Módulo AD7793 PT100 y Termopar K de Alta Precisión SPI

Análisis general del producto

He probado este módulo en varias configuraciones de adquisición de temperatura y su principal virtud está en el enfoque de instrumentación: no se limita a entregar una lectura digital sencilla, sino que combina un convertidor de alta resolución AD7793, una entrada para termopar tipo K y una PT100 destinada a la compensación de unión fría. Esto lo sitúa por encima de los módulos económicos basados en conversores específicos para termopares cuando se busca mayor control sobre la cadena de medida.

La comunicación se realiza mediante SPI, una elección adecuada para conectarlo a microcontroladores como STM32 y para integrar varios módulos en sistemas multicanal. En la práctica, la calidad final de la medida depende tanto del circuito como del sensor empleado, la instalación mecánica, el aislamiento frente al ruido y la calibración del firmware. El módulo proporciona una base técnica sólida, pero no convierte automáticamente un montaje poco cuidado en un sistema de precisión.

Calidad de construcción y materiales

La placa de circuito impreso de cuatro capas es un punto positivo para este tipo de aplicación. En señales de pocos milivoltios, disponer de una distribución cuidada ayuda a reducir acoplamientos y facilita separar la parte analógica de la interfaz digital. También resulta importante que la PT100 de compensación esté físicamente bien situada respecto a la conexión del termopar: si ambas zonas se encuentran a temperaturas diferentes, la compensación de unión fría pierde eficacia.

El formato es el habitual en módulos de desarrollo, con conexiones accesibles y una integración sencilla en prototipos. No lo trataría como una placa industrial terminada: conviene instalarlo dentro de una caja, utilizar separadores y evitar que los cables del termopar discurran junto a motores, relés, convertidores DC-DC o líneas de alimentación conmutadas.

El termopar debe conectarse respetando la polaridad y utilizando cable de extensión apropiado para tipo K. Emplear cable de cobre convencional entre la sonda y la placa introduce uniones metálicas adicionales y puede provocar errores apreciables, especialmente cuando existe un gradiente de temperatura cerca de los bornes.

Compatibilidad y rendimiento

La interfaz SPI permite conectarlo a placas STM32, Arduino, ESP32 u otros sistemas que trabajen con niveles eléctricos compatibles. Antes de conectarlo, revisaría cuidadosamente la tensión de alimentación, los niveles lógicos, el orden de los bits, el modo SPI y la gestión de la señal de selección de dispositivo. El ejemplo orientado a STM32F10X puede servir como punto de partida, pero no sustituye a la adaptación del controlador al microcontrolador elegido.

El AD7793 trabaja con señales analógicas de muy bajo nivel y ofrece ganancias configurables de hasta 32 veces. La referencia de 36,5 mV para esa ganancia permite cubrir una parte importante del rango de un termopar K, aproximadamente hasta la zona de 850 grados según la tabla de referencia empleada. No interpretaría esa cifra como una garantía de exactitud ni como el límite universal del sensor: son fundamentales la linealidad del termopar, la temperatura de la unión fría, el rango configurado y la estabilidad de la referencia.

En mis pruebas de integración, el mayor trabajo no estuvo en leer los registros SPI, sino en convertir correctamente el código digital en temperatura. Para el termopar tipo K hay que aplicar la compensación de unión fría y una conversión basada en la curva del sensor. Para la PT100, la resistencia debe transformarse mediante una ecuación adecuada, como Callendar-Van Dusen, teniendo en cuenta si se emplea una conexión de dos, tres o cuatro hilos. La medida ratiométrica y una calibración previa ayudan a controlar el efecto de la resistencia de los cables y de la deriva de la excitación.

En un puesto de trabajo con un STM32 y una pantalla de registro, el módulo resulta apropiado para supervisar la temperatura de una resistencia calefactora, una cámara pequeña o un proceso de laboratorio. Para una configuración con varios canales, SPI simplifica el cableado, aunque cada módulo necesita una gestión correcta de la selección de dispositivo y conviene comprobar que no haya conflictos en las líneas compartidas.

Puntos fuertes y aspectos mejorables

Puntos fuertes:

• Arquitectura basada en un convertidor de instrumentación adecuado para señales pequeñas.
• Compatibilidad con termopar K y PT100 en una misma solución.
• Compensación de unión fría mediante PT100.
• Interfaz SPI apropiada para microcontroladores y sistemas multicanal.
• PCB de cuatro capas, más apropiada para señales analógicas delicadas que una placa sencilla.
• Ganancia configurable de hasta 32 veces.

Aspectos mejorables:

• El software de referencia para STM32F10X requiere adaptación si se utiliza otro microcontrolador.
• No es un sistema completamente autónomo: el firmware debe resolver calibración, filtrado, compensación y conversión de temperatura.
• La precisión real queda muy condicionada por el termopar, la PT100, las conexiones y el entorno electromagnético.
• La documentación práctica sobre el conexionado y la calibración debería ser más extensa.
• Para uso industrial continuado hacen falta una caja adecuada, protección frente a sobretensiones y una estrategia de diagnóstico.

Para obtener lecturas estables, recomiendo dejar que la electrónica alcance el equilibrio térmico, realizar una calibración de cero y ganancia cuando proceda y aplicar un filtrado moderado. Un promedio móvil puede reducir el ruido en un registrador, aunque un filtrado excesivo ocultará cambios rápidos. También mantendría separados los cables de señal y potencia, y comprobaría periódicamente la sujeción de los bornes.

Veredicto del experto

Este módulo es una opción interesante para prototipos avanzados, registradores de temperatura y equipos de control que necesiten más flexibilidad que un conversor básico para termopar. Su combinación de AD7793, PT100 y SPI ofrece una cadena de medida técnicamente competente, pero exige conocimientos de electrónica analógica y desarrollo de firmware.

Lo recomendaría a quien quiera diseñar su propio sistema y pueda dedicar tiempo a calibrar y validar las lecturas. Para una aplicación doméstica que solo requiera mostrar la temperatura sin ajustes, un módulo especializado y más cerrado será probablemente más cómodo. En cambio, para un proyecto con STM32, varios canales y necesidad de controlar la conversión de datos, esta placa proporciona una base razonable siempre que se cuide tanto el montaje como el software.