【RA】热电偶温度计 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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标准版 【RA】热电偶温度计

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简介:使用瑞萨MCU与MCP96RL00实现多种热电偶的温度采集

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2022-04-20 14:57:57
更新时间: 2024-02-25 16:27:14
描述

        使用瑞萨MCU与MCP96RL00实现多种热电偶的温度采集。支持K.J.T.N.S.E.B.R共八种型号的热电偶。
        做这个的原因是最近用了很久的电烙铁发热芯坏掉了,换了新的发热芯总感觉温度不准,正好以前从立创商城海外购活动白嫖过一片MCP96RL00热电偶温度采集芯片,而本次瑞萨RA MCU&立创EDA训练营又不限作品类型,于是便使用瑞萨R7FA2E1A72DFL与MCP96RL00制作了一个热电偶温度计用来校准电烙铁温度,当然用来测量其它东西比如油温、煤气灶温度之类的也是没问题的。

硬件

        MCP96RL00和美信的MAX31855、MAX6675类似,通过I2C总线与MCU通信。下面是官方文档里的简介(机翻):

        原理图如下,只需要添加一颗去耦电容和一个接线座子用来连接热电偶。


        由于没有什么复杂的文字需要显示,就直接使用了数码管,比较清晰直观。数码管用了一个四位共阴极数码管,而R7FA2E1A72DFL的引脚比较充裕,就直接用MCU推挽输出驱动扫描显示了,最大电流也就不到20ma。

        TYPE-C母座和电源指示灯,这颗MCU支持5V电压还是很方便的,不需要LDO了。两个5.1K下拉电阻是用来识别C TO C线的,不用的话可以不焊。

 

        四个按键,sw1和sw2用来调整热电偶类型。另外两个键是复位和boot,串口下载是要用。

        串口下载,直接排针引出。

        MCU原理图。由于不需要太精确的时钟,就不要外部晶振了。ADC/DAC也用不到,AVCC脚就直接连5V了。

        PCB图(已隐藏铺铜),布线基本没啥需要注意的,全是低速信号。

软件

        代码是用keil写的,初始化代码用RASC自动生成。

        软件部分详情见附件,注释写的比较详细,这里放一段主函数:

实物展示

        热电偶可以买成品,也可以买一两块钱的延长导线把两根线拧一起,实测温度基本没啥区别,因为延长导线的成分和热电偶是一样的,要是用点焊机焊起来就更好了。

 

实物图:

测量烙铁头温度:

 

如何验证这个温度的准确性呢,使用万用表毫伏挡测此时热电偶两端电压:

此时环境温度约25度,热电偶类型为E,然后使用查表法计算出此时温度:

22.3+1.495≈23.8,对应大概335度,精度还行。

 

按SW1进入热电偶类型切换界面,按SW2切换类型,再按SW1确认。

 

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
ID Name Designator Footprint Quantity
1 4.7u C1 C0603 1
2 0.1u C2,C3,C4,C7 C0603 4
3 100nF C5,C6,C8 C0603 3
4 HDR-M-2.54_1x4 J1 HDR-M-2.54_1X4 1
5 LED4-5461AS-1 LD1 LED4-5461AS-1 1
6 FC-DA1608HRK-620D LED1 LED0603-FD 1
7 5.1k R1,R2 R0603 2
8 1k R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10 R1206 8
9 1k R11,R12,R13 R0603 3
10 10K R14,R15,R16,R17 R0603 4
11 1K R18 R0603 1
12 GT-TC029B-H025-L1N SW1,SW2,SW3,SW4 SW-SMD_L3.9-W2.9-P4.15-LS5.0 4
13 R7FA2E1A72DFL#AA0 U1 LQFP-48_L7.0-W7.0-P0.50-LS9.0-BL 1
14 XY126V-5.0-2P U2 CONN-TH_XY126V-5.0-2P 1
15 MCP96RL00-E/MX U3 QFN-20_L5.0-W5.0-P0.65-BL-EP3.3 1
16 TYPE-C 6P(073) USB1 TYPE-C-SMD_TYPE-C-6P 1

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