DIY: Thermocouple

I ovaj put vam predstavljamo jedan zanimljiv projekat. Pišemo o uređaju pomoću koga se mogu meriti jako visoke temperature. Za merenje temperature smo uzeli termoelemenat sondu koja će podatke o temperaturi poslati Pro Miniju, a ovaj će temperaturu prikazati na OLED ekranu. Sve to će raditi na dve CR2032 baterije i biće spakovano u najobičniju 10 × 10 OG doznu. U našoj varijanti uređaj će se koristiti u peći za pečenje, ali se može koristiti za razne druge peći, pa čak i za kovačke vatre ili bilo gde drugo gde je porebno izmeriti jako visoke temperature.

O termoelement sondi do sada nismo pisali. U pitanju je sonda koja za merenje temperature koristi Sibekov efekat gde imamo dve žice različitih materijala koje su spojene na samom kraju. U zavisnosti od temperature na samom spoju, ove žice će proizvesti napon proporcionalan temperaturi. Uz pomoć MAX6675 modula mi taj napon očitavamo i podatke šaljemo Arduinu. Odlučili smo se za sondu tip K dužine 100 milimetara sa tri metra kabla otpornog na temperature. Ova sonda je u stanju da meri temperature u rasponu od -100 do čak 1400 stepeni Celzijusa.

Za vezu između Pro Minija i sonde smo upotrebili pomenuti MAX6675 modul koji koristi SPI interfejs a radi na naponima od tri do pet volti sa potrošnjom od 50 miliampera. Rezolucija merenja mu je 0,25 stepeni, ali za razliku od sonde, radi na temperaturama do 85 stepeni (uostalom, kao i Pro Mini i OLED). To znači da bi OG dozna u koju će sve to biti spakovano trebalo da bude postavljena dovoljno udaljeno od izvora visokih temperatura.

Za srce sistema smo izabrali Pro Mini i to Atmega328 3,3V verziju na osam megaherca (SK 12/2017). Ovu ploču smo izabrali zbog izuzetno male potrošnje struje i dovoljno GPIO. Za prebacivanje skeča smo koristili FTDI (FT232RL) USB to TTL adapter. I o ovim adapterima je bilo reči u prethodnim brojevima. Da ne bude zabune u nazivu, UART adapteri koriste TTL (transistor-transistor logic) nivo UART-a.

Za prikazivanje temperature smo uzeli 128 x 32 plavi OLED od 0,91 inča koji se na Pro Mini povezuje putem I2C interfejsa. S4 Ovaj ekran može da radi na naponima od 3,3 do pet volti. Osim OG dozne potrebni su nam još i Dupont žice, push prekidač, dve baterije CR2032 i slotovi za njih. Lemilica se, naravno, podrazumeva.

Žice sonde šrafimo na modul tako što plavi konektor ide na minus, a crveni na plus. MAX6675 ima pet pinova gde GND i VCC idu na baterije. Pin DO ide na digitalni pin 4, CS ide na 5, dok CLK ide na pin 6 Pro Minija. OLED ekran se ugrađuje na poklopac OG dozne, a povezujemo ga preko I2C interfejsa. GND i VCC takođe idu na baterije, dok SCK ide na A5, a SDA ide na A4. Ostaju još baterije gde smo slotove postavili na PCB i povezali ih redno i na taj način napravili da je napon baterija zbirno šest volti. Ovaj napon je prevelik da se Pro Mini poveže direktno, tako da smo iskoristili GND i RAW pinove. Preko RAW pina sve između 3,4 i 12 volti je dovoljno. Pro Mini je ploča bez hedera tako da zauzima minimalni prostor, a na nju smo lemili žice. Otvori na PCB tako su izuzetno mali pa su potrebni dobra lemilica i mirna ruka. Prekidač smo ugradili na plus ka RAW pinu tako da uređaj radi kad nama treba.

#include <max6675.h>;

#include <Wire.h>;

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_SSD1306.h>

#define OLED_RESET 4

Adafruit_SSD1306 display(OLED_RESET);

int thermoDO = 4;

int thermoCS = 5;

int thermoCLK = 6;

MAX6675 thermocouple(thermoCLK, thermoCS, thermoDO);

void setup() {

Serial.begin(9600);

display.begin(SSD1306_SWITCHCAPVCC, 0x3C);

display.clearDisplay();

display.display();

Serial.println(„MAX6675 test”);

delay(500);

}

void loop() {

display.clearDisplay();

display.setTextSize(2);

display.setTextColor(WHITE);

display.setCursor(5,10);

display.print(thermocouple.readCelsius());

display.print(„ C”);

}

Na početku dodajemo neophodne biblioteke: max6675, Wire, Adafruit_GFX i Adafruit_SSD1306. Biblioteku max6675 možete preuzeti sa adrese goo.gl/xRUaYU. Dalje, pravimo objekat za OLED, a nakon dodeljivanja pinova za DO, CS i CLK pravimo i thermocouple objekt. U setup funkciji pokrećemo OLED ekran. Naravno, prethodno smo u okviru drajvera dodali podršku za 128 x 32 I2C ekran, dok u loop funkciji ispisujemo temperaturu na displej funkcijom thermocouple.readCelsius().

Prilikom testiranja, ili bolje rečeno upotrebe, imali smo merenja i do 800 stepeni Celzijusa. Uređaj koji će se napajati na ovaj način nije predviđen da vrši konstantna merenja iz razloga što će ekran i sonda, iako ne preveliki potrošači, brzo izvući struju iz baterija. Naime, noname CR2032, koje su najčešće, imaju kapacitet od samo 200-220 mAh. Naš uređaj pritom neće raditi na 25 stepeni, već će oko njega, a samim tim i baterija, biti mnogo veća temperatura što takođe utiče na autonomiju. Zato smo ga i zamislili kao uređaj koji će se uključivati povremeno radi praćenja temperature. Vrednosti ovih baterija (i baterija uopšte) su nominalne, ne i stalne. Da ne bude zabune, dve CR2032 baterije bi trebalo da čine u zbiru šest volti, što je možda malo više od potrebnih pet volti, da bi se na njih direktno povezali sonda i OLED ekran. Stvar je u tome da CR2032 ima tri volta, ali samo nominalno, jer pri opterećenju od deset kilooma baterija daje do 2,6 ili 2,7 volti sve do početka njenog potpunog pražnjenja. U zavisnosti od potrošnje, ona može trajati 10 minuta ili 10 meseci. Ukoliko planirate ovaj ili sličan projekat, a potrebno je da stalno pratite temperaturu, razmislite o strujnom adapteru.

Dejan PETROVIĆ