Промышленный цифровой термометр — проект полной электроники с исходным кодом

Здесь представлен 4-значный промышленный Цифровой термометр на базе микроконтроллера ATmega16 (MCU), способный измерять температуру до 1024°C.

Обычные термометры имеют ограниченный диапазон измерения и могут легко выйти из строя при очень высоких температурах. Поэтому термопары используются в промышленности для измерения очень высоких температур. В этой схеме используется термопара K-типа вместе с микросхемой MAX6675 для измерения температуры.

ИС MAX6675 имеет встроенную компенсацию холодного спая (то есть опорную нулевую температуру) и оцифровывает сигнал термопары К-типа. Он преобразует сигнал в цифровой (двоичный) с точностью до 0,25°С. Температура отображается на четырех 7-сегментных дисплеях (с общим анодом) без десятичной точки.

Основной принцип термопары заключается в том, что if два спая подвергаются воздействию двух разных температур, между двумя спаями двух разнородных металлических проводов генерируется ЭДС. Термопары типа К позволяют измерять температуру до 1300°С и широко используются в промышленности для измерения температуры печей, нагревателей и т.п.

Цепь и работа

Принципиальная схема промышленного цифрового термометра представлена на рис. 1. В его состав входят ATmega16 MCU (IC2), преобразователь MAX6675 (IC3), 5 В. стабилизатор напряжения 7805 (IC1), четыре 7-сегментных дисплея (DISP1-DISP4) и несколько других компонентов.

Цепь генерирует сигнал тревоги посредством зуммера, и реле включается при достижении заранее определенного значения температуры. Таким образом, данная схема регулирует отопительный прибор, включая или выключая его через реле. Источник тепла подключается между контактами COM и NC реле.

Вы также можете подключить вытяжной вентилятор между контактами COM и NO реле. При нормальной работе реле будет управлять главным реле (т. е. высокоточным реле/реле удержания), которое управляет подачей топлива или другими входными сигналами печи/нагревателя.

Программное обеспечение

Код прошивки (MAX6675thermo-meter.c) написан на языке C и скомпилирован с помощью AVR Studio. Сгенерированный шестнадцатеричный код записывается в ATmega16 с помощью подходящей платы программатора AVR.

Первоначально, когда схема включена, программа заставляет светиться все четыре дисплея в качестве самопроверки. Затем на дисплеях отображается значение аварийной температуры для while. После этого температура отображается постоянно. Пока модуль MAX6675 фиксирует значение температуры, светодиод 2 непрерывно мигает.

Схема определяет состояние разомкнутого контура через дисплеи. Если термопара неправильно подключена к MAX6675, отобразится сообщение OPE. Если в модуле MAX6675 возникла ошибка, отобразится Err.

Создание и тестирование

Схема промышленного цифрового термометра PCB представлена на рис. 2, а схема его компонентов — на рис. 3. После сборки схемы на PCB подключите батарею 12 В к клемме BATT.1.

Загрузите PDF-файлы PCB и компоновки компонентов: Нажмите здесь

Чтобы изменить сигнал тревоги или текущее значение температуры, нажмите switch S1 (сигнал тревоги) или S2 (регулировка) соответственно. Если все четыре дисплея (DISP1–DISP4) начинают мигать, а светодиод LED2 перестает мигать, это означает, что система находится в режиме редактирования.

Теперь нажмите S3 для увеличения значения и S4 для уменьшения. Значение сигнала тревоги будет меняться с шагом в 10 единиц, а температура — с шагом в одну единицу. Если ни одна кнопка не будет нажата более 10 секунд, текущее отображаемое значение будет сохранено в EEPROM из MCU, а система выйдет из режима редактирования и отобразит текущее значение температуры.

Во время тестирования схемы обратите внимание на следующее:

1. Полярности термопары типа К должны совпадать с маркировкой полярности MAX6675 (T+ и T-).
2. Плату MCU и MAX6675 следует держать на расстоянии от зоны нагрева.
3. Accuracy температуры и время реакции на изменение температуры в большей степени зависят от термопары.
4. MAX6675 более точен до 700°C (см. технический паспорт).
5. Кратковременно нажмите switch S5 для сброса. if возникла проблема с дисплеем.

С помощью этого проекта вы сможете настроить точность показаний температуры до ±25°C по отношению к калиброванной термопаре.

Загрузить папку с исходным кодом: Нажмите здесь

Фаяз Хасан — менеджер сталелитейного завода Вишакхапатнам, штат Андхра-Прадеш. Интересуется MCU проектами, мехатроникой и робототехникой