Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
TermopastyTermopasty
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

piroman7 27 Sty 2016 17:44 5619 4
  • Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

    Witam.

    Chciałbym zaprezentować konstrukcję, która w wielkim uproszczeniu jest układem do pomiaru temperatury.

    Urządzenie powstało z okazji realizacji przeze mnie projektu inżynierskiego. Wymagania, jakie zostały przed nim postawione są dość specyficzne. Głównym celem było uzyskanie krzywej przedstawiającej zmiany temperatury podczas odlewania odśrodkowego. Aby to osiągnąć, zbudowałem następujący układ pomiarowy.

    Konstrukcja oparta jest na 2 modułach Arduino nano. Pierwszy zamontowany został na formie. Odpowiada za uzyskanie danych o temperaturze oraz przesłanie ich drogą radiową do drugiego modułu, który to przekazuje uzyskane informacje do komputera, w którym są zapisywane i możliwa jest ich dalsza obróbka.

    Układ posiada 4 niezależne od siebie kanały pomiarowe. Finalnie udało mi się uzyskać częstotliwość próbkowania na poziomie 25 "pakietów" na sekundę. Przez pakiet rozumiem paczkę składającą się z 4 wartości (odczyt z 4 czujników).

    Do pomiaru temperatury użyłem termoelementów (termopar) typu K (NiCr-Ni) oraz przetworników analogowo-cyfrowych firmy Maxim Integrated o oznaczeniu MAX31855K. Zakres mierzonych temperatur zawiera się w przedziale 0-1200°C, a rozdzielczość to 0,25°C.
    Układy scalone wraz ze złączami śrubowymi umieściłem na płytce drukowanej.

    Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855 Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855
    Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

    Komunikacja MAX31855 z Arduino odbywa się za pośrednictwem magistrali SPI, jednak za sprawą różnic w technologii (różnych poziomów napięć) zmuszony byłem zastosować dodatkowe translatory poziomów logicznych. Do tego celu użyłem prostych modułów zbudowanych na tranzystorach FET, pracujących jako klucze, nabytych na popularnym portalu aukcyjnym :)

    Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

    Uzyskane z 4 punktów dane, są programowo "łączone" i wysyłane jako jedna wiadomość. Do realizacji bezprzewodowej transmisji użyłem 2 identycznych modułów nRF24L01 pracujących w paśmie 2,4GHz oraz komunikujących się z Arduino przy pomocy tej samej magistrali co układy MAX31855.

    Po odebraniu dane przesyłane są przez USB do komputera, gdzie zapisywane są do pliku tekstowego.

    Urządzenie prezentuje się następująco:

    Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855 Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855 Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855 Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855 Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

    Była to moja pierwsza konstrukcja oparta na Arduino oraz pierwszy program, który napisałem (nie licząc pisanych na zajęciach w szkole prostych skryptów w C, które dodawały 2 liczby albo obrażały użytkownika ;) ) Jako iż w temacie jestem początkującym, napotkałem po drodze sporo banalnych problemów, jednak wszystkie udało mi się rozwiązać i finalnie urządzenie działa poprawnie.
    Zdaję sobie sprawę, że tego typu konstrukcja ma raczej wąskie zastosowanie, chociaż opracowanie i zbudowanie jej było dla mnie bardzo pozytywnym doświadczeniem.
    Zapraszam do dyskusji, chętnie odpowiem na Wasze pytania.

    Fajne! Ranking DIY
    Potrafisz napisać podobny artykuł? Wyślij do mnie a otrzymasz kartę SD 64GB.
    O autorze
    piroman7
    Poziom 10  
    Offline 
    piroman7 napisał 14 postów o ocenie 40, pomógł 0 razy. Mieszka w mieście Zabrze. Jest z nami od 2006 roku.
  • TermopastyTermopasty
  • #2
    andrzej55
    Poziom 36  
    Po stronie "nadawczej" mogłeś zrobić prościej wykorzystując Arduino Pro Mini w wersji 3V, 8MHz. Nie były by potrzebne konwertery poziomów a zasilanie w postaci pojedynczego akumulatorka LiPo 3,6V.
  • TermopastyTermopasty
  • #3
    Frog_Qmak
    Poziom 25  
    Jak na pierwszy projekt to bardzo ambitnie i kapitalny efekt końcowy :) Jaki temat pracy inżynierskiej? Jaki kierunek (jeśli można) ?
  • #4
    piroman7
    Poziom 10  
    @andrzej55 Egzemplarz Arduino po stronie nadawczej (nano) dostałem z uczelni. Co do zasilania, to chciałem początkowo zaadoptować do tego celu 2 baterie CR2032, aczkolwiek okazało się, że ich wydajność prądowa jest zbyt niska. Wykorzystałem fakt, że na płytce arduino jest zamontowany stabilizator i można je zasilić z baterii, której użyłem. Problem z zasilaniem wyszedł jak już miałem zabudowane wszystko w obudowie. Przyznam, że mimo swoich rozmiarów, bateria 9V spełniła jeszcze dodatkową rolę (a przynajmniej wydaje mi się, że mogła mieć na to wpływ). Forma podczas zalewania wiruje z prędkością 920 obr/min. Myślę, że umieszczenie baterii po przeciwległej stronie mogło wpłynąć pozytywnie na rozkład masy i wyważenie całego elementu. Poniżej umieszczam zdjęcie zamontowanego urządzenia.

    Termometr bezprzewodowy - konstrukcja oparta o Arduino i MAX31855

    Aczkolwiek przyznam, że pomysł z akumulatorem jest dobry i zapewne wykorzystam go w kolejnych projektach. Zabawę z mikrokontrolerami chciałem zacząć już dawno, teraz po prostu otrzymałem "motywację". Najtrudniej zrobić pierwszy krok, teraz mam już kilka pomysłów na następne "zabawki" ;)

    @Frog_Qmak Temat pracy: "Wykorzystanie mikrokontrolerów w analizie procesu krystalizacji odlewu odśrodkowego" na kierunku Automatyka i Robotka (Wydział Mechaniczny Technologiczny)
  • #5
    PEPE64
    Poziom 16  
    Fakt. Motywacja to podstawa. Jak jej brak, wszystko odkłada się na póżniej :)