Electronique
> Réalisations
>
Test MAX31855 et MAX6675
Dernière mise à jour : 02/07/2023Présentation
Test de lecture d'un thermocouple de type K (Alumel/Chromel) avec "conditionneurs" MAX31855 et MAX6675.
Préambule
Un thermocouple est un composant qui permet de mesurer une température élevée en un point donné, et ceci sur une très large plage de température, par exemple entre -200°C et +750°C. Il fait appel à la combinaison par contact (pas par mélange) de deux métaux ou alliages dont le comportement "tension vis-à-vis de la température" diffère. En mesurant la (très faible) tension développée entre les deux matériaux, on peut déterminer la température du "point chaud". Le point de raccordement sonde/mesureur appelé "point froid" est généralement soumis à une température plus faible, celle de l'air ambiant. La câble de liaison du thermocouple fait partie du système de mesure.
Il existe plusieurs types de thermocouples, désignés par une lettre de l'alphabet, fonction des matériaux utilisés pour les deux "électrodes".
| Type TC |
Conducteur
côté Positif matériau 1 |
Conducteur
côté Négatif matériau 2 |
Plage °C |
Sensibilité uV/°C |
| B | Platine rhodié à 30% (Platinum/Rhodium) | Platine rhodié à 6% (Platinum/Rhodium) | - | - |
| E | Alliage nickel/chrome | Alliage cuivre/nickel | -270 to +1000 | 76,373 |
| J | Fer (Iron) | Alliage cuivre/nickel (Constantan) | -210 to +1200 | 57,953 |
| K | Alliage nickel/chrome (Chromel) | Alliage nickel/aluminium (Alumel) | -270 à +1372 | 41,276 |
| N | Alliage nickel/chrome/silicone (Nicrosil) | Alliage nickel/silicone/magnésium (Nisil) | -270 to + 1300 | 36,256 |
| R | Platine rhodié à 13% (Platinum/Rhodium) | Platine (Platinum) | -50 to +1768 | 10,506 |
| S | Platine rhodié à 10% (Platinum/Rhodium) | Platine (Platinum) | -50 to +1768 | 9,587 |
| T | Cuivre (Copper) | Alliage cuivre/nickel (Constantan) | -270 to +400 | 52,18 |
Pour mes tests, j'ai utilisé :
- une sonde de type K
- un MAX6675 qui ne gère que les sondes de type K et qu'on peut
aujourd'hui probablement considérer comme obsolète
- un MAX31855 qui existe en plusieurs versions, par
exemple MAX31855KASA
qui est dédié aux
sondes de type K
| Conditionneur | Plage totale | Résolution | Précision | |||
| MAX6675 | 0°C à +1000°C | 0,25°C | à +25°C : +/-1,5°C (+/-6 LSB) de 0°C à +700°C : +/-2°C (+/-9 LSB) de +700°C à +1000°C : +/-5°C (+/-19 LSB) |
|||
| MAX31855(K) | -270°C à +1350°C | 0,25°C | de -200°C à +700°C : +/-2°C de +700°C à +1350°C : +/-4°C |
La formule liant la tension de sortie Vout du thermocouple
(type K) à la température Tr du point chaud est la suivante :
Vout = 41
uV * Tr
Une compensation est nécessaire pour tenir compte de la
température ambiante Tamb :
Vout = 41 uV *
(Tr - Tamb)
Exemple (sans compensation) avec température au point de
jonction du thermocouple (point chaud) de +350° :
Vout = 0,000041 * 350 = 14,35 mV
Exemple (sans compensation) avec température au point de
jonction du thermocouple (point
chaud) de +1000°C :
Vout = 0,000041 * 1000 = 41 mV
La tension lue en sortie du câble du thermocouple n'étant que de quelques dizaines de millivolts au maximum, elle est amplifiée avant d'être numérisée par le convertisseur analogique numérique intégré au MAX6675. La compensation est effectuée à l'intérieur du MAX6675, grâce à une diode qui sert de capteur de température et dont la tension à ses bornes varie à raison de 2 mV/°C. La valeur numérique délivrée par le MAX6675 tient compte de la compensation, pas besoin d'ajouter un capteur de température externe à proximité.
La méthode utilisée pour le MAX31855 est identique.
Remarque : le MAX31855 permet de connaître (de lire) la température interne du composant, ce qui n'est pas possible avec le MAX6675.
Important :
La mesure de très hautes températures est certes possible avec un thermocouple (au point chaud), mais attention à la température à laquelle est soumise le câble de liaison, ou le fluide (air, gaz ou liquide) dans lequel il baigne. Les câbles sont rarement très résistants !
Schéma
Le même circuit de test pilote les deux conditionneurs MAX31855 et MAX6675.
La valeur analogique fournie par une sonde thermocouple de type K varie de 41 uV/°C, ce qui réclame une amplification de qualité avant d'effectuer la conversion en numérique. Heureusement que cette étape est réalisée dans le MAX31855 ou dans le MAX6675 ! Le résultat numérisé tient dans une valeur codée signée de 14 bits (B31..B18) pour le MAX31855, ou dans une valeur codée non signée de 12 bits (B14..B3) pour le MAX6675. La résolution de mesure offerte par le MAX31855 est de 0,25°C, celle offerte par le MAX6675 est de 1°C. Dans tous les cas, la précision de mesure globale est au mieux de +/-2°C jusqu'à +700°C, et de +/-4°C ou +/-5°C au-delà.
La transmission des données traduites (en sortie Tx) s'effectue ici à la vitesse de 19200 bauds.
Les valeurs de température affichées ici ont été "corrigées" en tenant compte de la température de la soudure "froide", laquelle est idéalement égale à la température du MAXxxxx (elle-même proche de la température ambiante). Il faut bien sûr éviter de placer le conditionneur MAXxxxx dans un endroit où il fait trop chaud...
Logiciel du PIC
Logiciel de tests compilé (*.hex) pour PIC 24F16KA102.
electronique_max31855-max6675_test
- 24F16KA102 - (01/07/2023)
Si vous souhaitez recevoir par la poste un PIC préprogrammé et prêt à utiliser, merci de consulter la page PIC - Sources.
Historique
02/07/2023
- Ajout test MAX6675.
- Mise à disposition du logiciel de tests.
23/06/2023
- Première mise à disposition (uniquement pour MAX31855).