אלקטרוניקה ומחשבים – יצחק, ברקת ושוהם כהן אתר מגמת אלקטרוניקה ומחשבים
מדריך מלא לשימוש ב-MAX6675 עם תרמוקפל מסוג K ו-Arduino
תוכן עניינים
- 1 מדריך מלא לשימוש ב-MAX6675 עם תרמוקפל מסוג K ו-Arduino
- 1.1 מבוא
- 1.2 עקרון פעולה של תרמוקפל
- 1.3 תכונות עיקריות של MAX6675
- 1.4 יתרון משמעותי – עבודה בתוך נוזלים
- 1.5 יתרונות בהשוואה לחיישנים אחרים:
- 1.6 חיבור MAX6675 ל-Arduino UNO
- 1.7 התקנת ספריית MAX6675
- 1.8 קוד לדוגמה
- 1.9 שימוש במדידת טמפרטורה בנוזלים
- 1.10 מדוע חיברנו לפינים הללו?
- 1.11 יישומים נפוצים
- 1.12 טיפים ושיקולים
- 1.13 סיכום
מבוא
ה-MAX6675 הוא מודול המאפשר מדידת טמפרטורות גבוהות באמצעות תרמוקפל מסוג K. הוא מתאים במיוחד לפרויקטים הדורשים ניטור טמפרטורה מדויק במגוון רחב של יישומים, כולל בנוזלים, תנורים, כבשנים ועוד.
עקרון פעולה של תרמוקפל
תרמוקפל מסוג K פועל על עקרון האפקט התרמו-חשמלי (Seebeck Effect). הוא מורכב משתי מתכות שונות (Chromel ו-Alumel) המחוברות בנקודה אחת. כאשר יש הפרש טמפרטורות בין קצה המדידה לקצה הייחוס, נוצר מתח חשמלי קטן שפרופורציונלי להפרש הטמפרטורות. ה-MAX6675 ממיר את המתח הזה לערך דיגיטלי שניתן לקריאה על ידי המיקרו-בקר.
תכונות עיקריות של MAX6675
– סוג תרמוקפל נתמך: תרמוקפל מסוג K
– טווח טמפרטורה: 200°C- עד 1350°C.
– דיוק מדידה: ±2°C.
– פרוטוקול תקשורת: SPI (Serial Peripheral Interface).
– מתח עבודה: 3.0V עד 5.5V (תואם ל-Arduino UNO).
– צריכת זרם נמוכה.
יתרון משמעותי – עבודה בתוך נוזלים
אחד היתרונות הבולטים של תרמוקפל מסוג K בשילוב עם מודול MAX6675 הוא היכולת לבצע מדידות מדויקות בתוך נוזלים. זאת בזכות: מאפייני עמידות במים:
– התרמוקפל, עם מעטפת הנירוסטה שלו, מוגן לחלוטין ממגע עם מים ונוזלים אחרים
– ניתן להטביל את קצה החישה במים לפרקי זמן ארוכים ללא חשש לנזק
– אין צורך בציפויים או הגנות נוספות למדידה בנוזלים
יישומים מעשיים במים:
– מערכות אקווריום: ניטור רציף של טמפרטורת המים.
– מערכות השקיה: בקרת טמפרטורת מי ההשקיה.
– תעשיית המזון: בקרת טמפרטורה בתהליכי בישול ועיבוד.
– מערכות קירור: ניטור טמפרטורת נוזל הקירור.
יתרונות בהשוואה לחיישנים אחרים:
– עמידות גבוהה יותר לעומת חיישני טמפרטורה דיגיטליים רגילים.
– אין צורך באיטום מיוחד או תחזוקה שוטפת.
– יציבות מדידה לאורך זמן גם בתנאי רטיבות.
חיבור MAX6675 ל-Arduino UNO
רגלי המודול MAX6675
תיאור | רגל במודל |
מתח עבודה (3.0V-5.5V) | VCC |
אדמה | GND |
שעון SPI | SCK |
בחירת Slave | CS |
יציאת נתונים (Data Out) | SO |
טבלת חיבורים ל-Arduino UNO
הסבר | חיבור לארדואינו | רגל במודל |
מספק מתח עבודה למודול | 5V | VCC |
מחבר את אדמת המודול לאדמת ה-Arduino | GND | GND |
פין שעון – SPI מסנכרן את העברת הנתונים | רגל 13 | SCK |
בחירת Slave – מאפשר תקשורת עם המודול הספציפי | רגל 10 | CS |
יציאת נתונים – מעביר את נתוני הטמפרטורה ל-Arduino | רגל 12 | SO |
איור חיבורים ל-Arduino UNO
התקנת ספריית MAX6675
1. פתח את Arduino IDE
2. עבור ל- Tools <= Manage Libraries
3. בחלון שנפתח, חפש “MAX6675”
4. התקן את הספרייה “MAX6675 by Adafruit” או “max6675 by Chongyang Shi”
קוד לדוגמה
#include "max6675.h"
// הגדרת פינים
int soPin = 12; // SO
int csPin = 10; // CS
int sckPin = 13; // SCK
MAX6675 thermocouple(sckPin, csPin, soPin);
void setup()
{
Serial.begin(9600);
Serial.println("תחילת מדידת טמפרטורה עם MAX6675");
delay(500); // המתנה לאתחול החיישן
}
void loop()
{
double celsius = thermocouple.readCelsius(); // קריאת טמפרטורה בצלזיוס
double fahrenheit = thermocouple.readFahrenheit(); // קריאת טמפרטורה בפרנהייט
Serial.print("temperature: ");
Serial.print(celsius);
Serial.print(" °C | ");
Serial.print(fahrenheit);
Serial.println(" °F");
delay(1000); // המתנה של שנייה בין קריאות
}
שימוש במדידת טמפרטורה בנוזלים
האם המודול מתאים למדידת טמפרטורה בנוזלים?
– כן, כל עוד משתמשים בתרמוקפל מתאים המוגן למגע עם נוזלים
– חשוב: המודול עצמו אינו עמיד למים, ולכן יש להרחיק אותו מהנוזל
דגשים למדידת טמפרטורה בנוזלים:
– השתמש בתרמוקפל עם מעטפת נירוסטה או חומר עמיד לנוזלים.
– ודא שהתרמוקפל אטום כראוי כדי למנוע חדירת נוזלים לחיבורים.
– הרחק את המודול MAX6675 מהנוזל ומקם אותו במקום יבש ובטוח.
– אם הנוזל מוליך חשמל, וודא שהתרמוקפל מבודד כראוי למניעת קצר.
מדוע חיברנו לפינים הללו?
פיני SPI סטנדרטיים בארדואינו UNO:
– SCK (שעון): פין 13 הוא פין SCK סטנדרטי בתקשורת SPI
– MISO (Master In Slave Out): פין 12 משמש לקליטת נתונים מה-Slave (במקרה זה, ה-MAX6675)
– CS (Chip Select): פין 10 משמש לבחירת ה-Slave הפעיל בתקשורת SPI
פשטות ונוחות:
– שימוש בפינים הסטנדרטיים מקל על התקשורת ומונע התנגשות עם רכיבים אחרים
יישומים נפוצים
– מדידת טמפרטורה בתנורים וכבשנים
– ניטור טמפרטורה במערכות חימום
– מדידת טמפרטורה בנוזלים (מים, שמן, כימיקלים)
– מערכות בקרה תעשייתיות
– פרויקטים של בית חכם
– מערכות בקרת אקלים מתקדמות
– ניטור מנועים ומכונות תעשייתיות
– מערכות סולאריות ואנרגיה מתחדשת
– מעבדות מחקר וניסויים מדעיים
טיפים ושיקולים
1. בדיקת חיבורים: – ודא שהחיבורים יציבים ואין חיבורים רופפים
2. מניעת רעשים חשמליים:
– השתמש בחוטים קצרים ככל האפשר
– הרחק את החוטים ממקורות הפרעה חשמלית
3. טיפול בתרמוקפל:
– התרמוקפל עדין; הימנע מכיפוף או פגיעה בו
– נקה את התרמוקפל במידת הצורך, במיוחד לאחר שימוש בנוזלים
סיכום
המודול MAX6675 הוא כלי עוצמתי ופשוט למדידת טמפרטורות גבוהות בפרויקטים מגוונים. עם חיבור פשוט ל-Arduino וקוד זמין, ניתן לשלב אותו בקלות במערכות קיימות או בפרויקטים חדשים.
זכרו: בטיחות היא מעל הכל. ודא שאתה פועל בהתאם להנחיות, במיוחד כאשר עובדים עם טמפרטורות גבוהות או נוזלים.
