本文主要介绍了博主自己制作的热电偶温度巡检仪并演示实际效果

一、制作PicoThermocouple的初衷

在博主的日常开发中,或多或少会使用到测温仪器。常见的测温仪器主要有:

  • 非接触式的红外测温枪(疫情器件测体温就是其一类),优点是便携,操作简单,缺点是一般无法保存连续的测温数据,只能单次采集,目读;

  • 接触式的热电偶,配合采集卡或者热电偶采集设备可以做到实时记录温度数据,并且热电偶的温度采集范围是很广的,在高低温场合下用到比较多;

  • 红外热成像仪,热成像仪的特点是比较直观的看到整体的温度分布,并且配合上位机也可以做到实时的录制记录功能,但是在多点测量加上实时记录的情况下,热成像不占优势;它比较适合整体观测,寻找热源等;

博主目前自己备了一款Unit的热成像仪,它兼容单点测温功能;公司有一款8通道的热电偶温度巡检仪,它太笨重了,不方面携带,并且价格比较高。市面上方面携带的热电偶采集仪又往往是单通道双通道这些,感觉不太够用。于是心血来潮决定自己制作一款热电偶温度巡检仪,本身日常开发对温度的采集准确度精度不高,一般都是简易测试或者实验,正式的测试还是会依赖于专业的实验室去测试,所以一款小巧的热电偶巡检仪就有必要了。

热电偶的采集芯片有很多成熟的可选,这里我选择了MAX31856这款热电偶采集芯片,这款兼容多种类型的热电偶,并且精度也足够高(实际温度不需要这么高精度哈);当然,它的价格也不便宜,某宝上的价格大概14-18元一片,如果单板支持10通道的话,成本逼近200了;

二、单板通道数的的选择

其实8通道已经能够覆盖日常大部分场景了,如果8通道不够,那就再来8通道;为了兼容目前的项目(需要记录10个点位的温度数据),决定单板做10通道的设计;

MAX31856这款芯片的外围电路直接照抄datasheet即可,相信ADI,可以闭着眼睛设计;有关MAX31856这款芯片和热电偶相关的介绍可以参照《MAX31856驱动程序实现》这篇文章;

在此附上10通道原理图:

这里我舍弃了芯片Ready引脚的使用,实际Fault引脚也是可以舍弃的;设计上使用了2组SPI接口分别驱动5通道的max31856,2组芯片的片选CS引脚使用3-8译码器进行接口设计;

三、处理芯片平台

自己熟悉的MCU像STM32、SAM、RP2040、ESP32等都是可以选择的,考虑到性价比成本,这里使用STM32G系列,近期常用;外部通信接口保留了一路RS232、一路CAN;
板载RTC时钟的纽扣电池,保留USB接口,预留一路串口后续给串口屏用;

四、初稿效果

成品暂时就像这样啦,目前依赖USB串口与PC进行通讯,读取温度数据;

现在的汽车都会配置座椅加热和方向盘加热功能,这在冬天真的很好用!!!这里我就随便拿个方向怕测试下目前环境18℃下的加热效果吧;

我们选取方向盘上10个点位布置热电偶,如图:

实测供电13V,加热功率在100W附近;

实测下来,曲线中跑的最快是方向盘左下角区域,热量容易聚集,推测是进线位置的原因;