Termoparovi

Univerzitet u Nišu Mašinski fakultet Katedra za transportnu tehniku i logistiku Osnovne studije Smer: Saobraćajno mašinstvo, transport i logistika Predmet: Merna tehnika

Nikola Miladinović, 257

MERENJE TEMPERATURE TERMOPAROVIMA - seminarski rad -

mentor: Prof. Dr Tomislav Petrović

Merna tehnika

Merenje temperature termoparovima

Niš 2011

Sadržaj 1. Uvod...........................................................................................................................2 2. Termoparovi...............................................................................................................3 2.1 Analiza termopara...............................................................................................5 3. Zakoni praktičnog merenja temperature....................................................................5 3.1 Zakon o unutrašnjim temperaturama..................................................................5 3.2 Zakon o ubačenim materijalima…………………………………………...………..6 3.3 Zakon o srednjim materijalima…………………………………………………..…..6 4. Modeliranje osnovnih termoelektričnih fenomena…………………….………………7 5. Tipovi termopara…………………………………………………………………………..10 6. Termoparovi, sklopovi i instalacija………………………………………………………11 6.1 Struktura perle………………………………………………………………………..12 6.2 Izolacija i zaštita……………………………………………………………….……..12 7. Primer termopara za merenje temperature (K-TIP)……………………………..……..14 7.1 Karakteristike uredjaja…………………………………………………….…………14 7.2 Hardver...............................................................................................................16 8. Literatura....................................................................................................................17

2/17

Merna tehnika


1. Uvod Termopar (slika 1.1), fizički predstavlja spoj dva različita metala. Ovaj spoj generiše termičku elektromotornu silu EMS, proporcionalnu temperaturi spoja (Seebeck-ov efekt). Termopari su dobar izbor za merenje temperature zato što koriste sopstvenu energiju, malo koštaju, izdržljivi su i rade na širokom temperaturnom opsegu. Postoji mnogo tipova termopara a samim tim i veliki izbor za različite primene. Sa termoparovima se mogu meriti temperature u opsegu od -200 do +4000 °C. Izlazni napon koji se generiše zavisi od vrste metala u spoju i obično je u opsegu od -10 mV do +50 mV. Prosečna osetljivost im je u opsegu od 10 do 50 μV/°C. Za izradu termopara koriste se različiti materijali. Tako dobijeni spojevi se obeležavaju standardnim oznakama (npr.): • • •

J - Gvožđe - Konstantan (Fe-C) K - Hromel - Alumel (Ch-Al) T - Bakar - Konstantan (Cu-C).

Volfram, rodijum i platina se takođe koriste za termoparove, naročito pri upotrebi na vrlo visokim temeperaturama. Termoparovi su jevtini i robusni, ali imaju svoje nedostatke. Jedan od najvećih je mala preciznost, koja se kreće od 1% do 3%. Niska preciznost je posledica nesavršenosti materijala i varijacija u proizvodnji. Vreme odziva je veliko (nekoliko sekundi), a nelinearnost i neki fenomeni višestrukih fizičkih spojeva se moraju kompenzovati. U daljem radu biće objašnjeni fizički fenomen, vrste termopara, njihovu instalaciju i praktičnu upotrebu.

1.1 slika Termoparovi

3/17

Merna tehnika


2. Termoparovi U najprostijem slučaju termopar može da sadži dve različite žice koje su spojene na jednom kraju, a čiji se slobodni krajevi priključe na merni instrument (slika 2.1). Termička elektromotorna sila (EMS) će biti indukovana preko voltmetra, a to je funkcija temperaturne razlike izmedju spoja i konektora voltmetra. Cena takvih uredjaja koji su komercijalno dostupni se kreće oko 15$ (cena iz 2001.god), takav uredjaj ima displej za direktno ocitavanje (slika 2.2). Termoparovi imaju široku upotrebu u industriji i istraživanjima.

2.1 slika Prosto termopar kolo. T1-temperatura na termoelektričnom spoju. T0-temperature na krajevima konektora

2.2 slika Komercijalni uredjaj sa displejom koji omogucuje direktno ocitavanje temperature sa termopara 4/17

Merna tehnika


Glavna mana termopara je relativno slab signal, približno 4.1mV na 100˚C za tip K termopara. Ovo omogućava da signal bude osetljiv na električni šum i da se signal ošteti. Dalje,njihovi izlazi su nelinearni i potrebno je pojačanje, kalibracija može da varira sa kontaminacijom termopar materijala, radom u hladnim uslovima i temperaturnim porastom. Osnova fizičkog fenomena izvedenog iz termopara je da toplota koja prolazi kroz provodnik izaziva kretanje elektrona a tako i EMS (elektromotornu silu). Ovo je prvi demonstrirao Johan Sibek koji je otkrio da se pojavljuje mala struja koja prolazi kroz kolo, pokazano na (slici 2.3), kada je temperatura na dva spoja različita (Seebeck,1823). EMS koja se dobija je proporcionalna tempernoj razlici i zove se Sibekova EMS ili termoelektrični potencijal. Kao i neto temperaturna razlika , i veličina EMS se izvodi iz funkcije materijala koji se koristi.

2.3 slika Stuja koja prolazi kroz gorjni provodnik je proporcionalna temperaturnoj razlici izmedju dva spoja

Termoparovi mogu biti laki za korišćenje,ali su takodje moguće greške pre instaliranju kao i pri interpretaciji očitavanja. Posebnu pažnju treba obratiti na detalje za instalaciju termopara. Neke greške koje se dešavaju u praksi javljaju se zbog toga sto se ne razume na najbolji način priroda termoparova,da bi se to prevazišlo potrebno je osnovno razumevanje kako termopar generiše signal. Za opisivanje termoparova može se koristiti postojeća terminologija, treba naglasiti da se ti termini ne koriste striktno u praksi i često su podvedeni pod generalne fraze termopara žica, konektora i spojeva: • • • • •

Termopar je bilo koji par različitih elektroprovodnih materijala spojenih u interfejs Termoelement ili noga, je elektroprovodni materijal koji se koristi da se formira termopar Eletrični interfejs izmedju različitih elektroprovodnika je termoelektrični spoj Slobodan kraj termoelementa je terminus Spojevi izmedju identičnih termoelemenata su spojevi.

5/17

Merna tehnika


2.1 Analiza termopara Kolo termopara može biti proste forme ilustrovane na (slici 2.1 i 2.3) ili mnogo složenije, u zavisnosti od ulaza i od rastojanja izmedju interesne (merene) tačke i merene EMS (instrumenta). U ovom slučaju termopar žica za celu dužinu može biti mnogo skupa pa se koriste alternativni materijali. Da bi se obezbedila tačnost signala koji se provodi kroz kolo on se mora analizirati. Analiza datog termopar kola može biti predstavljena korišćenjem osnovnih fizičkih jednacina. Ovo može biti vrlo složeno i do dan danas nije u potpunosti razumljivo. Ponašanje termopara može biti modelirano u mnogim aplikacijama koje koriste osnovne matematičke zakone ili algebarske tehnike. Zakone o termoparovima su pronašli brojni naučnici. Tri zakona koje je pronašao Doebelin (1990) će biti objašnjeni, oni se mogu posebno iskoristiti u praktičnom merenju temperature.

3. Zakoni praktičnog merenja temperature 3.1 Zakon o unutrašnjim temperaturam Termalna elektromotorna sila sa spojem T1 i kraj žice na T0 je bez uticaja od temperature drugde u kolu obezbedjujući osobinu da su dva koričena termoelementa homogena. Ovaj uslov znači da je fizički zahtev da žice moraju biti konstantne dužine. Ako je žica rastegnuta ili prenapregnuta, to ce imati uticaja na izlaz i može učiniti ovaj zakon nevažecim. Ako je žica ravnomerna i homogena na obe strane u vrućem mestu onda nema neto EMS generisane sa vrućeg mesta. Taj termopar će reagovati samo na temperaturne razlike izmedju termoelektričnog spoja i kraja veze (žice). Ovaj rezultat je posebno koristan u značenju da EMS iz termopara ne zavisi od srednje temperature duž termoelementa.

3.1 slika Ilustracija zakona o unutrašnjim temperaturama.Teropar je nepromenjen od strane vrućih mesta i očitava se samo funkcija T1 i T0

3.2 Zakon o ubačenim materijalima 6/17

Merna tehnika


Ako trećinu nekog homogenog materija C ubacite u termoelemenat A ili B, onda, dok god su dva nova termoelektrična spoja na istim temperaturama, neto EMS kola je ista bez obzira na temperature u materijalu C udaljenog od termoelektričnog spoja. Ovaj zakon je ilustrovan na (slici 3.2). Trecina materijala je umetnuta u termoelement A i onda je zagrejan lokalno. Termoelektrični spojevi A i C su na istoj temperaturi, neto EMS je nepromenjena od strane ubačenog materijala i svakog lokalnog vrućeg mesta kao sto su razlike izmedju 2 i 3 ponistene od onih izmedju 3 i 4.

3.2 slika Ilustracija zakona o ubačenim materijalima. Termo element je nepromenjen od strane ubačenog materijala i svih lokalnih vrućih mesta

.

3.3 Zakon o srednjim materijalima

Ako je neki materijal C umetnut izmedju A i B, temperatura C u bilo kojoj tački daleko od spoja A-C, B-C nije bitna. Ovaj zakon je ilustrovan na (slici 3.3). Na slici je jedan termoelektrični material umetnut izmedju druga dva termoelementa.

3.3 slika Ilustracijazakona o umetanju materijala.

7/17

Merna tehnika


Kao što nema termoelektričnog gradijenta kroz novi termoelektrični spoj tako ubačeni materijal ne doprinosi promeni EMS koju generiše termopar. Ovaj zakon je od velikog značaja u praksi jer nam omogućuje da modeliramo implikacije proizvodne tehnike koje se koriste da se napravi termoelektrični spoj. Pod uslovom da ne postoji termalni gradijent kroz termoelektrični spoj bez obzira da li je termoelement spojen sa trećinom materijala kao što je sredstvo za lemljenje ili ako je lokalo termoelektrično svojstvo promenjeno na spoju ,na primer pri zavarivanju. Kao što je navedeno, dato termopar kolo moze se analizirati na različite načine. Zakon, medjutim omogućava brz i zdravorazuman pristup.

4. Modeliranje osnovnih termoelektričnih fenomena Sibekov efekat je generisanje EMS u provodniku kad se provodi toplota i posledica je kretanja elektrona koje nastaje kada se prenosi toplota. Tako će EMS biti generisana u materijalu kad god postoji temperaturna razlika u materijalu. Veličina EMS će biti funkcija temperaturne razlike i vrste materijala. Sibekov koeficijent je mera koliko elektrona je vežano za metalne reštke i zrna strukture. Ona je osetljiva na promene u hemičkim i fizičkim strukturama u čvrstom stanju i menjaće se ako je materijal kontaminiran, oksidisan, napet ili pregrejan. Sibekov efekat je definisan u jednačini (4.1), i predstavlja provodna svojstva svih elektroprovodnih materijala. (4.1) Gde je: S - Sibekov koeficijent (µV/K) ΔT - razlika temperature u delovima provodnika (K) ΔE - apsolutna Sibekova EMS (µV) Sibekov koeficijent ne može se meriti direktno. Umesto toga mora biti odredjena iz vrednosti Tompsonovog koeficijenta i termodinamičke jednačine. Sibekov koeficijent varira sa temperaturom , tako da gradijent dE/dT mora biti matematički definisan u odredjivanju temperature. Preuredjivanjem jednačine (4.1) omogućava nam da model neto termoelektrične EMS generiše praktično termoelement kolo: dE = S(T)dT

(4.2)

Ako se kolo sastoji od dva materijala ,A i B , onda :

(4.3) Gde je: E - termoelektrična EMS (μV) SA –Sibekov koeficijent za materijal A (μV/K) SB –Sibekov koeficijent za materijal B (μV/K) U jednačini (4.3) u Sibekovim koeficijentima za dva materijala se pojavljuje razlika. Upravo je to razlika koja ima praktičnih interesa u termopar termometriji i ona se zove Sibekov koeficijent. 8/17

Merna tehnika


Ovaj koeficijent se normalno odredjuje u odnosu na referentni materijal kao što je platina: SApt = SA - SPt SBPt = SB - SPt SAB = SA – SB = SApt - SBPt

(4.4) (4.5) (4.6)

Gde je: SApt –Sibekov koeficijent za materijal A u odnosu na platinu (μV/K) SBPt –Sibekov koeficijant za materijal B u odnosu na platinu (μV/K) Vrednosti Sibekovog koeficijenta za različite metale u odnosu na platinu navedeni su u Tabeli 4.1. Materijal

20 oC

1000 oC

Cr

22.2

9.4

Fe

13.3

-7

Au

2.0

4

Cu

1.9

7

Ag

1.7

W

1.3

20.3

Pt

4.7

21.4

Ni

-19.5

-35.4

4.1 tabela Vrednosti Sibekovih koeficijenata za razlicite metale.

Zamenjivanjem SA i SB u jednačini 4.3 daje: E = SAB (T2 – T1)

(4.7)

U analizi u petlji doprinos EMS tokom termalnog gradijenta kroz svaki element je sažet (sabran) da bi se generisala ukupna EMS koja će biti označena na voltmetru. Ako se koriste identicni provodnici, onda se to može pokazati jednačinom: E = SC (T1 – T0) + SA (T2 – T1) + SB (T1 – T2) + SC (T0 – T1)

(4.8)

Jednostavniji izraz bi glasio: E = SAB (T2 – T1)

(4.9)

9/17

Merna tehnika


4.1 slika Korišćenje provodnih veza za termopar

Izlazna EMS zavisi, dakle samo od temperaturne razlike izmedju termoelement spoja (lema) i kraja spojeva. Drugim rečima, temperature od priključaka na multimetar ili ulaznih podataka ne doprinose EMS koju generiše termopar kolo. Zapravo, referentna temperatura T1 je premeštena iz ulaznih podataka na kraj veze. Korišćenje kola ilustrovanog na slici 4.1 zahteva da temperatura T1 bude poznata. To se može postići korišćenjem alternativne metode za merenje temperature na ovom spoju, kao što je termistor. Alternativno, krajevi veze mogu biti uronjeni u destilovan led/vodena kupka ilustrovana na slici 4.2. Temperatura u T1 tada će biti poznato 0°C. Još jedna opcija kako bi se osiguralo da je temperatura na referentnom spoju poznata je prikazana na slici 4.3. Jedan od termoelemenata je spojen direktno na multimetar i isti tip termoelementa se koristi sa ledenom vodom i multimetrom.

4.2 slika Krajevi uronjeni u ledenu kupku

10/17

Merna tehnika


4.3 slika Koleno stavljeno na referentnu temperature

Koristeći analizu u petlji dobijamo: E = SA (T2 – T0) + SB (T1 – T2) + SA (T0 – T1) Koja se pojednostavljuje na: E = SA (T2 – T1) + SB (T1 – T2) ili E = SAB (T2 – T1) Dakel, ako je spoj termoelementa u kolenu potopljen u ledenu vodu onda je izlaz referenciran na 0°C ili na temperaturu T1 ako je na nekoj drugoj temperaturi. U praksi se retko sreće potreba za Sibekovim koeficijenima. Umesto toga karakteristika temperaturne EMS je odredjena u kontrolisanim uslovima i ovi podaci se standardizuju i takvi se mogu koristiti. Medjuti,ako ste uključeni u dizajn novog tipa termopara ili ste suočeni sa nekim neobičnim zahtevom, podaci za Sibekove koeficijente za širok raspon materijala su prikazani u Pollock(1991) i Mott i Jones (1958) – ovim tabelama.

5. Tipovi termopara Razvijene su stotine vrsta termopara. U principu bilo koji različiti metali ,pa čak i poluprovodnici mogu se korisititi za formiranje termopara. Širok obim legura označava raspon mogućnosti. Kinzi, su na primer, napravili listu sa preko 300 kombinacija materijala za termoparove. Niz medjunarodnih i nacionalnih standard su,medjutim propisali samo osam materijala koji se naširoko koriste. Stroge smernice su predvidjene kako bi se obezbedilo da proizvedeni uredjaji budu kompatibilni, da bi sve kompanije proizvodile termopare na sličan način.

11/17

Merna tehnika


Osam standardizovanih termopara podpada u 3 opšte kategorije: • • •

Termoparovi od retkih metala (tipovi B,R i S) Termoparovi bazirani na niklu (tipovi K i N) Konstantan(legura bakr/nikla) negativni termoparovii (E,J i T)

Grupa retkih metala, tipovi B, R i S, zasnovani su na platini i njenim legurama sa rodijumom. Stabilniji su od standardnih termopara i mogu se koristiti pri visokim temperaturama (do 1750° C), ali su uglavnom skuplji i osetljiviji na kontaminaciju (kvar). Tip

Pozitivni metal

Negativni metal

Temperaturno područje

B

Platina - 6% rodijum


0 °C - 1820 °C

C

Volfram - 5% renijum

Volfram - 26% renijum

0 °C - 2320 °C

E

Nikl - 10% hrom

Bakar - 45% nikl

-270 °C - 1000 °C

J

Željezo

Bakar - 45% nikl

-210 °C - 760 °C

K

Nikl - 10% hrom

Nikl - 2% aluminijum

-270 °C - 1372 °C

N

Nikl - 14,2% hrom - 1,4% silicijum

Nikl-4,4% silicijum-0,1% magnezijum

-270 °C - 1300 °C

R


Platina

-50 °C - 1768 °C

S


Platina

-50 °C - 1768 °C

T

Bakar

Bakar - nikl

-270 °C - 400 °C

5.1 tabela Standardni tipovi termopara

Termoparovi bazirani na niklu, tipa N i K, obično se koristi tamo gde se ne zahteva veliki opseg temperature kao kod termopara od retkih materijala. Konstantni negativni vodovi, tipa E, J i T, imaju visoke EMS izlaze i kao konstantan ima jak negativni Sibekov koeficijent. Kriterijumi za izbor termopara uključuju troškove, maksimalne i minimalne operativne temperature, hemijsku postojanost, kompatibilnost materijala, atmosferku zaštitu, mehanička ograničenja, trajanje ekspozicije, radni vek senzora, osetljivost i izlaz EMS. Opisi različitih standardizovanih uobicajenih termopara prikazani su u tabeli 5.1.

6. Termoparovi, sklopovi i instalacija Za merenje temperature retko se koristi "goli" termopar. Češće se termoparovi žice moraju izolovati od primene i zaštitit od sredine. Kada se meri temperatura tečnog fluida može biti potrebno da se termopar smesti u specijalizovan sklop za merenje temperature toka. Taj termopar sklop, dakle, razmatra spajanje žice na vrhu da se oformi termoelektrični spoj, električnu izolaciju žica, žaštitu žica, instalaciju sklopa u proces i vezu termopara sa meračem napona.

12/17

Merna tehnika


6.1 Struktura perle Kao što je po zakunu o umetnutim materijalima precizna forma spoja dva termoelementa ne utiče značajno na izlaz pod uslovom da su temperature perlaste strukture relativno ravnomerne. Termopar perla dakle može se formirati uvrtanjem nekoliko milimetara žice na vrhu obezbedjujući čvrstinu, savijanjem ili zavarivanjem ilustrovano na slici 6.1. Izbor spajanja zavisi od vrste primene, moze biti potrebna veća čvrstina ili pak brzi odziv. Za slučaj kada se zahteva veća čvrstina perle ili otpornost na vibracije onda će uvrnuta perla biti najadekvatnija.

6.1 slika Oblici perlaste formacije (a) var na glavi (b) var na perli (c) var na glavi sa oblogom (d) uzemljen i obložen (e) uvrnuta žica ,(f) naboravanje

Velika većina komercijalnih termoparova je zavarena tokom proizvodnje i to ne treba da brine korisnike. Ako je medjutim termopar sastavljen od žice onda se perla može formirati korišćenjem aparata za varenje.

6.2 Izolacija i zaštita Mnogi slučajevi zahtevaju da termopar žice budu električno ili hemijski izolovan od sredine ili neke interesne sredine. U izolacione materijale se uključuju PVC (polivinilhlorid) za temperature izmedju -30 0C i 105 0C, teflon za temperature od -273 0 C do 250 0C, staklena vlakna za -50 0C do 400 0C i poliamidi za -269 0C do 400 0C. Za više temperature mogu se korisititi keramički štitovi.

6.2 slika Tipične forme izolacije. (a) PVC (polivinil hlorid), poliamidni ili azbestni omotač. (b) dupli tunel izolacija. (c) Riblja kost zaštita. (d) keramička toplotna zaštita sa duplim tunelima 13/17

Merna tehnika


Zahtevi električne i keramičke izolacije i dobri termalni kontakt su često suprostavljeni, što povećava termalni poremećaj greške. Opcije tipičnih izolatora su date na slici 6.2. Pored potrebe da se električno izoluje termopar u nekim slučajevima je neophodno da se zaštiti u lokalnom okruženju da se ne bi narušile funkcije mernih uredjaja. Nivo zaštite može se postići upotrebom zaštitne cevi i glave, kao što je ilustrovano na slici 6.3, zajedno sa nekim konektorima.

6.3 slika Cevasta zaštita i vrste konektora

Ove cevi i konektori su komercijalno dostupni. Izbor izolacije i zaštite zavisi od primene ASTM priručnik o upotrebi termopara za merenje temperature (1993) navodi širok spektar cevaste zaštite za različite primene. MIMS (mineralno izolovani i metalno obloženi) termoparovi pokušavaju da pruže visoke temperaturne mogućnosti i zaštitu u jednom. U tim uredjajima mineral kao što je magnezijum oksid je postavljen oko termopar zice da električno izoluje a podržan je metalnim koricama, (slika 6.4). MIMS termopar može biti koričen u opsegu temperature od -200°C do 1250 °C.

6.4 slika MIMS (mineralno izlovani i metalno obložen) termopar za visoke temperature i zaštitu od sredine

14/17

Merna tehnika


7. Primer termopara za merenje temperature (K-TIP) Uređaj je namenjen za merenje i regulaciju temperatura i do 1000°C. Kao senzor upotrebljava se Termopar K-tipa, a na izlazu se nalazi relej koji radi u ON/OFF režimu.

7.1 slika Fizički izgled uređaja

7.1 Karakteristike uredjaja Napajanje: 12V AC/DC (50mA) Temperaturna sonda: Termopar K-tipa (Hromel-Alumel) Opseg merenja temperatura: 0 - 999°C Prikaz: trocifarski LED displej Podešavanje: pomoću dva tastera (MENI, SET), mogu se podešavati temperatura (1 – 999°C) i histerezis preklapanja izlaznog releja (1-20°C), a podešeni parametri ostaju sačuvani u internoj EEPROM memoriji i nakon nestanka napona napajanja. Industrijske potrebe za merenjem temperature idu i do 2000°C. Međutim poluprovodnički senzori temperature imaju barijeru da mere temperature do maksimalnih vrednosti od 150°C. Izuzetak čini jedino KTY84 za koga proizvođač, Philips, tvrdi da može meriti i do 300°C. Praksa je pokazala da se za potrebe merenja mnogo većih temperatura najčešće koriste već dobro provereni metodi sa termoparovima. Termopar je prilično jednostavne konstrukcije, sastoji se od spoja dva različita provodnika (npr: za K tip, negativna elektroda je Alumel, a pozitivna Hromel). Osnovni problem na koji nailazimo pri konkretnoj primeni termopara je njegov jako mali izlazni napon reda 40μV/°C. Kako savremeni trendovi projektovanja uglavnom podrazumevaju upotrebu mikrokontrolera, osvrtom na današnju ponudu uglavnom srećemo integrisane (u sam mikrokontroler) AD konvertore maksimalne rezolucije od 12bita. Čak štaviše 15/17

Merna tehnika


najpristupačniji mikrokontroleri imaju uglavnom 10bitne AD konvertore, što ni u kom slučaju nije dovoljno za opsluživanje merenja ovog senzorskog elementa. Jedan od načina koji se često sreće je upotreba operacionih pojačavača kojima se napon sa izlaza termopara izdiže na neku merljivu vrednost (obično 100 puta) i tako prilagođen vodi na AD konvertor. Ovim se obično sužava merni opseg. Drugi takođe bitan problem pri upotrebi termoparova je kompenzacija temperature hladnog kraja. Naime, pod hladnim krajem podrazumeva se temperatura okoline na priključku termopar kabla i mernog uređaja, i naročito dolazi do izražaja na nižim temperaturama merenja. Rešenje se ogleda u dodatnom merenju temperature okoline u samom uređaju i zatim kompenzacije sa temperaturom koju merimo na termoparu. Svi ovi problemi rešeni su u jednom čipu proizvođača Maxim, MAX6675 koji čije su najbitnije karakteristike: • • • • • •

ugrađen 12bitni AD konvertor koji omogućava merenje temperature 0-1024°C, sa rezolucijom od 0.25°C; interna kompenzacija temperature hladnog kraja; digitalni SPI (serijski) interfejs za priključenje na mikrokontroler; detekcija prekida termopara; 8 pina SMD kućište; 5V napon napajanja.

Korišćenjem ovog čipa, projektantu preostaje jedino da u firmveru mikrokontrolera napiše rutine za komunikaciju sa ovim čipom i da opsluži izlazno/ulazne uređaje, kao što su interakcija sa korisnikom i prikaz temperature, i konačno da kontroliše izlazni član za eventualnu regulaciju temperature. U trenutku pisanja ovog članka cena MAX6675 čipa iznosila je oko 10 Eura na komad.

7.2 slika Električna šema uređaja

16/17

Merna tehnika


7.2 Hardver Obzirom da sam MAX6675 odrađuje većinu zadatka, za potrebe ovog uređaja, biramo 628A mikrokontroler. Njega karakteriše niska cena i to da se lako može nabaviti. Poseduje 2 kworda (2048 x 14bita) FLASH programske memorije, 224 bajta memorije za podatke, i 128 bajta EEPROM memorije. Od dodatnih osobina poseduje interni RC oscilator na 4Mhz, i 16 I/O pinova. Pa je iz tog razloga iz uređaja izostavljen kvarc oscilator na koga smo obično navikli u mikrokontrolerskim sklopovima. Sam mikrokontroler smešten je u 18 pinsko kućište. Zahvaljujući ovim karakteristikama jednostavnost uređaja je na zavidnom nivou, pa je od eksternih komponenti upotrebljeno još par kondenzatora, otpornika, tastera, kao i trocifreni multipleksirani LED displej. Za kontrolu grejača namenjen je RELE. Šemu veza kompletnog uređaja prikazana je na slici 7.2 dok je jednostrana štampana pločica namenjena ovom uređaju data na slici 7.3. Posebnu pažnju treba obratiti na to da se LED displej i tasteri na štampanoj pločici montiraju sa strane štampanih veza, radi lakše ugradnje u kutiju. Tasteri koje koristimo su TS1 i TS3, dok je TS2 ostavljen za buduće implementacije dodatnih opcija, pa ga u ovom trenutku možemo izostaviti.

7.3 slika Izgled štampane pločice

17/17

Merna tehnika


8. Literatura [1]

http://www.scribd.com/

[2]

http://www.wikipedia.org/

[3]

http://www.meris.rs/sr/termoparovi.htm

[4]

http://www.ed.rs/ed/tekstovi/principi/tipovi_termoparova.htm

18/17

Termoparovi

Recommend Documents