Termopar

• Suporta termopares dos tipos K, J, N, R, S, T, E e B
• Suporta leituras de -210°C até +1800°C
• Resolução melhor do que 0.01°C
• Utilize até 15 módulos simultaneamente

Com o Nanoshield Termopar você consegue medir temperaturas por meio de um sensor de termopar, de uma forma prática e simples. Ele é implementado com o CI MAX31856, fabricado pela Maxim Semiconductor, que contém todo o circuito necessário para realizar esse tipo de medição: sensor interno de temperatura (junção fria), amplificador e conversor analógico-digital. Dessa forma, a leitura já é dada diretamente em graus Celsius, e é lida pelo microcontolador atrávés de uma interface SPI.

O Nanoshield Termopar suporta sensores dos tipos K, J, N, R, S, T, E e B, e conta com as seguintes características:

• Detecção de falhas de circuito aberto e tensão ou temperatura fora dos limites suportados
• Medição da temperatura interna do chip (junção fria)
• Filtro interno para rejeição de ruído em 50/60Hz
• Filtro de média configurável para 2, 4, 8 ou 16 amostras
• Filtro na entrada do termopar para melhor estabilidade

!Conexão do sensor termopar

O Nanoshield Termopar possui um borne de parafuso onde devem ser fixadas as pontas do seu sensor de termopar. Fique atendo à indicação de polaridade e . Se você não souber quais são os terminais positivo e negativo do seu termopar, não se preocupe: "chute" uma polaridade e parafuse ambas as pontas assim mesmo. Feito isso, meça a temperatura e aproxime a ponta de medição de uma fonte de calor qualquer, e se a temperatura medida subir é sinal de que a conexão está correta. Caso a temperatura medida diminua, inverta a polaridade e meça novamente. A figura abaixo ilustra como deve ser feita a conexão:

!Conexão com Arduino + Base Board Uno

O jeito mais fácil de utilizar o Nanoshield Termopar juntamente com um Arduino é usando a Base Board Uno ou Base Board L Uno. Basta encaixar as placas e depois carregar o nosso código de exemplo para verificar o funcionamento (veja a seção de código de exemplo no final da página). Esta montagem pode ser utilizada com o Arduino UNO, Mega R3 ou placas similares. A figura abaixo mostra como fica a montagem do conjunto.

!Conexão com Base Boarduino

Também é possível conectar o Nanoshield Termopar diretamente à nossa placa compatível com Arduino, a Base Boarduino. A conexão é feita da mesma forma com que é feita na Base Board, conforme ilustra a figura abaixo. Basta encaixar as placas e depois carregar o nosso código de exemplo para verificar o funcionamento (veja a seção de código de exemplo no final da página).

!Ligação direta com Arduino

Também é possível utilizar o módulo com montagem direta, utilizando um protoboard e jumper wires para fazer a conexão. Utilize os seguintes esquemas para conectar o Nanoshield Termopar a um Arduino Uno ou Arduino Mega.

!Utilizando vários módulos simultaneamente

O Nanoshield Termopar se comunica com o microcontrolador do Arduino através de um barramento de comunicação denominado SPI. Uma das vantagens deste barramento é a possibilidade de ligação de vários módulos simultâneos utilizando poucos pinos do microcontrolador. O barramento possui uma linha de clock (SCK), duas linhas de dados (SDI e SDO) e um pino de seleção denominado chip select (/CS). Todos os módulos ligados ao barramento compartilham as mesmas linhas de clock e de dados, porém a cada um deles é atribuído um pino de chip select exclusivo. Dessa forma, o microcontrolador pode escolher com qual dos módulos vai se comunicar, enviando um sinal com nível lógico baixo (0V) no pino de chip select correspondente àquele módulo.

O Nanoshield Termopar possui um conjunto de jumpers na parte superior da placa que permite a seleção manual de até 5 pinos diferentes do Arduino para a função de chip select (4, 7, 8, 10 e A3) – o pino padrão que vem selecionado de fábrica é o 8. Além destas 5 opções, o módulo ainda conta com mais 10 pinos selecionáveis via jumper de solda na parte inferior da placa (2, 3, 5, 6, 9, A0, A1, A2, A4 e A5), permitindo a ligação de até 15 módulos simultâneos em um único Arduino.

A figura abaixo ilustra a localização dos jumpers manuais na parte superior, e dos jumpers de solda na parte inferior da placa.

Para utilizar vários módulos simultaneamente, basta monta-los juntos na Base Board ou Base Board L e utilizar os jumpers para selecionar um chip select diferente em cada módulo. A figura abaixo mostra um conjunto de 4 módulos utilizados simultaneamente. Neste exemplo utilizamos uma Base Board UNO juntamente com um Arduino Mega.

Porém, tenha em mente que os pinos utilizados para a comunicação SPI e os pinos utilizados para o chip select dos módulos não podem ser compartilhados ou ter outra função no projeto. Portanto é recomendável fazer uma análise dos pinos utilizados antes de realizar a montagem com vários módulos simultâneos. Consulte a nossa tabela de pinagem, ou entre em contato conosco para maiores informações.

Utilizando a Bridge Board, é possível interligar várias Base Boards e expandir o projeto ainda mais, como ilustra a figura abaixo.

O projeto acima possui 13 módulos Termopar, um Alevino para processamento e um Nanoshield USB para comunicação com um computador. Este conjunto permite a aquisição e registro de até 13 temperaturas diferentes.

Diagrama de blocos

Especificações elétricas

• Alimentação: é feita pelo pino 5V com intervalo de 4,5V até 5,5V.

• Consumo: o consumo máximo de corrente é aproximadamente 1,5mA.

• Níveis lógicos: os pinos de entrada /CS, SDI e SCK funcionam com tensões de 5V ou 3,3V. O pino de saída SDO tem nível lógico de 3,3V e é 100% compatível com os níveis de tensão aceitos pelo Arduino, Raspberry Pi, entre outras.

A tabela abaixo descreve a função de cada um dos sinais utilizados, e a correspondência com os pinos do Arduino UNO e Arduino MEGA R3.

Aplicações e precisão das medidas

Termopares são sensores utilizados principalmente quando se necessita de uma ampla faixa de medidas, e em temperaturas ou ambientes não suportados por outros tipos de sensores, como termistores ou sensores semicondutores. Também é possível obter respostas bastantes rápidas, dependendo do tipo e da geometria do sensor termopar utilizado. Como aplicações típicas, podemos citar medições em:

• Fornos
• Turbinas
• Motores
• Processos industriais (siderurgia, usinagem, etc.)

Sensores de termopar podem exibir erros de ±1,5°C até ±9°C, dependendo do tipo e da faixa de medidas – consulte o fabricante do termopar para saber quais são os limites de tolerância do seu sensor. A precisão interna do chip é de ±0.15%.

Para uma medição mais confiável e segura, mantenha o termopar sempre isolado de partes metálicas ou condutivas. Também evite segurar a ponta do termopar com as mãos durante as medições, a não ser que seja indispensável.

!Código de exemplo

• Nanoshield_Termopar - Biblioteca Arduino de código aberto para acesso ao Nanoshield Termopar.

Versões anteriores

• Versão 1.2 - Documentação da versão 1.2 do Nanoshield Termopar.
• Versão 1.0 - Documentação da versão 1.0 do Nanoshield Termopar (Nanoshield Thermocouple).