熱電偶測溫電路圖（四）

熱電偶測溫電路圖

熱電偶測溫電路圖（五）

電路功能與優勢

圖1中的電路在功能上可提供高精度、多通道的熱電偶測量解決方案。精確的熱電偶測量要求采用精密元件組成信號鏈，該信號鏈應當能夠放大微弱的熱電偶電壓、降低噪聲、校正非線性度并提供精確的基準結補償（通常稱為冷結補償）。本電路可解決熱電偶溫度測量的全部這些難題，并具有±0.25°C以上的精度。

圖1中的電路顯示將3個K型熱電偶連接至AD7793精密24位Σ-Δ型模數轉換器（ADC），以測量熱電偶電壓。由于熱電偶是一種差分器件而不是絕對式溫度測量器件，必須知道基準結溫才能獲得精確的絕對溫度讀數。這一過程被稱為基準結補償，通常稱為冷結補償。本電路中ADT7320精密16位數字溫度傳感器用于冷結基準測量，并提供所需的精度。

對于需要在熱電偶提供的寬溫度范圍內進行高性價比的精確溫度測量而言，這類應用非常受歡迎。

圖1.多通道熱電偶測量系統

電路描述

圖1中的電路專為使用ADT7320同時測量3個K型熱電偶而設計，該器件是一款±0.25°C精度、16位數字SPI溫度傳感器。

熱電偶電壓測量

采用熱電偶連接器和濾波器作為熱電偶與AD7793ADC之間的接口。每個連接器（J1、J2和J3）都直接與一組差分ADC輸入相連。AD7793輸入端的濾波器可在信號到達ADC的AIN（+）和AIN（−）輸入端之前降低任何熱電偶引腳上疊加的噪聲。AD7793集成片內多路復用器、緩沖器和儀表放大器，可放大來自熱電偶測量結點的小電壓信號。

冷結測量

ADT7320精密16位數字溫度傳感器用于測量基準結（冷結）溫度，其精度在−20°C至+105°C溫度范圍內可達±0.25°C。ADT7320完全經過工廠校準，用戶無需自行校準。它內置一個帶隙溫度基準源、一個溫度傳感器和一個16位Σ-Δ型ADC，用來測量溫度并進行數字轉換，分辨率為0.0078°C。

AD7793和ADT7320均利用系統演示平臺（EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，這兩個器件也可由微控制器控制。

圖2.EVAL-CN0172-SDPZ電路評估板

圖2顯示帶有3個K型熱電偶連接器的EVAL-CN0172-SDPZ電路評估板，AD7793ADC，和ADT7320溫度傳感器安裝在獨立柔性印刷電路板（PCB）的兩塊銅觸點之間，用于基準溫度測量。

圖3是安裝在獨立柔性PCB上ADT7320的側視圖，該器件插在熱電偶連接器的兩個銅觸點之間。圖3中的柔性PCB更薄更靈活，比小型FR4類PCB更具優勢。它允許將ADT7320巧妙地安裝在熱電偶連接器的銅觸點之間，以盡量降低基準結和ADT7320之間的溫度梯度。

圖3.安裝在柔性PCB上ADT7320的側視圖

小而薄的柔性PCB還能使ADT7320快速響應基準結的溫度變化。圖4顯示ADT7320的典型熱響應時間。

圖4.ADT7320典型熱響應時間

本解決方案較為靈活，允許使用其它類型的熱電偶，如J型或T型。本電路筆記中，選擇K型是考慮到其更受歡迎。實際選用的熱電偶具有裸露尖端。測量結位于探頭壁（probewall）之外，暴露在目標介質中。

采用裸露尖端的優勢在于，它能提供最佳的熱傳導率、具有最快的響應時間，并且成本低、重量輕。不足之處是容易受到機械損壞和腐蝕的影響。因此，不適合用于惡劣環境。但在需要快速響應時間的場合下，裸露尖端是最佳選擇。若在工業環境中使用裸露尖端，則可能需對信號鏈進行電氣隔離。可使用數字隔離器達到這一目的。

不同于傳統的熱敏電阻或電阻式溫度檢測器（RTD），ADT7320是一款完全即插即用型解決方案，無需在電路板裝配后進行多點校準，也不會因校準系數或線性化程序而消耗處理器或內存資源。它在3.3V電源下工作時的典型功耗僅為700μW，避免了會降低傳統電阻式傳感器解決方案精度的自發熱問題。

熱電偶測溫電路圖（六）

本文為大家帶來的是一款14位4-20mA環路供電型熱電偶溫度測量系統電路設計圖，該電路是一完整的環路供電型熱電偶溫度測量系統，使用精密模擬微控制器的PWM功能控制4mA至20mA輸出電流。具有更高分辨率的PWM驅動4mA至20mA環路的優勢，支持溫度范圍為−200°C至+350°C的T型熱電偶。

電路功能與優勢

圖1所示電路是一款完整的環路供電型熱電偶溫度測量系統，使用精密模擬微控制器的PWM功能控制4mA至20mA輸出電流。

圖1.ADuCM360控制4mA至20mA基于環路的溫度監控電路

電路原理：本電路將絕大部分電路功能都集成在精密模擬微控制器ADuCM360上，包括雙通道24位Σ-Δ型ADC、ARMCortex™-M3處理器內核以及用于控制環路電壓高達28V的4mA至20mA環路的PWM/DAC特性，提供一種低成本溫度監控解決方案。其中，ADuCM360連接到一個T型熱電偶和一個100Ω鉑電阻溫度檢測器（RTD）。RTD用于冷結補償。低功耗Cortex-M3內核將ADC讀數轉換為溫度值。支持的T型熱電偶溫度范圍是−200°C至+350°C，而此溫度范圍是4mA至20mA。本電路具有以更高分辨率的PWM驅動4mA至20mA環路的優勢。基于PWM的輸出提供14位分辨率。電路采用線性穩壓器ADP1720供電，可將環路加電源調節至3.3V，為ADuCM360、運算放大器OP193和可選基準電壓源ADR3412提供電源。