1： 簡介 　　在現代化的工業(yè)現場,常用熱電偶測試高溫, 測試結果送至主控機或者由數字顯示設備顯示出來； 本文介紹采用纮康科技HY11P12實現熱電偶測溫及顯示解決方案。 　　2：熱電偶測溫原理說明 　　2.1 引言 　　熱電偶是工程應用廣泛的溫度傳感器之一，它具有構造簡單，使用方便。準確度，熱慣性及復現性好，溫度測量范圍寬等優(yōu)點，適用于信號的遠傳，自動記錄和集中控制，在溫度測量占有重要的地位。 　　其優(yōu)點是有三： 　　一、 測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質的影響。 　　二、 測量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶 到-269℃（如金鐵鎳鉻）， 可達+2800℃（如鎢-錸）。 　　三、 構造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制。 　　2.2：熱電偶原理 　　熱電偶的測溫原理基于熱電效應。其是將兩種不同材料的導體 A 和 B 串接成一個閉合回路，當兩個接點 1 和 2 的溫 度不同時，如果 T ＞ T 0 （如上圖 2-1熱電效應）， 在回路中就會產生熱電動勢， 在回路中產生一定大小的電流，此種現象稱為 熱電效應 。 　　圖2-1 　　熱電動勢記為 EAB ，導體 A 、 B 稱為熱電極。接點 1 通常是焊接在一起的， 測量時將它置于測溫場所感受被測溫度，故稱為測量端（或工作端，熱 端）。接點 2 要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。 　　2.3 測量及冷端補償原理 　　在實際的測量系統(tǒng)中，冷端不可能恒定，因此測量是我們需要測量冷端溫度，來補償熱熱端溫度； 　　因此在實際測量計算公式： 　　實際溫度=熱端熱電勢對應溫度值 + 冷端溫度 　　所以在測量系統(tǒng)中我們需要用熱電偶熱電勢，及冷端的溫度，在通過上面的計算公式計算測我們實際的測量溫度； 　　3: 系統(tǒng)架構及原理說明 　　HYCON HY11P 系列集成高精度σ-δ ADC單片機,內置 溫度傳感器；同時通過信號轉置器，可進行短路或者交叉測量； 　　3.1：測量網絡圖 　　圖1：測量網絡圖 　　3.2:ADC 網絡設置 　　叁考電壓： 熱電耦信號輸入： 　　VR+： VDDA S+： AIN0 　　VR-： VSS S-： AIN1 　　3.3:測量原理及計算 　　3.3.1遠端的測量 　　ADC輸入信號采用交叉量測的方式以扣除OFFSET，計算公式如下： 　　Vin=VADC2+VADOffset……(1) 　　-(Vin)=VADC1+VADOffset……(2) 　　Vin=[(1)-(2)]/2=[VADC2-VADC1]/2 　?。▊渥ⅲ和ㄟ^交叉測量可以減小信號線的OFFSET） 　　3.3.2：冷端的測量 　　冷端主要是測量采用內部TPS來測量冷端的溫度，其量測方式如下： 　　TPS 計算方式： 　　3.4:校正及其計算 　　DEMO采用兩點校正，在校正過程中確保冷端的環(huán)境溫度兩點都是一樣的。校正點的ADC為：VIN50，VIN250，以50°，250°為校正點為例： 　　250°= GAIN*VIN250+{ ( / TPSGAIN)-289}……………….(1) 　　50°= GAIN*VIN50+ {( / TPSGAIN)-289}…………………(2) 　　(備注：GAIN 為熱電偶測溫度校正系數，VIN250為250C校正點對應ADC 輸出內碼，VIN50為50C校正點對應ADC 輸出內碼, TPGAIN 為內部TPS斜率常數) 　　聯(lián)立解方程式（1），（2）求出GAIN 　　把GAIN帶入(1),計算出目前環(huán)境溫度TEMP； 　　把環(huán)境溫度帶代入（3）求出TPS的斜率： 　　TPSGAIN=/(289+TEMP)……………………………………………(3) 　　實際測量溫度=GAIN* VIN + {( / TPSGAIN) -289} 　?。▊渥ⅲ篤IN為熱電偶輸入信號ADC值） 　　3.5:電路圖 　　4： 芯片規(guī)格 　　4.1：操作環(huán)境 　　芯片數字電壓：2.2V to 3.6V@±0.1V 　　芯片模擬電壓：2.4Vto 3.6V@±0.1V 　　芯片操作電流：(VDDA not Load) 　　800uA@ ADC、no buffer 　　350uA@Analog off 　　休眠電流：0.8uA 　　操作溫度范圍：–40°C to +85°C 　　4.2：模擬SD18 　　分辨率/RMS noise 　　15 bit Noise-Free/100nV @ 8Hz、Gain=128、ACM=1.2V 　　18 bit Noise-Free/1.6uV @ 8Hz、Gain=1、ACM=1.2V 　　4.3：輸入訊號 　　測量訊號：熱電偶輸入且冷端采用芯片內置TPS溫度傳感器 　　本文引用地址： 　　5：結論 　　此應用解決方案采用HY11P12完成熱電偶測溫系統(tǒng)，具有以下特點： 　　? 電路簡單，且具有高精度，低溫漂系數; 　　? 使用內建的TPS 溫度傳感器可簡單的實現冷端; 　　6：參考數據 　　1：HY11P12 Datasheet: 　　2：User’s Guide:

  溫差熱電偶(簡稱熱電偶)是目前溫度測量中使用普遍的之一，它具有結構簡單、測量范圍寬、準確度高、熱慣性小、輸出號為電壓號不需要激勵等優(yōu)點，能夠用于流體、固體、固體壁面等各種不同測試測量場合。   本文引用地址：   熱電偶測溫原理   當導電物質處于溫度時，其電子或空穴會隨著溫度梯度由高溫區(qū)往低溫區(qū)移動，由此產生的電荷堆積的現象稱作熱電效應，因熱電效應產生的電動勢稱為熱電動勢。   如果采用兩種電子密度同的導體連接成閉合回路，如果兩端所處的溫度不同，在該回路中就會產生熱電動勢，如下圖所示。   在熱電偶回路中接入第三種導體，只要該導體兩端的溫度相同，則整個熱電偶回路中產生的總的熱電勢是不變的，這種現象稱為中間導體效應，可以通過簡單的推導得到。   由此，我們得到了實際使用的熱電偶原型如下圖所示，采用兩種不同金屬相連構成測溫點(通常稱為“熱端”)，另一端分別接銅線引到號調理電路，熱電偶金屬和銅走線之間的兩個接合點溫度相同，為參考點(通常稱為“冷端”)。   在參考點和產生的電壓取決于測量點和參考點兩處的溫度，由前面所講的熱電偶測量原理可以知道，在使用過程中需要知道參考點的溫度才能獲得測量點的準確溫度讀數。   熱電偶的特點   1.優(yōu)點   ? 溫度范圍廣，熱電偶測溫電路采用不同類型的熱電偶，測量范圍可達-200 到＋2500 ，適用于大多數實際的溫度范圍。   ? 堅固耐用，熱電偶屬于耐用器件，抗振動沖擊性能好，適用于危險惡劣的環(huán)境。   ? 響應快，因為熱電偶體積小，熱容量小，熱電偶對溫度的響應速度很快，尤其是在熱點裸露的情況下。熱電偶可在數百毫秒內對溫度變化作出響應。   ? 無自身發(fā)熱，由于熱電偶不需要激勵電源，不會自發(fā)熱，不會因自發(fā)熱而造成測量誤差。   2.缺點   ? 號調理電路復雜，將熱電偶的直接輸出電壓轉換成可用的溫度讀數，必須進行大量的號調理。一量處理不當，就會引入誤差，導致測量精度下降。   ? 精度低，除了由于構成熱電偶的金屬本身特性導致的熱電偶內部固有不確定性外，熱電偶測量精度還依賴于冷端溫度的測量精度，因此熱電偶的測量精度一般在1 到2 。   ? 抗噪性能差，由于熱電偶直接輸出電壓號量級較小，當測量環(huán)境周圍存在雜散電場或磁場時，可能會引起問題，根據使用環(huán)境的要求，可能需要采取適當的防護措施。   ? 易受腐蝕，因為熱電偶由兩種不同的金屬構成，在某些工況下，長時間使用造成腐蝕，所以根據使用條件的不同，可能需要保護措施。   3.電路設計的難點   ? 電壓號太弱，常見的熱電偶類型有J型，K型，T型，在室溫下其靈敏度分別分，這種弱的號在送入ADC之前需要進行較高增益的號放大(通常需要100倍左右)。同時，由于號如此弱，為避免被噪聲淹沒，通常采用低通濾波和差分輸入放大的來對號進行處理。   ? 參考接合點溫度補償，要得到測量端的 溫度讀數，需要對冷端溫度進行測量。冷端溫度測量一般使用另外一種能夠輸出 溫度的，如熱電阻、熱敏電阻、集成測溫IC等，以冷端測溫結果來對熱電偶的測溫結果進行補償。   ? 非線性校正，熱電偶的輸出結果在非線性非常嚴重，在不同溫度下靈敏度有很大差異，如下圖為三種典型熱電偶的溫度特性曲線，在實際使用中需要對輸出結果進行非線性校正。常用的非線性校正的方法有：模擬電路補償、分段線性化、查表、高階擬合等。zyclxmzsw