Прецизионный усилитель сигнала термопары

Рисунок 1.	Общий вид платы прецизионного усилителя сигнала термопары.

Этот прецизионный модуль термопары выполняет компенсацию температуры холодного спая и оцифровывает сигнал любого типа термопар. Выходные данные представляют собой значения температуры в градусах Цельсия. Преобразователь имеет разрешение 0.0078125 °С, позволяет измерять температуру от –210 °С до +1800 °С (в зависимости от типа термопары) и обеспечивает точность измерения напряжения термопары ±0.15%. Входы модуля защищены от перенапряжения до ±45 В. В таблице преобразования, записанной в память MAX31856, хранятся данные для линеаризации характеристик нескольких типов термопар (K, J, N, R, S, T, E и B). Модуль выполняет фильтрацию частоты сети 50 Гц и 60 Гц, а также обнаружение неисправности термопары. Интерфейс модуля, совместимый с SPI, позволяет выбирать тип термопары и настраивать процессы преобразования и обнаружения неисправностей. Рабочее питание устройства составляет 5 В. Ток, потребляемый модулем, очень мал.

Интерфейс с Arduino

Тестирование этого модуля с Arduino выполняется легко. Ниже приведена информация о назначении контактов разъема CN1 устройства.

Библиотека Adafruit MAX31856 может быть установлена с помощью Менеджера библиотек Arduino, а пример программы можно скачать по ссылке в разделе Загрузки в конце статьи.

Подключение Arduino к плате (CN1)

CN1 вывод 1: +5 В
CN1 вывод 2: DRDY D5 (Arduino)
CN1 вывод 3: CS D10 (Arduino)
CN1 вывод 4: SCK D13 (Arduino)
CN1 вывод 5: SDO D12 (Arduino)
CN1 вывод 6: SDI D11 (Arduino)
CN1 вывод 7: FLT
CN1 вывод 8: GND

Основные характеристики

• Напряжение питания 5 В при токе 10 мА.
• Поддерживает термопары типов K, J, N, R, S, T, E и B.
• Удобный интерфейс SPI.
• Винтовые клеммы для простого подключения датчика.
• Штыревые контакты для подключения микроконтроллера.
• Встроенный индикатор питания.
• Обнаружение обрыва термопар.
• Обнаружение неисправностей при превышенной и пониженной температуре.
• Обеспечивает точное измерение температуры термопары.
• Выполняет автоматическую линеаризацию характеристики для 8 типов термопар.
• Погрешность полной шкалы и нелинейности не более ±0.15% (в диапазоне температур от –20 °C до +85 °C).
• Измерение температуры термопары с разрешением 19-бит (0.0078125 °C).
• Внутренняя компенсация холодного спая минимизирует количество компонентов системы.
• Погрешность измерения температуры холодного спая ±0.7 °C (в диапазоне температур от –20 °C до +85 °C).
• Защита входа от перенапряжений до ±45 В обеспечивает надежную работу системы.
• Упрощает контроль системных отказов и устранение неполадок.
• Фильтрация помех 50 Гц/60 Гц улучшает характеристики системы.
• Размеры печатной платы: 21.59 × 33.81 мм.

Схема

Рисунок 2.	Схема усилителя.

Подключения

Рисунок 3.	Внешние подключения.

Блок-схема

Рисунок 4.	Блок-схема.

Поддерживаемые типы термопар

Таблица 1.

Поддерживаемые термопары

Тип Проводник «–» Проводник «+» Диапазон температур Номинальная чувствительность (мкВ/°C) Диапазон температур холодного спая B Платина/Родий Платина/Родий 250 °C … 1820 °C 10.086 (+500 °C … +1500 °C) 0 … 125 °C Е Константан Хромель –200 °C … +1000 °C 76.373 (0 °C … +1000 °C) –55 °C … +125 °C J Константан Железо –210 °C … +1200 °C 57.953 (0 °C … + 750 °C) –55 °C … +125 °C К Алюмель Хромель –200 °C … +1372 °C 41.276 (0 °C … + 1000 °C) –55 °C … +125 °C N Нисил Никросил –200 °C … +1300 °C 36.256 (0 °C … +1000 °C) –55 °C … +125 °C R Платина Платина/Родий –50 °C … +1768 °C 10.506 (0 °C … +1000 °C) –50 °C … +125 °C S Платина Платина/Родий –50 °C … +1768 °C 9.587 (0 °C … +1000 °C) –50 °C … +125 °C Т Константан Медь –200 °C … +400 °C 52.18 (0 °C … +400 °C) –55 °C … +125 °C

Фото

Рисунок 5.	Обратная сторона платы.

Загрузки

1. Файлы проекта

Материалы по теме

1. Datasheet Texas Instruments LM1117
2. Datasheet Analog Devices MAX31856