Termopar tipo K + MAX6675 – Medindo temperatura

Neste tutorial iremos demonstrar como desenvolver sistemas de monitoramento de temperatura utilizando o termopar tipo K em conjunto com o MAX6675. Para demostrar seu funcionamento, utilizaremos o Arduino uno.

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Sensores de Temperatura

Os sensores de temperatura são dispositivos que ajudam a identificar o nível de aquecimento de um determinado equipamento ou processo com o objetivo de fazer com que este permaneça em condições adequadas para o seu funcionamento. Em virtude dos infinitos tipos de aplicações existentes, é fácil perceber a necessidade de uma vasta gama de sensores, os quais, de maneira individual, cumprem requisitos particulares de cada situação.

Aqui em nosso portal nós tempos dois tutoriais muito interessantes sobre medição de temperatura:

Os termopares

Os termopares são os elementos mais populares quando falamos na realização de medições de temperaturas de processos. Estes são bastante conhecidos em virtude de sua versatilidade, sendo utilizados em vários tipos de aplicações, indo desde as mais simples até as mais complexas (geralmente existentes em áreas industriais) por serem dispositivos robustos e de custo reduzido.

O princípio de funcionamento dos termopares foi descoberto quando o físico alemão Thomas Seebeckconstatou experimentalmente a existência de uma corrente elétrica ao juntar dois fios de materiais diferentes formando um circuito fechado e posteriormente submeter uma das junções desta união a uma fonte de calor. Algum tempo depois, percebeu-se que a magnitude desta corrente era determinada pela natureza dos dois metais e pela diferença de temperatura entre as duas junções.

Caso o circuito apresentado na figura anterior seja aberto, pode-se constatar a existência de uma força eletromotriz cujo módulo é proporcional à diferença de temperatura entre as junções.

O MAX6675

Apesar de os termopares serem versáteis como citamos anteriormente, a sua utilização requer um pouco de cuidado em dois pontos muito importantes. Um dos tópicos que devem ser olhados com atenção é a chamada compensação de junta fria e o outro diz respeito à necessidade de uma certa sensibilidade na medição das tensões provenientes de um termopar, pois, para cada variação na temperatura ocorre uma pequena variação na tensão existente nos terminais do termopar.

Felizmente existem dispositivos como o circuito integrado MAX6675 que faz o papel de intermediador realizando o contato entre um Arduino e um termopar de maneira fácil. Este chip mede a saída de um termopar tipo K e entrega o resultado para o Arduino através da interface SPI.

Mãos à obra – Medindo temperaturas com um termopar tipo K + MAX6675

Componentes necessários

Para desenvolver este projeto, precisaremos dos seguintes componentes:

1 x Placa Arduino UNO Rev 3
1 x Termopar tipo K + MAX6675

Montando o projeto

Programando

#include "max6675.h"

int SO = 8;
int CS = 9;
int CLK = 10;

MAX6675 sensor(CLK, CS, SO);

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  delay(500);
}

void loop() 
{  
   Serial.print("Graus C = "); 
   Serial.print(sensor.readCelsius());
   delay(500);
}

Colocando para funcionar

Entendendo a fundo

Software

Neste ponto, serão demonstrados todos os passos para o desenvolvimento do código que deve ser inserido no Arduino UNO para que seja possível a realização da medição de temperaturas com o termopar tipo K.

– Incluindo as bibliotecas que serão utilizadas

O primeiro passo que devemos realizar para atingir o objetivo proposto consiste na inclusão da biblioteca adequada para permitir a interação do módulo MAX6675 com o Arduino UNO. Caso você não tenha esta biblioteca, clique aqui para fazer o download da mesma.

#include "max6675.h"

– Definindo os parâmetros que serão utilizados

Posteriormente, devemos declarar as variáveis que irão conter os valores relativos aos parâmetros que serão utilizados na criação do objeto que representará o módulo Max6675 em nosso código. Aqui, nós criamos 3 variáveis do tipo int, que por sua vez, armazenarão os números referentes aos pinos do Arduino UNO que serão conectados com os pinos SO, CS e CLK do módulo Max6675.

int SO = 8;
int CS = 9;
int CLK = 10;

– Criando o objeto

Antes de prosseguirmos para a função setup(), devemos criar o objeto que representará o módulo Max6675 em nosso código. O nome do objeto em questão será sensor.

MAX6675 sensor(CLK, CS, SO);

– Definindo as configurações iniciais

Na função Setup() nós vamos apenas iniciar a comunicação serial através da sentença Serial.begin() com uma taxa de transmissão de 9600 bauds.

void setup() {
  Serial.begin(9600);
}

– Realizando as medidas de temperatura

Dentro da função loop(), utilizamos duas sentenças Serial.print(), de modo que, a primeira delas é responsável por enviar o fragmento de texto “Graus C” para o Serial Monitor através da porta serial. Já a segunda, envia o valor de temperatura lido pelo sensor (obtido através da sentença sensor.readCelsius() utilizada como parâmetro da função print()). Por fim, recorremos à função delay() para determinar qual será o intervalo de tempo entre duas leituras sucessivas.

void loop() 
{
   Serial.print("Graus C = "); 
   Serial.print(sensor.readCelsius());
   delay(500);
}

Considerações finais

Neste tutorial, demonstramos como você deve proceder para realizar medições de temperatura com um termopar do tipo K utilizando o Max 6675. Esperamos que você continue nos acompanhando e sinta-se à vontade para nos dar sugestões, críticas ou elogios. Lembre-se de deixar suas dúvidas nos comentários abaixo.