10. 온도 센서 — MAX31865 와 PT-1000 · 유박사의 mRNA 백신 합성기 펌웨어 첫걸음

/mech 10강에서 PT-1000 을 골랐습니다. 이제 그것을 읽는 코드를 씁니다. MAX31865 라는 칩이 저항을 재서 SPI 로 넘겨 줍니다.

import board, digitalio, adafruit_max31865

spi = board.SPI()
cs  = digitalio.DigitalInOut(board.D5)
sensor = adafruit_max31865.MAX31865(
    spi, cs,
    rtd_nominal=1000,        # PT1000 이다 (라이브러리 기본값은 100)
    ref_resistor=4300.0,     # 보드에 박힌 기준저항 (기본값 430 은 PT100 용)
    wires=3,                 # 3선식으로 배선했다면
    filter_frequency=50,     # ← 한국은 50 Hz. 기본값은 60 이다
)
print(sensor.temperature, sensor.resistance)

여섯 줄인데 틀리기 쉬운 자리가 셋 있습니다.

배선 방식과 설정을 바꿔 보세요. 어디서 오차가 들어오는지 갈라 보입니다.

불러오는 중…

PT-1000 이 PT-100 보다 유리한 이유가 숫자로 나옵니다. 배선 저항 1 Ω 의 값이 10배 다릅니다.

Python 브라우저에서 실행

# 백금저항체의 저항 → 온도. Callendar-Van Dusen 식을 직접 풀어 본다.
# 라이브러리가 쓰는 계수와 같다 (IEC 60751, α = 0.00385)
import numpy as np

A, B = 3.9083e-3, -5.775e-7

def r_to_t(R, R0=1000.0):
    # R = R0 (1 + A t + B t²)  →  t 에 대한 이차방정식 (t ≥ 0 영역)
    return (-R0 * A + np.sqrt((R0 * A) ** 2 - 4 * R0 * B * (R0 - R))) / (2 * R0 * B)

def t_to_r(t, R0=1000.0):
    return R0 * (1 + A * t + B * t * t)

print("%-10s %-12s %-12s" % ("온도", "PT1000 저항", "PT100 저항"))
for t in (0, 30, 37, 58, 95):
    print("%6.0f °C %10.2f Ω %10.2f Ω" % (t, t_to_r(t, 1000), t_to_r(t, 100)))
print()

# 2선식이면 배선 저항이 그대로 더해진다. 얼마나 틀리나?
print("배선 저항 1 Ω 이 더해지면 (2선식):")
for R0, name in [(1000, "PT1000"), (100, "PT100")]:
    t_true = 37.0
    R = t_to_r(t_true, R0)
    t_read = r_to_t(R + 1.0, R0)
    print("  %-7s %.2f °C 를 %.2f °C 로 읽는다 (%+.2f °C)"
          % (name, t_true, t_read, t_read - t_true))
print()
print("PT1000 이 PT100 보다 배선 저항에 10배 둔감하다 — /mech 10강에서 고른 이유다.")

틀리기 쉬운 나머지 둘

자리	무엇이 잘못되나
`ref_resistor`	보드에 실제로 박힌 값을 적어야 합니다. 라이브러리 기본값 430 은 PT100 용이고, PT1000 보드는 보통 4300 입니다. 틀리면 전체가 비율만큼 어긋납니다
`wires=3`	소프트웨어만 바꾸면 안 됩니다 — 보드의 납땜 점퍼도 함께 옮겨야 합니다. 학생들이 거의 반드시 빠뜨립니다

그리고 읽는 속도에 한계가 있습니다. 변환에 수십 밀리초가 걸리므로 초당 열 번~스무 번이 현실적인 상한입니다. 제어 루프 안에서 sensor.temperature 를 매번 부르지 말고, 읽은 값을 캐시해 두고 쓰십시오.

🤔 확인 문제

PT1000 보드를 쓰면서 ref_resistor 를 기본값 430 그대로 두면?

🤔 확인 문제

제어 루프 안에서 sensor.temperature 를 매번 부르면 안 되는 까닭은?