Sensor de Temperatura - Termocupla tipo K con conversor Max6675

Un sensor de temperatura es un sistema que detecta variaciones en la temperatura del aire, agua o tierra y las transforma en una señal eléctrica que llega hasta un sistema electrónico. Esta señal conlleva determinados cambios en ese sistema electrónico para la regulación de la temperatura.

Termocupla Tipo K 

Compuesto de una junta de chromega (aleación de cromo y niquel) y alomega (aleación de aluminio y niquel). Son las más usadas, entre otras razones por su relación entre precio y prestaciones, son capaces, en teoría, de medir temperaturas entre −180 °C y +1300 °C, aunque frecuentemente se utilizan para medir temperaturas, aproximadamente, entre los +50 °C y los +800 °C

A la eficacia del sistema de medida de temperatura basado en termopar, le acompaña la necesidad de resolver tres cuestiones para poder ser explotado:

• Capacidad de gestionar tensiones muy bajas (del orden de µV) o amplificar la respuesta del termopar para que un microcontrolador pueda trabajar con ella,
• Corrección de la medida de la sonda para equipararla a una distribución lineal (linealización de la respuesta del termopar) y
• Compensación de unión fría para corregir la dependencia que existe entre la temperatura medida por la sonda y la temperatura ambiente

El IC MAX6675 sirve para resolver de manera sencilla estos tres aspectos y además, gracias en gran medida a que utiliza un bus SPI para las comunicaciones, es muy fácil de explotar en una aplicación basada en microcontrolador además de separar el punto de medida y el de procesado de los datos de forma más cómoda que la alternativa que supone extender el cable de la sonda.

MAX6675

El MAX6675 es un convertidor Analógico / Digital para termopares tipo K. Con este es posible conectar un termopar a cualquier microcontrolador por SPI. Dentro de este pequeño circuito se encuentra la electrónica necesaria para amplificar, compensar y convertir a digital el voltaje generado por el termopar, lo que hace muy sencilla la tarea de conectar un termopar a un microcontrolador.

El MAX6675 realiza una compensación de unión fría y digitaliza la señal de un termopar tipo K. los datos se emiten en una resolución de 12 bits, compatible con SPI ™, formato de solo lectura. Este convertidor resuelve temperaturas a 0,25 ° C, permite lecturas tan altas como + 1024 ° C, y exhibe una precisión de 8LSB para temperaturas que oscilan entre 0 ° C y + 700 ° C.

El tiempo de conversión de la temperatura del MAX6675 oscila entre los 170 ms y los 220 ms, como no hay forma de saber cuándo ha terminado la conversión y se puede solicitar la lectura del valor de la temperatura, lo habitual es dejar un tiempo algo superior al máximo, un cuarto de segundo (250 ms) es un valor suficientemente seguro y sencillo de recordar.

Configuración de pines

El MAX6675 está disponible en un paquete SO pequeño de 8 pines.

Pin	Nombre	Función
1	GND	Tierra
2	T-	Cable de Alumel de termopar tipo K. Debe conectarse a tierra externamente.
3	T+	Cable cromado de termopar tipo K
4	Vcc	Alimentación positiva. Bypass con condensador de 0,1 µF a GND
5	SCK	Entrada de reloj serial
6	CS'	Selección de chip. Configurar CS bajo para habilitar la interfaz serial
7	SO	Salida de datos en serial
8	N.C.	No conectado

Características

Conversión digital directa de salida de termopar tipo K
Compensación de unión fría
Interfaz serial simple compatible con SPI
Resolución de 12 bits, 0,25 ° C
Detección de termopar abierto
Rango de temperatura: -20°C a 85°C
Voltaje de alimentación: 3 V a 5,5 V
Frecuencia de reloj SPI máxima 4.3 Mhz.
Tiempo de conversión 0.17 s máximo 0.22 segundos.
Consumo máximo de 1.5 mA.

Conexión sugerida al microcontrolador

Datasheet Max6675: https://datasheets.maximintegrated.com/en/ds/MAX6675.pdf