после сборки в какой-либо наладке. Напряжение питания микроконтроллера составляет пять вольт. Для его стабилизации используется микросхема L7805. Транзисторы можно использовать любые с NPN структурой. В качестве индикатора подойдёт трёхразрядный сегментный дисплей с общим катодом.

shema elektronnogo termometra

При программировании все установки микроконтроллера оставляются заводскими, и фьюзы не изменяются. Затем к собранному термометру можно добавить ещё один датчик, а также часы. Но для этого необходимо будет обладать знаниями в программировании, чтобы дописать программный код.

Точный термометр

svoimi rukami sobrat elektronnyy

Применение в качестве датчиков полупроводниковых диодов и транзисторов характеризуется сложностью калибровки показаний, что в итоге приводит к погрешности результата измерений. Поэтому для получения точного результата в качестве измерителя применяется бифилярно намотанная катушка из тонкого проводника, размещённая в цилиндре, имеющем размеры порядка 4х20 мм.

Основой конструкции является микросхема ICL707 и светящийся индикатор. Питание можно подавать от любого источника с выходной амплитудой 12 В. На DA3 собран нормирующий преобразователь, изменяющий своё выходное напряжение в зависимости от сигнала, поступаемого с датчика.

Настройка заключается в выставлении на 36 ноге микросхемы напряжения, равного одному вольту. Делается это с помощью резисторов R3 и R4. Вместо датчика подключают резистор на 100 Ом. Изменением сопротивления R14 устанавливают нули на цифровом индикаторе. После чего устройство готово к измерениям.

Источник

Как сделать простую термопару (электричество из двух проволок)

1606306475 screenshot 7
1606306436 screenshot 8

Приветствую всех любителей помастерить, предлагаю к рассмотрению инструкцию по изготовлению простой термопары. Автор ее изготовил, чтобы проверить, какое напряжение и ток она сможет вырабатывать. При измерении у автора термопара выдала 50 мВ и показала ток примерно в 5 мкА.

Конечно, показания довольно скромные, но если таких термопар сделать много, можно соорудить небольшой тепловой генератор. К тому же такую термопару можно использовать в качестве датчика температуры. Собрано все просто, если самоделка вас заинтересовала, предлагаю изучить ее более детально!

Материалы и инструменты, которые использовал автор:

Список материалов:
— константан (проволока от низкоомного резистора ПЭВ-10);
— медная проволока.

Процесс изготовления самоделки:

Шаг первый. Добываем материалы
В качестве материала понадобится кусок медной проволоки, а также будет нужна проволока из резистора ПЭВ-10, подобная проволока встречается и в заграничных аналогах типа 1R00JSMT.

1606306367 screenshot 1
1606306355 screenshot 2

1606306409 screenshot 3

1606306445 screenshot 4

1606306437 screenshot 5

Шаг второй. Скрутка и сварка
Делаем скрутку из двух проволочек, а затем концы проволок нужно сварить. Для сварки автор использует турбозажигалку. Именно в месте сварке при нагревании будет возникать разница потенциалов и по проводникам начнет течь ток. В идеале, должна получиться капелька из двух сваренных металлов.

В завершении скрутку, наверное, нужно раскрутить, иначе будет возникать короткое замыкание.

1606306427 screenshot 6

1606306475 screenshot 7

Шаг третий. Испытания
Подключаем к проводникам мультиметр и разогреваем место сварки обычной зажигалкой. У автора на мультиметре появилось напряжение в 50 мВ, это максимальное напряжение, которое выдает одна скрутка.

Что касается тока, то у автора мультиметр показал 5мкА.

Источник

Термопара. Термометр сделаем сами

1m thermocouple sensor probe

3b8ef9
a05363

В сборе:
180757
246076

В работе:
4a19c8
На термопаре относительно много металла, поэтому она «заторможена». Кроме того пришлось значительно погрузить ее в лед, иначе до 0 не остывала
4f0a71
Подключение к ПК необязательно, достаточно подать 5V питания на ардуину. Устройство пишет данные на карточку в CSV и шлет в порт, поэтому можно мониторить состояние в реальном времени.

С 23C до 0C термопара остыла за 50 секунд. Обратно нагрелась за 6 минут.
Собственно, вот эти строки:
1;22.75
48;0.00
410;22.25
Из них понятен формат записи — время в секундах от старта; температура.
Сам файл TEMP.CSV
Да, температура отображается с шагом 0,25. Меня это устраивает.

/*
Схема подключения
* SD:
** MOSI — pin 11
** MISO — pin 12
** CLK — pin 13
** CS — pin 10

* MAX6675:
** MISO — pin 8;
** SCK — pin 7;
** CS — pin 9;

Основано на коде David A. Mellis, Tom Igoe, Gleb Devyatkin
habrahabr.ru/post/115176/
*/

int units = 1; // Units to readout temp (0 = F, 1 = C)
float error = 0.0; // Temperature compensation error
float temp_out = 0.0; // Temperature output varible

void setup()
<
Serial.begin(9600);
Serial.print(«Initializing SD card. »);

pinMode(10, OUTPUT);
if (!SD.begin(10)) <
Serial.println(«initialization failed!»);
return;
>
Serial.println(«initialization done.»);

// Проверяем, существует ли на карте файл data.csv, если существует, то удаляем его.
if(SD.exists(«temp.csv»)) <
SD.remove(«temp.csv»);
>
// открываем файл. заметьте, что только один файл может быть открыт за раз,
// поэтому вы должны закрыть этот, чтобы открыть другой.
myFile = SD.open(«temp.csv», FILE_WRITE); // открыть на запись

// если файл нормально открылся, запишем в него:
if (myFile) <
Serial.print(«Writing to temp.csv. »);
// закрываем файл:
myFile.close();
Serial.println(«done.»);
>
else <
// а если он не открылся, то печатаем сообщение об ошибке:
Serial.println(«error opening temp.csv»);
>

temp_out = temp0.read_temp(5); // Read the temp 5 times and return the average value to the var

Источник

Поделиться с друзьями
admin
Здоровая спина
Adblock
detector