سنسورهای مقاومتی دما (RTD)
سنسورهای مقاومتی دما (Resistance Temperature Detector) که به اختصار به آنها RTD نیز گفته میشود، المان های نازک ساخته شده از پلاتین هستند که برای اندازه گیری دما استفاده می‌شوند. ثبات، دقت و تکرارپذیری بالا از ویژگی های بارز آنهاست.
RTD ها المان هایی پسیو هستند و به خودی خود خروجی تولید نمی‌کنند. به همین منظور از دیوایس های الکترونیکی خارجی ای برای اندازه گیری مقاومت سنسور با عبور جریان الکتریکی کمی (این جریان اندازه گیری معمولاً 1 میلی آمپر یا کمتر و حداکثر 5 میلی آمپر میباشد.) از سنسور برای تولید ولتاژ استفاده می شود که به این دیوایس‌ها مبدل‌های RTD گفته میشود.
مروری بر مبدل MAX31865
MAX31865 یک مبدل مقاومت به دیجیتال با کاربری آسان است که برای RTD های پلاتینی طراحی شده است. در این مبدل‌ها، یک مقاومت خارجی، حساسیت RTD مورد استفاده را تنظیم میکند و یک ADC دلتا سیگمای دقیق، نسبت مقاومت RTD به مقاومت مرجع را به شکل دیجیتال تبدیل میکند. این ورودی های MAX31865 در برابر خطاهای over voltage به بزرگی ± 45V محافظت می شوند.
مشخصات فنی
کاربردها
- Output Type: Digital-SPI
- Temperature range: -200°C to +800°C
- Temperature Accuracy: ± 0.5°C
- Industrial Equipment
- Medical Equipment
- Instrumentation
ماژول GebraBit MAX31865
ماژول GebraBit MAX31865 یک مبدل RTD به دیجیتال سطح بالا با یک مبدل ADC داخلی 15 بیتی و پروتکل ارتباطی SPI است که با تغذیه 3.3 ولتی کار میکند. ماژول GebraBit MAX31865 برای کار با RTD یا سنسور دماهای مقاومتی پلاتینی PT100 تا PT1000 و یا ترمیستورهای 2، 3 یا 4 سیمه طراحی شده است.
کاربران می‌توانند به راحتی توپولوژی سیم RTDها را به وسیله جامپرسلکتور تعبیه شده روی ماژول ونحوه اتصال سیم‌های سنسور RTD را از طریق بلوک ترمینال انتخاب کنند. از دیگر ویژگی‌های این ماژول، قابلیت تشخیص خطاهایی چون: اتصال RTD به ولتاژ خارج از محدوده، عدم اتصال تمام یا بخشی از المان RTD میباشد.
کاربر برای توسعه سخت افزاری و البته توسعه نرم افزاری این مبدل، نیاز به یک مدار راه انداز و درایور دارد.GebraBit برای راحتی کاربران این امر را با پیاده سازی مدار سنسور MAX31865 و ارایه دسترسی به پین های سیگنال های ارتباطی و تغذیه ، محق ساخته است.
کافیست ماژول GebraBit MAX31865 را در BreadBoard قرار داده سپس با اعمال ولتاژ مورد نیاز ، ماژول GebraBit MAX31865 را با هریک از برد های اردوینو، رزبری پای ، دیسکاوری و مخصوصا ماژول GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 که پیشنهاد ما استفاده از ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit هست،راه اندازی و دیتا را دریافت کنید.
دلیل پیشنهاد ما در راه اندازی ماژول GebraBit MAX31865 با ماژول های توسعه میکروکنترلری GebraBit مانند GebraBit STM32F303 یا GebraBit ATMEGA32 ،وجود رگولاتور داخلی 3V3 در آنها و سازگاری ترتیب پین های همه ماژول های GebraBit با هم بوده(استاندارد GEBRABUS) که فقط کافیست ماژول GebraBit MAX31865 را مانند تصویر بالا در سوکت مربوطه قرار داده و بدون نیاز به سیم کشی ،ماژول سنسور مورد نظر را توسعه دهید.
ویژگی‌های ماژول GebraBit MAX31865
- User selectable RTDs 2, 3 or 4 wire topology via input connector and on board jumper select
- On Board, ON/OFF LED indicator
- On Board, DRDY LED indicator
- Pin Compatible with GebraBus
- It can be used as a daughter board of GebraBit MCU Modules
- Featuring Castellated pad (Assembled as SMD Part)
- Separatable screw parts to reduce the size of the board
- Package: GebraBit small (36.29mm x 32.72mm)
معرفی بخش های ماژول
مبدل MAX31865
MAX31865 مبدل RTD به دیجیتال این ماژول بوده که در مرکز ماژول قرار گرفته و مدار آن طراحی شده است.
بلوک ترمینال اتصال سیم ها
یک بلوک ترمینال برای اتصال سیم ها به ماژول، روی ماژول در نظر گرفته شده است. نحوه چیدمان پین های بلوک ترمینال در شکل زیر نشان داده شده است.
معرفی پین های بلوک ترمینال :
- RTD IN+ : پین ورودی مثبت RTD است.
- RTD IN- : پین ورودی منفی RTD میباشد.
- FORCE+ : این پین، پین High-side درایو RTD است و در هنگام اتصال دو سیم ، با استفاده از یک سیم جامپر به RTD+ متصل میشود.
- FORCE-: این پین، پین Low-side بازگشت RTD میباشد و در هنگام اتصال دو سیم یا سه سیم، با استفاده از یک سیم جامپر به RTD- متصل میشود.
توجه: برای اتصال چهارسیم، نیازی به اتصال چیزی نیست.
جامپر سلکتور توپولوژی سیم ها
در ماژول GebraBit MAX31865 امکان انتخاب توپولوژی سیم‌ها، توسط جامپر Wire SEL، برای کاربران فراهم گردیده است. در صورتیکه مقاومت 0R این جامپر سلکتور سمت چپ باشد توپولوژی های 2 و 4 سیمه و در صورتیکه مقاومت 0R سمت راست باشد توپولوژی 3 سیمه انتخاب شده است.
ال ای دی DRDY
در این ماژول یک ال ای دی اختصاصی برای پینDRY در نظر گرفته شده است. با تغییر وضعیت پین DRDY، وضعیت ال ای دی DRDY نیز تغییر میکند.
LED تغذیه
با اعمال ولتاژ به ماژول توسط پین تغذیه، LED ماژول روشن می شود.
پین‌های ماژول GebraBit MAX31865
پین های تغذیه
- 3V3 : این پین تغذیه اصلی سنسور و سطح منطق(Logic Level) ارتباط دییجیتال سنسور (SPI) را تامین میکند.
- GND : این پین، پین زمین برای تغذیه‌ی سنسور می باشد.
پین های SPI
- SDI(MOSI) : از این پین، برای ارسال دیتا از میکروکنترلر(پردازنده) به ماژول(سنسور) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data In / Microcontroller Out Sensor In می باشد.
- SDO(MISO) : از این پین، برای ارسال دیتا از ماژول(سنسور) به میکروکنترلر(پردازنده) استفاده میشود.نام اختصاری این پین برگرفته از عبارت لاتین Serial Data Out / Microcontroller In Sensor Out می باشد.
- SCK : این پین، پین کلاک برای ارتباط SPI بوده که از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب و به پین کلاک متناظر در میکروکنترلر(پردازنده) ، متصل می شود.
- CSB : این پین، پین Chip Select برای ارتباط SPI با ماژول(سنسور) می باشد، که با اعمال ولتاژ LOW (0V) ،ماژول(سنسور) برای ارتباط SPI انتخاب می شود.این پین از نوع ورودی (Input) برای سنسور محسوب می شود.
در صورتی که می خواهید از چندین ماژول GebraBit MAX31865 به صورت همزمان استفاده کنید، کافیست پین های SDO , SDI , SCK همه انها و میکرکنترلر(پردازنده) را به هم متصل کرده و به CS هر کدام، یک پین منحصر به فرد اختصاص دهید.
دیگر پین‌ها
- DRY : این پین، پینData-Ready بوده و یک پین Active-low است. هنگامی که یک دیتای جدید در دیتا رجیستر داشته باشیم، این پین Low میشود و هنگامی که خواندن دیتای مقاومت RTD تکمیل شود، DRDY به وضعیت High برمی گردد.
اتصال به پردازنده
اتصال SPI با GebraBit STM32F303
برای اتصال SPI ماژول GebraBit MAX31865 به ماژول میکروکنترلرGebraBit STM32F303 بعد از تعریف کردن “SDI” و “SDO” و “SCK” و “CS” روی پین های PB5 و PB4 و PB3 و PC13 (برای راحتی کار در STMCUBEMX) ماژول GebraBit MAX31865 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit STM32F303 قرار دهید. در اینجا برای درک بهتر،اتصال جداگانه این دو ماژول نشان داده شده است:
اتصال SPI با GebraBit ATMEGA32A
با توجه به اینکه پین های SPI میکروکنترلر ATMEGA32A بر اساس استاندارد GEBRABUS متناظر با پین های SPI دیگر ماژول های GEBRABIT می باشد، ماژول GebraBit MAX31865 را به صورت Pin to Pin به راحتی بر روی ماژول GebraBit ATMEGA32A قرار داده و با ماژول GebraBit MAX31865 از طریق SPI ارتباط برقرار کنید. در اینجا برای درک بهتر،اتصال جداگانه این دو ماژول نشان داده شده است:
اتصال SPI با ARDUINO UNO
برای اتصال SPI ماژول GebraBit MAX31865 به ARDUINO UNO مراحل زیر را دنبال کنید:
- پین “3V3” ماژول MAX31865 را به پین “3V3” خروجی برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم قرمز)
- پین “GND” ماژول MAX31865 را به پین “GND” برد ARDUINO UNO متصل کنید.(سیم سیاه)
- پین” “SDI ماژول MAX31865 را به پین D11 برد ARDUINO UNO( (SDIمتصل کنید.(سیم زرد)
- پین” “SDO ماژول MAX31865 را به پین D12 برد ARDUINO UNO( (SDOمتصل کنید.(سیم بنفش)
- پین “SCK” ماژول MAX31865 را به پین D13 برد ARDUINO UNO( (SCKمتصل کنید.(سیم نارنجی)
- پین” “CS ماژول MAX31865 را به پین D10 برد ARDUINO UNO( (CSمتصل کنید.(سیم آبی)
نحوه اتصال موارد ذکر شده در بالا،در این تصویر مشاهده می شود:
