Modul MAX31865 pro termočlánky PT100 a PT1000

Vilém Vrbický Zpět na výpis článků

FB tw

Modul s převodníkem MAX31865 představuje řešení pro měření teploty pomocí odporových snímačů (RTD), jako jsou standardní typy Pt100 či Pt1000. Oproti běžným analogovým snímačům vyniká tento převodník stabilitou a přesností měření, díky čemuž je ideální pro použití v náročnějších aplikacích.

Aby bylo dosaženo správné funkce a přesných výsledků měření, je nutné modul na desce hardwarově konfigurovat v závislosti na zvoleném typu připojeného snímače (2, 3 nebo 4vodičové zapojení).

Zapojení modulu

Modul podporuje tři různé způsoby zapojení odporových snímačů. Provedení úpravy na desce se liší podle počtu vodičů vašeho senzoru.

Zapojení 4vodičové (4-wire)

Toto zapojení využívá 4 vodiče k měření odporu snímače a zároveň měří odpor přívodních vodičů. Díky tomu je schopen eliminovat parazitní odpory vodičů a měřit pouze odpor samotného snímače. To v prai znamená že termistor bude v tomto zapojení dosahovat nejpřesnějšího měření ze všech tří zapojení.

Úprava na desce: Modul je již v základu přizpůsoben pro provoz se 4vodičovými snímači. Díky tomu není v tomto zapojení potřeba na desce nic připájet ani předělávat.

Zapojení 2vodičové (2-wire)

Nejjednodušší zapojení, které však nebere v úvahu parazitní odpor přívodních vodičů. Kvůli tomu je ze všech možností nejméně přesné. Protože se odpor vodičů přičítá k odporu snímače, modul vyhodnotí naměřenou teplotu jako vyšší, než je reálná, ačkoliv může být tato odchylka v mnoha případech zanedbatelná.

Úprava na desce: Pro přepnutí modulu do 2vodičového zapojení je potřeba na desce propojit 2 pájecí plošky, které jsou označeny na obrázku.

Zapojení 3vodičové (3-wire)

Kompromisní řešení mezi 4vodičovým a 2vodičovým zapojením. Tímto zapojením eliminujeme odpor jednoho přívodního vodiče. U druhého vodiče se předpokládá stejný odpor jako u toho prvního, avšak nebere se v úvahu, že odpory nemusí být vždy identické.

Úprava na desce: Pro přepnutí modulu do režimu 3vodičového zapojení je potřeba přerušit spojení mezi 1. a 2. pájecí ploškou a následně propojit 2. a 3. plošku.

Propojení s mikrokontrolerem

Modul MAX31865 komunikuje s mikrokontrolerem přes rozhraní SPI.

Pin na modulu	Popis funkce	Připojení k Arduino Uno
VIN	Napájecí napětí	5V (nebo 3.3V dle logiky)
GND	Systémová zem	GND
CLK	SPI Clock	Digitální pin 13 (SCK)
SDO	Data Out (MISO)	Digitální pin 12 (MISO)
SDI	Data In (MOSI)	Digitální pin 11 (MOSI)
CS	Chip Select	Digitální pin 10 (SS)

Instalace knihovny a nahrání programu

Pro správnou funkci modulu MAX31865 je nezbytné mít v Arduino IDE nainstalovanou příslušnou knihovnu.

Potřebnou knihovnu Adafruit_MAX31865 naleznete v Manažeru knihoven v Arduino IDE. Podrobný postup pro práci s knihovnami a připojení desky naleznete v těchto návodech:

Vzorový program pro Mikrokontroler a termistor PT100

#include <Adafruit_MAX31865.h> // Vložení knihovny pro komunikaci s modulem MAX31865
 
// Inicializace senzoru na pinu 10 (CS - Chip Select) pro hardwarové SPI
Adafruit_MAX31865 max31865 = Adafruit_MAX31865(10);
 
void setup() {
  // Spuštění sériové komunikace rychlostí 115200 baudů pro výpis do Sériového monitoru
  Serial.begin(115200);
 
  // Inicializace modulu a nastavení pro 3-vodičové zapojení senzoru
  // Pro jiné typy použijte MAX31865_2WIRE nebo MAX31865_4WIRE
  max31865.begin(MAX31865_3WIRE);
}
 
void loop() {
  Serial.print("Teplota: ");
  
  // Čtení teploty a její přímý výpis. 
  // Parametry: (nominální odpor senzoru při 0°C, hodnota referenčního rezistoru na desce)
  // 100.0 je pro PT100, 430.0 je hodnota RREF rezistoru na modulu (430 Ohm)
  Serial.print(max31865.temperature(100.0, 430.0));
  
  Serial.println(" °C");
 
  // Krátká pauza 100 milisekund před dalším měřením
  delay(100);
}

Závěr

Modul MAX31865 poskytuje vysoce přesné měření teploty pro senzory PT100 a PT1000 bez nutnosti složitých analogových kalibrací. Díky SPI rozhraní a podpoře 2-, 3- a 4-vodičového zapojení jde o spolehlivé řešení pro náročné bastlířské i průmyslové projekty.