Bu dersimizde PT100 sıcaklık sensörünün PIC ile nasıl kullanılacağını ve matematiksel olarak hesaplamasını göreceğiz
PT100 ler aslında değişken birer dirençtir. İçerinden platinden direnç bulunur ve bu değişime göre ısı ölçümü yapılır
PT100 sensörümüze +5v referans entegremiz ile (AD586) besleyerek oluşan voltaj değişimlerini PIC ADC ile ölçerek sonuca varacağız
PT100 ün birkaç çeşidir vardır ben çalışmalarımda 3 telli olanı kullanıyorum.
PT100 alırken aşağıdaki gibi kapalı bir tip alırsanız iletken yada yarı iletken sıvı ölçümlerinde sorun yaşamazsınız.
PT100 alımı yaparken malzemesi eğer paslanmaz malzeme olursa korozyon gibi sorunlarla da karşılaşmazsınız ancak dikkat edilmesi gereken nokta eğer asit veya baz gibi sıvılarda ölçüm yapacaksanız 316 kalite paslanmaz kılıflı PT100 almanız gerekir çünkü genel olarak kullanılan 304 kalite asit ve bazlara karşı dayanıksızdır.
Güncelleme 11.02.2019 – PT 100 ün kablo kılıfı yani metal olan kısmı mutlaka devre GND sine bağlanmalıdır. Aksi halde okunan değerlerde sapmalar çoğalacaktır. Bu sonucu osiloskop ile de gözlemleyebilirsiniz.
PT100 Sıcaklık Sensörü Özellikleri
PT100 sensörü. 3 çıkış görülse de aynı renk olanlar birbirlerine bağlıdır.
Yukarıda dediğim gibi PT100 aslında ısı ile değişken bir direnç gibi davranır
-50°C ile +400°C derece arasında ölçüm yapabilir ancak benim kullandığım yöntem 0°C altında ölçüm yapmaya uygun değildir.
PT100 doğrusallık grafiği. Teorik olan ile gerçekteki ölçüm grafiği farklıdır.
Teorik olarak doğrusal olsa da gerçekte doğrusal değildir. Bu sebeple kalibre edilmesi gerekir
PT100 Isı Ölçüm Sensörü Devresi
PT100 devre kurulumu boarda yapıldı.
Devre kurulumu basit olduğundan bread boarda kuruldu.
Devre testi su ısıtılarak yapılacak çünkü su 100°C de sabitlendiğinden buradan çıkan sonuca güvenilerek işlem yapılabilir
Cam termometreler ve diğer hazır elektronik termometreler güvenilir olmayabilirler.
AD586 +9V ile beslenmelidir ve çıkışından +5v gelene kadar trimpottan ayar yapılmalıdır.
PT100 Devre Şeması
PT100 devre şeması. PT100 ile gerilim bölücü kurulur. Resmi büyütmek için üzerine tıklayın
Hassasiyet için PIC ADC +vref ve PT100 beslemesi referans entegresi olan AD586 ile yapıldı.
Çıkış Voltajımız :4,5454 v(ADC den okunacak değer volta çevrilecek 5v=1023)
R1 Direnci : PT100 ün direnç değeri ohm
R2 Direnci :1k yani 1000 ohm(devrede 1k kullandığımız için)
R1= ((5*1000)-(4,5454*1000))/4,5454
R1=(5000–4545,4)/4,5454
R1=454,6/4,5454= 100,01 Ohm
Sonu görüldüğü gibi 100 ohm çıktı. Bu formülden hareketle ilk olarak PT100 ün sahip olduğu direnci bulacağız bu direnç değeri ile de kalibrasyon bölümündeki formülü uygulayarak sıcaklığı hesaplayacağız.
Alttaki resimden PT100 ile sıcaklık ölçümü için gerekli işlem sıralamasını görebilirsiniz.
PT100 Sıcaklık ölçümü için takip edilmesi gereken işlem sıralaması
Şimdi MikroC de yukarıdaki sıralama ile işlemleri yapacağız.
char SAPTRIS at trisd;//data portları
char SAPDATA_giris at portd;
char SAPDATA_cikis at latd;
sbit SAP1024_RD at RC1_bit ; //GLCD RD UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_CE at rc2_bit ; //GLCD CE UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_CD at Rc3_bit ; //GLCD C/D UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_RST at Rc4_bit ; //GLCD RST UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_FS at Rc5_bit ; //GLCD FS UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_WR at RC0_bit ; //GLCD wr UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_RD_Direction at TRISC1_bit; //GLCD RD UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_CE_Direction at TRISC2_bit; //GLCD CE UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_CD_Direction at TRISC3_bit; //GLCD C/D UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_RST_Direction at TRISC4_bit; //GLCD RST UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_FS_Direction at TRISC5_bit; //GLCD FS UCU BAĞLANTI PİNİ
sbit SAP1024_WR_Direction at TRISC0_bit; //GLCD FS UCU BAĞLANTI PİNİ
void main()
{
float PT100_direnci=0,veri=0;
unsigned short sicaklik=0;
char txt[15];
ADCON0=0b00000100;//AN1 seçildi
ADCON1=0b00010001;//vref girişi ayarlandı
ADCON2=0b10100011;//gerekli ayarlar yapıldı - datasheeti inceleyin-
CMCON=7;//komparatörler kapatılı
SAP1024_INIT(240,128,6);//kendi GLCD kütüphanemi çağırdım
SAP1024_YAZI_YAZMA(8,10,"'C");
while(1)//sonsuz döngü kurarak sürekli okuma yapacağım
{
delay_us(100);
ADON_bit=1;
delay_us(100);
GO_DONE_bit=1;
delay_us(100);
while(go_done_bit);
delay_us(100);
veri=(ADRESH<<8)|adresl; //ADC den gelen değer okunur
delay_ms(250);//bekleme ekledim
//veriyi volta çeviriyoruz
veri=(5/1023f)*veri;
//volt değerinden PT100 direnci hesaplanır
PT100_Direnci=((5*1000)-(veri*1000f))/veri;
//PT100 direnç değeri ile sıcaklık hesaplanır
sicaklik=(-0.0039083+sqrt(0.00001758480889-0.0000000231*PT100_Direnci))/-0.000001155;
shorttostr(sicaklik,txt);//veriti stringe çevirdim - MikroC Kütüphanesi
SAP1024_YAZI_YAZMA(10,10,txt);//Veriyi ekranda yazdırdım
}
}
Tüm formül ve kalibrasyonun yapıldığı kod yukarıdadır.
Test videosunda bazı sapmalar görülecektir ancak bu sapmalar devrenin PCB üzerinde olmamasından kaynaklanmasına rağmen kod da görüleceği gibi 250 ms gibi hızlı bir örnekleme alındığı halde aşırı bir sapma yaşanmamaktadır.
Sıvının ısısı ölçülürken PT100 tabana temas etmemelidir.Ölçümlerde oluşan bir anlık fırlamaların sebebi tabana değen PT100 ün ısıtıcıdan bir anlık yüksek ısıları almasıdır.
Daha iyi sonuç için birden fazla ölçümü kayıt edip ortalamasını alabilirsiniz. Bu çalışma sadece temeldir ve geliştirilebilir.
ADC işlemlerinde en iyi sonucu almak için daima harici referans voltajı kullanılmalıdır.
Çalışmanın sonuna geldik. Aklınıza takılan sorularınızı “Soru-Cevap” forumuna sorabilirsiniz.
