نحوه ساخت ترموکوپل نوع K و اتصال آن به میکروکنترلر AVR

دسامبر 20, 2017 پروژه های میکروکنترلر, پروژه های میکروکنترلر AVR 11,162 بازدید

ساخت ترموکوپل نوع K

در این بخش تیم الکترونیک و برنامه نویسی الکترونیک ۹۸, اقدام به طراحی و انتشار پروژه ای کاربردی و حرفه ای با عنوان, نحوه ساخت ترموکوپل نوع K و اتصال آن به میکروکنترلر AVR جهت اندازه گیری دما, برای شما علاقه مندان به پروژه های میکروکنترلر AVR کرده است. ترموکوپل ها، متداول ترین حس گرهای الکتریکی دما در صنعت می باشند. از مزایای آن ها می توان به سادگی، ارزانی، استحکام، دوام و دقت مناسب اشاره کرد. از ترموکوپل نوع K می توان در حوزه اندازه گیری دما نسبتا وسیع (0 تا 1024 درجه سانتی گراد) و شرایط محیطی گوناگون استفاده نمود.

در این پروژه ما با طراحی یک ترموکوپل نوع K اقدام به اندازه گیری دمای جسم مورد نظرمان می کنیم و سپس دمای اندازه گیری شده را توسط یک LCD کاراکتری به کاربر نمایش می دهیم. همچنین بتوانیم دمای محیط را کنترل نمائیم. لازم به ذکر است در فایل پیوست این پروژه نقشه شماتیک و فایل برنامه میکروکنترلر که به زبان بیسیک BASIC و در محیط نرم افزار BASCOM-AVR نوشته شده موجود می باشد. در ادامه این مطلب شما را بیشتر با ترموکوپل و نحوه اندازه گیری دما با استفاده از آن ها توسط میکروکنترلر های AVR آشنا می کنیم، پس با الکترونیک 98 همراه باشید.

بعد قبل

نحوه ساخت ترموکوپل نوع K و اتصال آن به میکروکنترلر AVR

بعد قبل

ترموکوپل

یک ترموکوپل از اتصال دو فلز غیر یکسان تشکیل شده است. این اتصال در محلی که مایلیم دمای آن را اندازه گیری کنیم، قرار داده می شود. با قرار گرفتن محل اتصال دو فلز در یک محیط گرم، سیگنالی در حد میلی وات در انتهای دو فلز ظاهر می شود. ترموکوپل ها دارای سرعت پاسخ دهی نسبتا خوب (ثابت زمانی کوچک) می باشند. برای حفاظت فیزیکی ترموکوپل غالبا آن را داخل لوله با روکشی از جنس فولاد ضد زنگ و یا مس که قابل انعطاف است قرار می دهند. که تا حد زیادی موجب کاهش سرعت پاسخ دهی ترموکوپل می شود.

ترموکوپل ها بسته به قیمت فلزات مورد استفاده در آن ها به دو گروه جداگانه تقسیم می شوند. یک گروه ترموکوپل های فلز پایه و گروه دیگر ترموکوپل های فلزات قیمتی می باشند. گفتنی است ترموکوپل ها بسته به جنس فلزات تشکیل دهنده آن ها محدوده دمای خاصی را پوشش می دهند. ترموکوپل هایی با فلزات پایه یعنی نوع K, T , J و E برای اندازه گیری دمای کمتر از 1500 درجه سانتی گراد مناسبند و برای اندازه گیری دما تا حدود 2000 در جه سانتی گراد از ترموکوپل هایی با فلزات اصیل و دیر گذار یعنی نوع S و R استفاده می شود.

نقشه شماتیک پروژه

لیست قطعات مورد نیاز

مقاومت 1 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 5 درصد	4 عدد
مقاومت 330 اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد	2 عدد
مقاومت 10 کیلو اهم با توان 0.25 وات و تلرانس 1 درصد	4 عدد
پتانسیومتر خوابیده 10K کیلو اهم تک‌دور مدل DIP	1 عدد
ولوم 5kΩ	1 عدد
دیود 1N4007	4 عدد
خازن الکترولیتی 470uf میکروفاراد 16 ولت	1 عدد
خازن عدسی 100nF نانوفاراد	2 عدد
رگولاتور ولتاژ 5 ولت L7805	1 عدد
ماژول مبدل ترموکوپل مدل MAX6675K	1 عدد
میکروکنترلر ATMEGA8A-PU مدل DIP تایوانی با 28 پایه	1 عدد
سوکت آی سی 28 پایه باریک مدل معمولی	1 عدد
ترانزیستور 2N3904 نوع NPN	2 عدد
ترمینال پیچی 2 پین مدل KF300 رنگ آبی	1 عدد
ترمینال پیچی 3 پین مدل KF300 رنگ آبی	2 عدد
لامپ LED قرمز سایز 3mm میلی متر مدل مات	1 عدد
لامپ LED سبز سایز 3mm میلی متر مدل مات	1 عدد
لامپ LED قرمز سایز 5mm میلی متر مدل مات	1 عدد
لامپ LED سبز سایز 5mm میلی متر مدل مات	1 عدد
LCD کاراکتری مدل 16×2 با Backlighting آبی	1 عدد
پین هدر نری صاف 1x40 با ارتفاع 11 میلیمتر - مشکی	1 عدد
پین هدر مادگی صاف 1x40 با فاصله پایه 2.54 میلیمتر - مشکی	1 عدد
تک سوئیچ 4 پایه DIP سایز 6x6x5 میلیمتر	4 عدد
رله 12V ولت معمولی تک کنتاکت با جریان 10 آمپر	2 عدد
آداپتور 12V ولت 2A آمپر مدل بین راهی ساخت ایران	1 عدد

ماژول ترموکوپل نوع K با تراشه MAX6675

در این پروژه برای راه اندازی ترموکوپل نوع K از ماژول آماده آن استفاده شده است، این ماژول از یک تراشه MAX6675 تشکیل شده است. تراشه MAX6675 دارای یک مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) داخلی است که می تواند مقدار دمای محیط را توسط ترموکوپل اندازه گیری کرده و در خروجی به صورت داده های دیجیتال با پروتکل SPI به صورت بسته های 12 بیتی در اختیار کاربر قرار دهد. به این ترتیب شما می توانید به راحتی و بدون احتیاج داشتن به سخت افزار دیگری، تنها با اتصال میکروکنترلر به تراشه از طریق پروتکل SPI به داده های دما با دقت 0.25 درجه سانتی گراد دسترسی داشته باشد.

ویژگی های تراشه MAX6675

:: مجهز به ADC داخلی، جهت تبدیل خروجی آنالوگ ترموکوپل K به مقدار دیجیتال

:: پشتیبانی از رابط ساده و مرسوم SPI جهت ارتباط با سخت افزارهای خارجی

:: دقت اندازه گیری بالای دما با رزولوشن 0.25 درجه سانتی گراد

:: اطلاع از اتصال ترموکوپل به تراشه

نقشه جاگذاری قطعات بر روی برد PCB

لیست ابزار آلات و تجهیزات مورد نیاز

هویه	1 عدد
سیم لحیم	1 عدد
کف چین	1 عدد
قلع کش	1 عدد

ساخت دماسنج با قابلیت کنترل دمای محیط

یکی از ویژگی های برجسته این پروژه اندازه گیری دما و همچنین کنترل دمای محیط با تعریف دو دمای بالا و پائین می باشد. عملکرد این ویژگی از مدار به این صورت است که کاربر می تواند توسط کلید های تعبیه شده وارد منوی تنظیمات دستگاه شود و اقدام به تعریف یک دمای پایین و یک دمای بالا نماید.

به عنوان مثال اگر دمای محیط در حالت عادی 25 درجه سانتی گراد باشد و همچنین دمای پائین بر روی 20 درجه سانتی گراد و دمای بالا بر روی 28 درجه سانتی گراد از سوی کاربر تنظیم شده باشد رله مربوط به کنترل دما بالا و پایین غیر فعال است, حال اگر دمای محیط کمتر از دمای پایین یعنی 20 درجه سانتی گراد باشد رله دمای پائین فعال می شود و یا در صورت اینکه دمای محیط بیشتر از دمای بالا یعنی 28 درجه سانتی گراد باشد رله مربوط به کنترل دما بالا فعال شده و در نتیجه وسیله برقی متصل به دستگاه که می تواند یک فن یا هیتر یا هر وسیله دیگری باشد روشن و یا خاموش شود.

همچنین لازم به ذکر است دو مقادیر دمای بالا و دمای پایین که از سوی کاربر تنظیم می شوند در حافظه داخلی یا همان حافظه EEPROM میکروکنترلر ATmega8 ذخیره می شوند تا در صورت قطع برق و اتصال مجدد آن دیگر نیاز به تنظیم دوباره این مقادیر نباشد.