SENSORS/ACTUATORS

INTERNET OF THING (IoT)

아두이노 MAX6675 열전대 모듈

납땜 인두 팁이 실제로 얼마나 뜨거워지는지 확인하고 싶거나, 굽는 동안 토스터 오븐 내부 온도를 지켜보거나, 장작 난로의 연도 온도를 기록하고 싶다고 해봅시다. 다른 튜토리얼에서 다룬 DS18B20이나 DHT 시리즈 센서는 최대 125°C 정도까지만 견딜 수 있어서 이런 작업에는 턱없이 부족하고, 한계를 넘어서 사용하면 칩이 그냥 망가져 버립니다.

바로 이럴 때 열전대가 필요합니다. 이 튜토리얼에서는 저렴하고 구하기 쉬운 브레이크아웃 보드이자 K타입 열전대 프로브와 함께 사용하는 MAX6675 열전대 모듈을 아두이노에 연결하고, 시리얼 모니터에서 실시간 온도 값을 읽어 봅니다.

준비물

1	×	아두이노 우노 R3	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 2.0 타입 A-to-B 케이블 (USB-A PC용)	쿠팡 \| 아마존
1	×	USB 2.0 타입 C-to-B 케이블 (USB-C PC용)	아마존
1	×	MAX6675 Thermocouple Module	아마존
1	×	점퍼케이블	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 스크루 터미널 블록 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) Sensors/Servo Expansion Shield for Arduino Uno	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 브레드보드 쉴드	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 케이스	쿠팡 \| 아마존
1	×	(추천) 아두이노 우노용 프로토타이핑 베이스 플레이트 & 브레드보드 키트	아마존

공개: 이 포스팅 에 제공된 일부 링크는 아마존 제휴 링크입니다. 이 포스팅은 쿠팡 파트너스 활동의 일환으로, 이에 따른 일정액의 수수료를 제공받습니다.

열전대는 무엇이 다를까

열전대는 서로 다른 두 금속선의 한쪽 끝을 꼬거나 용접해 붙인 것에 불과합니다. 이렇게 접합된 끝, 즉 측온 접점(hot junction)은 가열되면 아주 작은 전압을 만들어 내며, 이 전압은 온도에 따라 올라가고 내려갑니다. 뜨거운 끝부분에는 약한 회로 없이 평범한 금속선만 있기 때문에, 열전대는 일반 전자 센서라면 순식간에 타 버릴 열도 거뜬히 견딜 수 있습니다.

가장 흔한 종류는 크로멜(Chromel)과 알루멜(Alumel) 선 한 쌍으로 만든 K타입 열전대입니다. 저렴하고 구하기 쉬우며, 대략 -328°F에서 +2300°F까지 매우 넓은 범위를 측정할 수 있습니다. 단 하나의 문제는 출력 신호가 몇 밀리볼트에 불과해서 직접 읽기에는 너무 작다는 점입니다. 그래서 이 미세한 전압을 실제 온도 값으로 바꿔 주는 전용 칩이 필요한데, 그 칩이 바로 MAX6675입니다.

MAX6675 모듈에 대하여

실제로 구매하게 되는 것은 MAX6675 칩을 중심으로 만든 작은 브레이크아웃 보드이며, K타입 열전대 프로브와 함께 판매됩니다.

MAX6675 모듈 핀아웃

image source: diyables.io

이 보드는 프로브의 전압을 샘플링하고 12비트 ADC로 디지털화한 다음, 간단한 3선 연결을 통해 측정값을 아두이노에 전달합니다. 아두이노는 칩에서 데이터를 읽어 오기만 하면 되므로 MOSI 핀은 없고, 다음 핀만 있습니다:

VCC: 전원 핀으로, 3.0V에서 5.5V 사이 어디서나 동작합니다.
GND: 접지 핀입니다.
SCK: 아두이노가 구동하는 클록 라인으로, 각 측정값을 칩에서 밀어내는 데 사용됩니다.
CS: 칩 선택 핀으로, 측정값을 읽는 동안 LOW로 유지됩니다.
SO: 시리얼 데이터 출력 핀으로, 모듈의 읽기 전용 데이터 라인이며 12비트 측정값을 아두이노로 보냅니다.

보드의 반대쪽 가장자리에는 프로브를 연결하는 작은 2핀 단자대가 있습니다. 빨간 선은 + 슬롯에, 파란 선은 - 슬롯에 꽂습니다.

함께 제공되는 프로브는 케이블 길이가 약 18인치이며, 뒤에 있는 MAX6675 칩은 0°C에서 1024°C까지 측정값을 디지털화할 수 있지만 프로브 자체의 정격은 0°C에서 80°C까지뿐입니다. 프로젝트에서 80°C보다 높은 온도를 측정해야 한다면, 상자에 포함된 프로브 대신 별도로 판매되는 고온용 K타입 프로브를 같은 브레이크아웃 보드와 함께 사용하면 됩니다.

알아 두면 좋은 몇 가지 수치:

동작 전압: 3.0V ~ 5.5V
측정 범위: 0°C ~ 1024°C (기본 제공 프로브는 최대 80°C)
정확도: ±3°C
분해능: 약 0.25°C

선연결

모듈의 VCC 핀을 아두이노의 5V 핀에, GND를 GND에 연결한 다음, SCK, CS, SO에는 비어 있는 디지털 핀 세 개를 아무거나 골라 연결합니다. 마지막으로 열전대 프로브의 빨간 선과 파란 선을 모듈의 +와 - 단자대에 끼웁니다.

이 이미지는 Fritzing을 사용하여 만들어졌습니다. 이미지를 확대하려면 클릭하세요.

MAX6675 모듈과 아두이노 우노의 배선표

MAX6675 모듈	아두이노 우노
VCC	→ 5V
GND	→ GND
SCK	→ 5
CS	→ 4
SO	→ 3

아두이노 코드

/* * 이 아두이노 코드는 newbiely.kr 에서 개발되었습니다 * 이 아두이노 코드는 어떠한 제한 없이 공개 사용을 위해 제공됩니다. * 상세한 지침 및 연결도에 대해서는 다음을 방문하세요: * https://newbiely.kr/tutorials/arduino/arduino-max6675-thermocouple-module */ #include "max6675.h" // Define the Arduino pins connected to the MAX6675 module #define SCK_PIN 5 // Clock (SCK) pin #define CS_PIN 4 // Chip Select (CS) pin #define SO_PIN 3 // Serial Out (SO) pin MAX6675 thermocouple(SCK_PIN, CS_PIN, SO_PIN); // create a MAX6675 instance void setup() { Serial.begin(9600); // initialize serial communication delay(500); // give the module time to settle before the first read } void loop() { // read the temperature from the thermocouple in both units float tempC = thermocouple.readCelsius(); float tempF = thermocouple.readFahrenheit(); Serial.print("MAX6675 Temperature: "); Serial.print(tempC); Serial.print("\xC2\xB0"); // degree symbol Serial.print("C - "); Serial.print(tempF); Serial.print("\xC2\xB0"); // degree symbol Serial.println("F"); delay(1000); // MAX6675 needs ~220ms per conversion, so 1s keeps reads well-paced }

빠른 단계

위의 표와 배선도에 따라 MAX6675 모듈을 아두이노 우노에 연결합니다.
아직 하지 않았다면 열전대 프로브의 빨간(+) 선과 파란(-) 선을 모듈의 단자대에 끼웁니다.
USB 케이블로 아두이노 우노를 컴퓨터에 연결합니다.
Arduino IDE를 열고 올바른 보드와 포트를 선택합니다.
Arduino IDE 왼쪽 사이드바에서 Libraries 아이콘을 클릭합니다.
"MAX6675"를 검색하여 Adafruit에서 게시한 라이브러리를 찾습니다.
Install 버튼을 클릭하여 설치합니다.

Search for MAX6675 library created by Adafruit and click the Install button.

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Library Manager

MAX6675 library

All

MAX6675 library by Adafruit

Arduino library for interfacing with MAX6675 thermocouple amplifier More info

1.1.2

INSTALL

Newbiely.ino

···

1 void setup() {

Output

Serial Monitor

Ln 1, Col 1

Arduino Uno on COM15

위 코드를 복사하여 Arduino IDE에서 엽니다.
Upload 버튼을 클릭하여 스케치를 아두이노 우노에 업로드합니다.
프로브 끝을 따뜻한 물체에 대거나 손으로 쥐어 봅니다.
시리얼 모니터를 열고 측정값이 들어오는 것을 확인합니다.

Newbiely | Arduino IDE 2.3.8

──

☐

Newbiely.ino

···

8 Serial.println("Hello World!");

Output

Serial Monitor

Message (Enter to send message to 'Arduino Uno' on 'COM15')

New Line

9600 baud

MAX6675 Temperature: 23.00°C - 73.40°F MAX6675 Temperature: 23.25°C - 73.85°F MAX6675 Temperature: 31.50°C - 88.70°F MAX6675 Temperature: 45.75°C - 114.35°F MAX6675 Temperature: 62.00°C - 143.60°F MAX6675 Temperature: 74.25°C - 165.65°F MAX6675 Temperature: 79.50°C - 175.10°F

Ln 11, Col 1

Arduino Uno on COM15

※ 주의:

시리얼 모니터의 값이 멈춰 있거나 명백히 잘못된 값이 표시된다면, SCK, CS, SO가 스케치에서 사용하는 핀에 정확히 연결되어 있는지 다시 확인하고, 프로브의 +와 - 선이 단자대에 그냥 걸쳐 있지 않고 단단히 고정되어 있는지 확인하세요.

코드 설명

스케치는 먼저 MAX6675 라이브러리를 불러옵니다. 이 라이브러리가 칩과의 저수준 통신을 처리해 줍니다.

#include "max6675.h"

그 바로 다음에는 아두이노 쪽 연결에 사용할 세 개의 핀, 즉 클록, 칩 선택, 시리얼 데이터 출력 핀을 정의합니다. 이 핀들은 이전 섹션에서 연결한 핀과 일치해야 합니다.

#define SCK_PIN 5 // Clock (SCK) pin #define CS_PIN 4 // Chip Select (CS) pin #define SO_PIN 3 // Serial Out (SO) pin

그런 다음 thermocouple이라는 이름의 MAX6675 객체를 만들어, 각 핀이 어떤 역할을 하는지 라이브러리에 알려 줍니다.

MAX6675 thermocouple(SCK_PIN, CS_PIN, SO_PIN);

setup() 안에서는 시리얼 연결만 열면 되며, 첫 번째 측정값을 요청하기 전에 모듈이 안정될 수 있도록 짧은 지연을 둡니다.

void setup() { Serial.begin(9600); delay(500); }

loop() 안에서는 두 개의 라이브러리 함수가 실제 작업을 모두 처리합니다. readCelsius()와 readFahrenheit()는 각각 칩에서 새로운 변환을 시작하고 요청한 단위로 결과를 반환합니다.

float tempC = thermocouple.readCelsius(); float tempF = thermocouple.readFahrenheit();

그런 다음 두 값을 시리얼 모니터의 한 줄에 출력하고, 1초 동안 멈춘 뒤 루프를 반복합니다.

Serial.print("MAX6675 Temperature: "); Serial.print(tempC); Serial.print("\xC2\xB0"); // degree symbol Serial.print("C - "); Serial.print(tempF); Serial.print("\xC2\xB0"); // degree symbol Serial.println("F"); delay(1000);

이 1초의 대기 시간은 MAX6675가 내부적으로 한 번의 변환을 완료하는 데 필요한 약 220밀리초보다 충분히 길기 때문에, 아두이노가 아직 준비되지 않은 측정값을 기다리는 일은 없습니다.

동영상

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