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耐磨热电偶,铂铑热电偶,铠装热电偶,K型热电偶

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使用MAX31855和PICAXE测量热电偶温度的集成电路实验研究

来源:www.chems4you.com作者:发表时间:2016-11-09

使用MAX31855和PICAXE测量热电偶温度

热电偶基础
        测量温度有几个选择:热敏电阻,硅器件和电阻温度检测器只是三个例子。最古老和最简单的是热电偶,它也是这个项目中使用的设备。

        热电偶仅仅是两种不同金属的结,并且基于这样的事实,即这种金属结产生与温度成比例地变化的电压。温度越高,电压将越高。互联网上充满了对这种现象的描述,称为Seeback效应,因此没有必要在这里停留。

        然而,重要的是,热电偶的简单性 - 两根导线结合在一起 - 增加了其在高温测量中的可用性。金属的选择影响温度升高到电压增加比,并且使用几种不同的金属组合来产生热电偶以利用该特性。热电偶类型通过使用字母表中的字母来表示所使用的金属组合。其中最常见的是“K”型热电偶,这是本项目中使用的类型。

        使用热电偶的显着困难在于电压变化非常小,因此难以正确地转换为实际温度。另外,不仅需要确定由热电偶测量的介质的温度,而且还需要确定正在读取电压的位置处的环境温度。有这两个问题的解决方案,一些最好的解决方案是基于专门的集成电路。
 

MAX31855
        MAX31855集成电路是Maxim Integrated的产品。这个小宝石不仅从热电偶读取电压,放大它,并执行模拟到数字转换,但它还提供内置冷端补偿。不幸的是,许多爱好者,MAX31855只能作为SOIC-8封装的表面贴装器件(SMD)。因此,诸如Digi-Key和Adafruit这样的中断模块的普及性很高。这样的模块的成本可能对一些有点,如果这包括你,还有一个更便宜的选择:买一个裸芯片,并焊接到一个突破(也称为转换器)板。这样的板的示例在下面的照片中示出;单击照片获得较大图像。

        如您所见,PCB设计为接受SOIC-8 SMD,并将其连接延伸到DIP(双列直插式引脚)配置的引脚插座。

        组装分线板并不困难,如果你有一个体面的烙铁和中等(或更好)的技能。确保您检查引脚以连接分线板上的连接;许多是像这里所示的,但你的可能是不同的。

        将两个4针插头插入无焊面包板,如下图第一张所示;一个标题应位于面包板中心的通道的每一侧。然后将分线板放在插头上,如图所示,并将所有八个插头引脚焊接到PCB。 (小心不要对您的无焊面包板施加过多的热量,或者更好地使用旧的牺牲面包板。)

        一旦插头引脚焊接到位,如图所示定位MAX31855 IC,并将一个引脚(只有一个)焊接到分线板;左边的照片显示MAX31855的引脚8在正确的位置。检查您的工作,如果需要重新定向IC;一旦你确定每个引脚对准到正确的焊盘,焊接剩余的七个引脚。你的程序集应该看起来像下面的照片。

电路
        该项目的电路不复杂,这要归功于MAX31855的广泛功能以及令人惊叹的PICAXE-08M2微控制器的使用。除了这两个集成电路之外,您还需要一个用于PICAXE的编程电路,一个合适的IDE,一个串行LCD和一个与此类似的K型热电偶。原理图如下图所示。点击它为一个更大的版本。此外,您需要一个良好过滤和调节的3.3VDC电源,如这一个;在一个捏,两个碱性单电池串联也会做。


        如果使用MAX31855模块,只需按上图所示连接实际IC引脚,即可正常工作。

 
大会
        为了实验和开发目的,建议在无焊面包板上进行施工。这样的组件如下所示;请注意,照片中的线颜色对应于上图所示的原理图上的名称。一旦你对设计感到满意,并且想要更永久的东西,你可能想要建立一个perfboard版本或为电路设计一个PCB。


代码
        此项目的代码如下所示,可供下载。虽然它很好的评论,一些额外的解释可能是有帮助的。

MAX31855能够使用SPI(串行外设接口)通信,但PICAXE-08M2不支持。但是,可以使用“bit-banging”将数据从31855传输到08M2。这种用于测量探针温度的方法包括线36至41.在16次迭代中的每一次迭代中,一位串行数据被传送到PICAXE中并作为字变量存储在位置w1中。同样,环境温度在线43至48中移动并存储在位置w0中。
使用这两个字变量单元(w0和w1)可以单独访问每个字中的16位。请参见MAX31855数据表的第64,72,76和80行以及第10页。
行50和51使用逻辑移位来在显示之前丢弃不需要的比特。
所有的serout命令都格式化为使用LCD117串行到并行适配器和一个4行20字符的LCD。如果使用不同的显示设置,则需要相应地修改代码。
这个项目不需要,并且代码不支持测量负的温度。如果热电偶或环境传感器遇到低于0°C的温度,将显示错误信息,但不会造成危害。见第53-57行。
MAX31855还包括检测热电偶何时断开,对地短路或短路到+ V的能力。任何三个故障条件将导致在显示器上的适当通知。见第69-87行。

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