Это проект простого измерителя температуры на основе термопары. Термопара — это один из видов датчика температуры. Термопары стоят недорого и их диапазон измерении очень большой по сравнению с термисторами или цифровыми датчиками температуры. Однако из-за малого уровня выходного напряжения, обработка данных с термопары относительно сложна из-за необходимости предварительного усилителя высокой точности и надлежащих цепей компенсации. Но существуют некоторые термопары в которые уже встроены цепи обработки аналогового сигнала. Я разрабатывал свой карманный измеритель температуры на основе именно такой термопары.

Принцип работы

Эффект Зеебека состоит в том, что в замкнутой цепи, состоящей из разнородных проводников, возникает термо-ЭДС, если места контактов поддерживают при разных температурах. Термопара работает на основе этого эффекта. Эффект Зеебека также иногда называют просто термоэлектрическим эффектом. 

 

Железо

Термопара

Чтобы получить нужный уровень сигнала с выхода простой термопары необходимы высокоточный усилитель и цепи компенсации. Но уже сейчас доступны микросхемы, в состав которых входит термопара и высокоточный усилитель. Благодаря таким микросхемам термопары можно использовать с легкостью. Я выбрал микросхему MAX31855 от Maxim. Она содержит в себе и термопару, и усилитель и даже АЦП и выводит значение температуры в цифровом виде.

Последовательный выход

В этом проекте предусматривается так же последовательный выход данных. Можно подключаться напрямую к последовательному порту компьютера, но рекомендуется оптическая развязка.

Разьем

Я нашел у себя довольно-таки миниатюрный разьем типа «Папа», но я ни где не смог найти достаточно миниатюрную ответную часть к нему, так что я сделал ее прямо на плате. А вообще-то в данном проекте можно поставить практически любые подходящие по размерам разъемы.

Дисплей

Дисплей для этого проекта должен потреблять как можно меньше энергии. Но я не стал применять в этом проекте символьные ЖК дисплеи со встроенным контроллером из-за небольшого размера отображаемых на нем символов. А вот сегментные ЖК дисплеи отлично подходят. Я использовал именно такую ЖК-панель, иногда они так же используются в другое бытовой электронике. Он не имеет встроенного контроллера, так что для нее требуется внешний контроллер ЖК-дисплея. Рабочее напряжение у разных дисплеев разное. TWV1302W используемые в этом проекте управляются 3В. При использовании 5В ЖК-дисплея, требуется изменения в схеме

Источник питания

Измеритель температуры питается от одной LR1 батарейки через повышающий DC-DC преобразователь. Потребляемый ток всего    4 мА на 1,5В. Расчетное время работы от батареи составляет не менее 100 часов.

Схема

Программа

Принцип работы прошивки довольно-таки прост. Она считывает данные температуры от MAX31855 с интервалом 0,5 секунды и отображает их на ЖК-дисплее в фоновом режиме. Значение температуры также передается через последовательный порт (N81, 300 бит).

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
U1	МК AVR 8-бит	ATmega164P	1
U2	Датчик температуры	MAX31855	1
U3		XC9111C301MR	1
Q1	Биполярный транзистор	2SA1300	1
Q2-Q4	Биполярный транзистор	2SC2712	3
D1	Диод Шоттки	SB1003M3	1
C1	Электролитический конденсатор	47 мкФ	1
C2	Электролитический конденсатор	330 мкФ	1
С?, C3-C7	Конденсатор	100 нФ	6
С8	Конденсатор	10 нФ	1
R1-R3, R5	Резистор	10 кОм	4
R4	Резистор	47 Ом	1
R?	Резистор	4.7 Ом	1
R6	Резистор	330 Ом	1
L1	Катушка индуктивности	100 мкГн	1
U4	ЖК-панель	TWV1302W	1
LR1	Батарея	1.5 В	1
	Термопара	К-тип	1
SW1	Кнопка тактовая		1