Como usar o termopar tipo K com Arduino 11

Vimos anteriormente no post “O que é um termopar” como funciona, para que serve e algumas dicas e boas práticas no uso de termopares. E agora, que tal botar em prática o que aprendeu?
Neste post vamos explorar o assunto de forma prática, te ensinando a fazer um projeto  / demonstração de como utilizar um termopar do tipo K com Arduino.

Material necessário

Para fazer o projeto aqui proposto, você precisará de:

• Arduino UNO + Cabo USB (você pode fazer com outros modelos de Arduino se preferir, bastando adaptar o código-fonte e circuito esquemático do projeto)
• Módulo MAX6675 com Termopar com Rosca 7,5 mm ou Termopar Tipo K com Módulo MAX6675 (a escolha aqui é livre)

Informações importantes – temperaturas de operação

Antes de prosseguir é importante ter em mente algumas informações importantes sobre a temperatura de operação.
Os termopares indicados são vendidos juntamente com uma placa que contém o circuito integrado MAX6675, responsável por amplificar e enviar digitalmente, via protocolo SPI (Serial Peripheral Interface), a leitura do elemento sensor. Logo, o que se usa numa medição de temperatura com termopar possui duas partes distintas: elemento sensor (termopar tipo K) e placa amplificadora.

O elemento sensor, conforme visto no post “O que é um termopar“, o termopar tipo K possui uma faixa temperatura de operação bem grande, tipicamente de -270°C até +1370°C. Porém, o mesmo não é válido para o circuito integrado MAX6675, o qual possui operação restrita a faixa de temperatura de -20°C até +85°C (para esta e demais informações sobre este circuito integrado, veja o datashhet do MAX6675). Dessa forma, os seguintes cuidados devem ser tomados quando se utilizar termopar tipo K em conjunto com o circuito integrado MAX6675:

1. O elemento sensor (termopar tipo K) pode operar em qualquer local cuja faixa de temperatura seja de -270°C até +1370°C.
2. A placa com o MAX6675 deve, obrigatoriamente, operar em local cuja faixa de temperatura seja de -20°C até +85°C.
3. Portanto, isso significa que a placa com o MAX6675 não pode operar no mesmo local (ponto com mesma temperatura) que o elemento sensor.

Logo, se o termopar estiver sujeito a uma faixa de temperatura fora da faixa de operação do circuito integrado MAX6675, deve haver uma isolação térmica entre ambos. Para o projeto desse post isso não será preciso, mas tenha isso em mente para uso deste tipo de termopar em projetos reais e/ou industriais.

Instalação da biblioteca do MAX6675

Para fazer a leitura do termopar (ou seja, comunicar o Arduino com o circuito integrado MAX6675) é utilizada a biblioteca MAX6675-library (Adafruit). Para obter tal biblioteca, baixe-a de seu repositório oficial e instale-a pela Arduino IDE.

Termopar tipo K e Arduino: Circuito esquemático

O circuito esquemático do projeto pode ser visto na figura 1. Este circuito pode ser aplicado para ambos os termopares / módulos de termopares disponíveis aqui na loja MakerHero:  Termopar Tipo K com Módulo MAX6675 (sem a ponta de medição do tipo rosca 7,5mm) ou Módulo MAX6675 com Termopar com Rosca 7,5 mm.

Termopar tipo K e Arduino: Código-fonte

O código fonte do projeto pode ser visto abaixo.
IMPORTANTE: leia atentamente aos comentários do código para total compreensão do mesmo.

#include <max6675.h>
 
/* Definições: GPIOs do Arduino utilizado na comunicação com o 
   MAX6675 */ 
#define GPIO_SO       8
#define GPIO_CS       9
#define GPIO_CLK      10

/* Definição: baudrate da comunicação com Serial Monitor */
#define BAUDRATE_SERIAL_MONITOR    115200

/* Definição: tempo entre leituras do MAX6675 */
#define TEMPO_ENTRE_LEITURAS             1000 //ms

/* Criação de objeto para comunicação com termopar */ 
MAX6675 termopar(GPIO_CLK, GPIO_CS, GPIO_SO);
 
void setup()
{
    Serial.begin(BAUDRATE_SERIAL_MONITOR);
}

/* Programa principal */ 
void loop() 
{  
    Serial.print("Temperatura: "); 
    Serial.print(termopar.readCelsius());
    Serial.println("C"); 
    delay(TEMPO_ENTRE_LEITURAS);
}

Recapitulando: o programa acima faz uso direto da biblioteca para comunicação com o circuito integrado MAX6675. A biblioteca, além de já comunicar com o MAX6675, permite obter a temperatura lida já em graus Celsius, facilitando o uso de termopares em projetos com Arduino. A leitura de temperaturas é periódica (uma leitura a cada segundo) e também é enviada pela serial, sendo possível portanto monitorá-la pelo Serial Monitor da Arduino IDE.

Teste do projeto

Após gravar o código-fonte do Arduino, basta abrir o Serial Monitor e observar as leituras de temperatura. O melhor jeito de testar é deixar o termopar em temperatura ambiente, uma vez que esta é conhecida (através de termômetros residenciais ou sites de clima na Internet, como o Climatempo, por exemplo) e ficará mais fácil de você avaliar a medição feita.

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