熱電偶信號數字化電路
發布時間:2008-10-17 來源:電子產品世界
中心論題:
- 工業溫度測量常用的傳感器熱電偶介紹。
- 信號處理電路實例分析。
- 用“K”型熱電偶對熱電偶一數字轉換器進行定標。
解決方案:
- 在靠近感測點數字化熱電偶輸出減小噪聲。
- 晶振保證數據的波特率精度。
- 熱電偶感測接點與電路電隔離。
熱電偶是工業溫度測量常用的傳感器,它具有精度高、jingjihewendukuandetedian。redianouceliangqireduanhelengduanzhijiandewenducha。weilededaoreduangancediandejueduiwendu,bixuceshilengduanwenduhexiangyingditiaojieredianoushuchu。xianzai,weiyuredianouxinhaochulidanyuanshuruduandelengduantongwentongchangkaojuyougaoredaolvdecailiaopianbaochi。redaolv381W/mK的銅是理想的材料。輸入連接必須電隔離,熱連路到片上。整個信號處理單元理想上應該處在這種同溫環境中。
熱電偶信號範圍為μV/℃量級,熱電偶的信號處理單元對電磁幹擾(EMI)敏感,熱電偶線往往遭受EMI。EMI增(zeng)加(jia)了(le)接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)的(de)不(bu)確(que)定(ding)性(xing)和(he)損(sun)害(hai)所(suo)采(cai)集(ji)溫(wen)度(du)數(shu)據(ju)的(de)精(jing)度(du)。另(ling)外(wai),此(ci)連(lian)接(jie)所(suo)需(xu)的(de)專(zhuan)門(men)熱(re)電(dian)偶(ou)纜(lan)線(xian)是(shi)昂(ang)貴(gui)的(de),假(jia)若(ruo)無(wu)意(yi)中(zhong)用(yong)另(ling)外(wai)的(de)纜(lan)線(xian)替(ti)代(dai),則(ze)會(hui)變(bian)得(de)分(fen)析(xi)困(kun)難(nan)。
由於EMI與線長度成正比,所以使噪聲最小的通常選擇是把控製電路靠近感測點,增加1個靠近感測點的遠程板或采用複雜的信號濾波和纜線屏蔽。1個比較妙的方案是在靠近感測點數字化熱電偶輸出(圖1).

在此實例中,信號處理電路包括低電平DC放大器、溫度傳感器、冷端補償電路、帶內部基準的ADC、開路熱電偶檢測器和報警指示器以及數字輸出接口。所有這些功能現在都集成在小的IC中,如Maxim公司的MAX6674和MAX6675。它們的串行輸出是熱電偶感測點溫度的數字表示。
用“K”型熱電偶對MZX6674/6675的熱電偶一數字轉換器進行定標。MAX6674具有0℃~128℃範圍,分辨率0.125℃;MAX6675具有0℃~1024℃範圍,分辨率0.25℃。這兩款IC都包含1個SPI兼容的接口。圖1中IC1的SPI由本地脈衝時序產生器(IC2和IC3)驅動,使IC1產生4800波特異步串行字符串(每秒4個字符):1個起始位、11個數據位(MAX6675為13位)、1
個停止位。11(或13)個數據位包括10(或12)位二進製溫度數據和1位開路熱電偶告警位。晶振保證數據的波特率精度。熱電偶感測接點必須與電路電隔離。必須確保在所有時間內IC1工作在-20℃~85℃溫度範圍內。遠程電源和數據接收器通過雙絞線連接電路。溫度測量IC1內部10位ADC單次轉換實現並在纜線上呈現為串行數據字。(魯)
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