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MK-319と熱電対で700℃の測定!その改造方法

MK-319 3桁表示とリレー付き温度センサーで700℃の測定改造手順



700℃の温度を測定するために、「MK-319 リレー付き温度センサーキット」の温度センサー「IC型温度センサーDS18B20」を熱電対に変更しました。
プログラムをほんの少し変更し、熱電対用のアンプ回路を実装し、MK-319のセンサー入力回路を少し変更することで、比較的簡単に700℃の測定ができました(写真参照。設定用スイッチとボリュームはケース実装用に変更しています)。
その手順を紹介します。

仕様:
・・最大測定温度 800℃くらい(900℃くらいまで測定できるはず。未確認)
・・設定した温度でリレーを駆動する
・・電源電圧など電気仕様は基本的にMK-319標準品と同じ

1.熱電対とは
熱電対とは、ある種類の2種類の異なる金属の接点で温度に比例した電圧が発生する現象「ゼーベック効果」を利用した測定素子です(写真参照)。
高温が測定できる、また2種類の金属を接する(ねじる)だけで測定できるので極めてセンサー部分が小さくできる、ということで装置内部の温度上昇、エンジンの温度上昇などの測定でよく使われています。ここではK型熱電対を使用しています。


2.K型熱電対の出力を専用アンプで大きくする
K型熱電対の出力は極めて小さい(800℃で33ミリボルトくらい)ので、MK-319で使用しているマイコンで検出できる電圧(0Vから5V弱)に大きくします。K型熱電対用のアンプとしてアナログデバイセズ社から販売されている「AD597」(SOPパッケージ)を使用します。これを小型の基板(エトセトラ社製作)に実装し(表面実装)、12Vを電源として加えます。
AD597の出力は「10mV/℃」なので、800℃のときに8.0Vとなる仕組みです。詳しくはメーカーサイトを参照してください。


3.アンプ出力を分圧し、MK-319で検出
MK-319のセンサー電圧検出範囲は0Vから5V弱ですので、K型熱電対のアンプ出力電圧(800℃のとき8V)を半分にして、測定します。単純に精度の高い1.5kΩの金属皮膜抵抗を信号出力に直列に挿入し、その出力、つまりマイコンの入力端子に同じく1.5kΩをグランドとのあいだに挿入します。これで電圧が半分になります。詳しくはMK319熱電対用回路図(JPEG)を参照してください。
MK-319の基板パターンを一部カットし、ハンダ面に1.5kΩ抵抗を取り付けます。R11 4.7kΩ抵抗も不要なので取り去り、分圧用の1.5kΩと置き換えます(写真参照)。


4.プログラムの変更
ほとんど改造の必要はありません。表示最大温度の変更、ボリュームによる設定温度の変更だけ行います。詳しくは、プログラム(テキスト形式のソースプログラムとHEXファイル。ZIP形式)をご参照ください。HEXファイルをPICマイコン用書き込み装置にダウンロードし、マイコンIC「16F1827」に書き込めばすぐに使えます。ぜひ、お試しください。

以上。