Serwisy partnerskie:
Close icon
Serwisy partnerskie

System monitorowania i rejestrowania wysokiej temperatury pieca

Monitorowanie i rejestrowanie wysokich temperatur jest potrzebne w fabrykach i gałęziach przemysłu, które mają kotły, piece, prace z gorącym metalem lub podobne prace grzewcze. Jednak większość czujników temperatury i elementów elektronicznych topi się w tak wysokich temperaturach. Dlatego do monitorowania w bardzo wysokich temperaturach wymagany jest specjalny rodzaj czujników i komponentów.
Article Image

Pomiar i monitorowanie temperatury powyżej 200℃ do 1000℃ jest bardzo trudnym zadaniem, zwłaszcza, gdy trzeba przeprowadzić go cyfrowo, ponieważ większość czujników ma zakres pomiarowy poniżej 200℃, co nie pozwala im tolerować temperatury około 1000℃. Monitorowanie i rejestrowanie wysokich temperatur jest potrzebne w fabrykach i gałęziach przemysłu, które mają kotły, piece, prace z gorącym metalem lub podobne prace grzewcze. Jednak większość czujników temperatury i elementów elektronicznych topi się w tak wysokich temperaturach. Dlatego do monitorowania w bardzo wysokich temperaturach wymagany jest specjalny rodzaj czujników i komponentów.

Aby rozwiązać ten problem, niniejszy projekt opisuje, jak zaprojektować system monitorowania temperatury od 500℃ do 1000℃ obecnych w piecach i przemyśle. Aby to osiągnąć, konieczne będzie używanie różnych typów czujników, takich jak:

  1. Czujnik promieniowania IR, który daje wyniki na podstawie koloru stopionego metalu.
  2. Termopara, która wykorzystuje efekt Seebecka, który generuje EMF poprzez ogrzewanie jednego końca dwóch różnych metali połączonych razem. EMF pomaga wykryć mikro zmiany i przekształca je w odczyty temperatury. W tym projekcie użyto termopary typu K do monitorowania bardzo wysokich temperatur ogrzewanych metali i pieców, których temperatura wynosi około od 800℃ do 1200℃ i powyżej. Czujnik termopary typu K składa się z dwóch długich drutów metalowych wykonanych z chromel (pozytywny koniec) i alumel (negatywny koniec).

Do pomiaru gorącej części pieca lub metalu, należy dołączyć do niego koniec złącza drutu termopary typu K. A ponieważ strona sondy czujnika ma dwa długie różne przewody metalowe, inne części elektroniczne systemu monitorowania mogą być utrzymywane w bezpiecznej odległości od tak wysokiej temperatury. Te metalowe przewody są dobrze izolowane, co pozwala im wytrzymać temperatury 1200℃ i więcej, i rozpraszają ciepło do środowiska (patrz zdjęcie poniżej).

Drugi koniec drutu termopary jest dołączony do chipa półprzewodnikowego, który wzmacnia wszelkie małe odchylenia wykryte w EMF spowodowane zmianą temperatury, która jest następnie przekształcana w cyfrowy odczyt i udostępniana za pomocą SPI lub innego interfejsu. Odczyt ten jest następnie przetwarzany przez mikrokontroler lub mikrokomputer i wyświetlany. W tym projekcie, układ MAX6675 wzmacnia i odczytuje dane z przewodu termopary i jednocześnie umożliwia odczyt temperatury przez SPI. Raspberry Pi przetwarza odczyty i monitoruje je zdalnie przez Wi-Fi.

Końcówka czujnika termopary

 

Przygotowania

Po pierwsze, upewnij się, że Twoje Raspberry Pi ma najnowszy system operacyjny Raspbian oraz Python IDLE. Następnie należy zainstalować moduły i biblioteki Pythona, które pomogą czujnikowi odczytywać wartości przez interfejs SPI.

Dostępne są różne biblioteki i moduły. W tym projekcie wykorzystano układ Adafruit MAX6675. Należy zainstalować jego bibliotekę uruchamiając następującą komendę w terminalu Linux:

sudo apt-get update
sudo apt-get install build-essential python-dev python-pip python-smbus git
cd ~
git clone https://github.com/adafruit/Adafruit_Python_MAX31855.git
cd Adafruit_Python_MAX31855
sudo python setup.py install

Kodowanie

Najpierw zaimportuj do kodu bibliotekę daty i czasu, a następnie bibliotekę MAX6675. Następnie zdefiniuj port SPI, z którego będziesz korzystał. Ponieważ ten projekt wymaga użycia sprzętowego SPI, w tym celu dodano odpowiednią część kodu do jego obsługi.

W kolejnym kroku zapisz dane z czujnika wraz z datą i czasem, aby umożliwić monitorowanie pieca i innych wysokich temperatur przemysłowych. Utwórz pętlę while, która będzie aktualizować temperaturę z czujnika. Potem, zapisz je w pliku furnacedata.txt jako bazę danych.

Połączenie

Podłącz piny czujnika do pinów SPIO i GPIO w Raspberry Pi.

Raspberry Pi
MAX6675
MISO (pin 21)
SO
SCLK (pin 23)
CLK
CE0 (pin 24)
CE
5 V
VCC
GND
GND

Testowanie

Spróbuj zmierzyć temperaturę wyższą niż 500°C, a później przejść do ponad 1200°C. Aby to zrobić, najpierw umieść urządzenie w bezpiecznym miejscu z dala od wysokiej temperatury (tak, aby elektronika nie została uszkodzona przez ), a następnie umieść metalową sondę termopary w pobliżu źródła wysokiej temperatury. Potem włącz zasilanie Raspberry Pi i uruchom kod. Możesz zobaczyć odczyty temperatury w powłoce Pythona, które zostaną zapisane w plikowej bazie danych o nazwie furnacedb.txt.

Wykaz elementów
Ilość
Symbol
Nazwa/opis/gdzie kupić

Artykuł Furnace High-Temperature Monitoring and Logging System opracowano w wersji polskiej na podstawie współpracy z portalem www.electronicsforu.com.

Tematyka materiału: Termopara, MAX6675, Pomiar temperatury
AUTOR
Źródło
www.electronicsforu.com
Udostępnij
UK Logo
Elektronika dla Wszystkich
Zapisując się na nasz newsletter możesz otrzymać GRATIS
najnowsze e-wydanie magazynu "Elektronika dla Wszystkich"