1： 簡(jiǎn)介 　　在現(xiàn)代化的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),常用熱電偶測(cè)試高溫, 測(cè)試結(jié)果送至主控機(jī)或者由數(shù)字顯示設(shè)備顯示出來； 本文介紹采用纮康科技HY11P12實(shí)現(xiàn)熱電偶測(cè)溫及顯示解決方案。 　　2：熱電偶測(cè)溫原理說明 　　2.1 引言 　　熱電偶是工程應(yīng)用廣泛的溫度傳感器之一，它具有構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便。準(zhǔn)確度，熱慣性及復(fù)現(xiàn)性好，溫度測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，適用于信號(hào)的遠(yuǎn)傳，自動(dòng)記錄和集中控制，在溫度測(cè)量占有重要的地位。 　　其優(yōu)點(diǎn)是有三： 　　一、 測(cè)量精度高。因熱電偶直接與被測(cè)對(duì)象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。 　　二、 測(cè)量范圍廣。常用的熱電偶從-50~+1600℃均可連續(xù)測(cè)量，某些特殊熱電偶 到-269℃（如金鐵鎳鉻）， 可達(dá)+2800℃（如鎢-錸）。 　　三、 構(gòu)造簡(jiǎn)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(cè)溫原理基于熱電效應(yīng)。其是將兩種不同材料的導(dǎo)體 A 和 B 串接成一個(gè)閉合回路，當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn) 1 和 2 的溫 度不同時(shí)，如果 T ＞ T 0 （如上圖 2-1熱電效應(yīng)）， 在回路中就會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)， 在回路中產(chǎn)生一定大小的電流，此種現(xiàn)象稱為 熱電效應(yīng) 。 　　圖2-1 　　熱電動(dòng)勢(shì)記為 EAB ，導(dǎo)體 A 、 B 稱為熱電極。接點(diǎn) 1 通常是焊接在一起的， 測(cè)量時(shí)將它置于測(cè)溫場(chǎng)所感受被測(cè)溫度，故稱為測(cè)量端（或工作端，熱 端）。接點(diǎn) 2 要求溫度恒定，稱為參考端（或冷端）。 　　2.3 測(cè)量及冷端補(bǔ)償原理 　　在實(shí)際的測(cè)量系統(tǒng)中，冷端不可能恒定，因此測(cè)量是我們需要測(cè)量冷端溫度，來補(bǔ)償熱熱端溫度； 　　因此在實(shí)際測(cè)量計(jì)算公式： 　　實(shí)際溫度=熱端熱電勢(shì)對(duì)應(yīng)溫度值 + 冷端溫度 　　所以在測(cè)量系統(tǒng)中我們需要用熱電偶熱電勢(shì)，及冷端的溫度，在通過上面的計(jì)算公式計(jì)算測(cè)我們實(shí)際的測(cè)量溫度； 　　3: 系統(tǒng)架構(gòu)及原理說明 　　HYCON HY11P 系列集成高精度σ-δ ADC單片機(jī),內(nèi)置 溫度傳感器；同時(shí)通過信號(hào)轉(zhuǎn)置器，可進(jìn)行短路或者交叉測(cè)量； 　　3.1：測(cè)量網(wǎng)絡(luò)圖 　　圖1：測(cè)量網(wǎng)絡(luò)圖 　　3.2:ADC 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置 　　叁考電壓： 熱電耦信號(hào)輸入： 　　VR+： VDDA S+： AIN0 　　VR-： VSS S-： AIN1 　　3.3:測(cè)量原理及計(jì)算 　　3.3.1遠(yuǎn)端的測(cè)量 　　ADC輸入信號(hào)采用交叉量測(cè)的方式以扣除OFFSET，計(jì)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(cè)量可以減小信號(hào)線的OFFSET） 　　3.3.2：冷端的測(cè)量 　　冷端主要是測(cè)量采用內(nèi)部TPS來測(cè)量冷端的溫度，其量測(cè)方式如下： 　　TPS 計(jì)算方式： 　　3.4:校正及其計(jì)算 　　DEMO采用兩點(diǎn)校正，在校正過程中確保冷端的環(huán)境溫度兩點(diǎn)都是一樣的。校正點(diǎn)的ADC為：VIN50，VIN250，以50°，250°為校正點(diǎn)為例： 　　250°= GAIN*VIN250+{ ( / TPSGAIN)-289}……………….(1) 　　50°= GAIN*VIN50+ {( / TPSGAIN)-289}…………………(2) 　　(備注：GAIN 為熱電偶測(cè)溫度校正系數(shù)，VIN250為250C校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼，VIN50為50C校正點(diǎn)對(duì)應(yīng)ADC 輸出內(nèi)碼, TPGAIN 為內(nèi)部TPS斜率常數(shù)) 　　聯(lián)立解方程式（1），（2）求出GAIN 　　把GAIN帶入(1),計(jì)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(shí)際測(cè)量溫度=GAIN* VIN + {( / TPSGAIN) -289} 　?。▊渥ⅲ篤IN為熱電偶輸入信號(hào)ADC值） 　　3.5:電路圖 　　4： 芯片規(guī)格 　　4.1：操作環(huán)境 　　芯片數(shù)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(hào) 　　測(cè)量訊號(hào)：熱電偶輸入且冷端采用芯片內(nèi)置TPS溫度傳感器 　　本文引用地址： 　　5：結(jié)論 　　此應(yīng)用解決方案采用HY11P12完成熱電偶測(cè)溫系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)： 　　? 電路簡(jiǎn)單，且具有高精度，低溫漂系數(shù); 　　? 使用內(nèi)建的TPS 溫度傳感器可簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)冷端; 　　6：參考數(shù)據(jù) 　　1：HY11P12 Datasheet: 　　2：User’s Guide:

　　熱電偶是一種常見又經(jīng)濟(jì)的寬溫度范圍測(cè)溫手段。T型熱電偶(銅康銅)具有靈敏、穩(wěn)定、易制造、防濕的特點(diǎn)——印刷電路板的銅到銅連接則了等溫塊的必要性。這些是T型熱電偶進(jìn)入從導(dǎo)管到食品加工等多種應(yīng)用的部分主要原因，這些應(yīng)用不需要K型等其他熱電偶所具備的寬溫度范圍。 　　本文引用地址： 　　ADI擁有集成冷端補(bǔ)償機(jī)制的熱電偶放大器，但T型熱電偶不在此列。幸運(yùn)的是，T型和K型放大器在 約100°C的溫度范圍內(nèi)，具有類似的電壓特性。K型熱電偶調(diào)節(jié)器(如AD8495或AD8497)可以利用這種相似性來測(cè)量T型熱電偶，并將誤差降至超低水平。較高溫度條件下的輸出電壓會(huì)偏離AD8495的理想5 mV/°C傳遞函數(shù)，所以，有必要通過查找表或多項(xiàng)式考慮該差異。示意圖是用來自NIST的T型熱電偶表以及AD8495的傳遞函數(shù)生成的，以展示AD8495在各種參考結(jié)溫條件下的輸出。 　　圖1.AD8495在T型熱電偶條件下計(jì)算得到的輸出 　　可以運(yùn)用該圖或該6階多項(xiàng)式將輸出電壓映射到測(cè)量溫度上。VOUT (mV) = a0 + a1 × T + a2 × T2 + … + a6 × T6，其中，系數(shù)為： 　　在–200°C至+350°C的整個(gè)測(cè)量溫度范圍內(nèi)和0°C至50°C的參考結(jié)溫范圍內(nèi)，該多項(xiàng)式計(jì)算得到的誤差約為–2.50 mV至+2.28 mV，約低于±0.5°C。必須加上熱電偶容差和AD8495放大器誤差。 　　請(qǐng)注意，當(dāng)溫度低于0°C時(shí)，輸出電壓為負(fù)。輸出電壓相對(duì)于參考引腳(REF)進(jìn)行測(cè)量，因此，可以提高REF端的電壓，以便在單電源供電時(shí)，將負(fù)的輸出電壓偏置到正輸出電壓。請(qǐng)參閱AD8495數(shù)據(jù)手冊(cè)，了解在用熱電偶進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要事項(xiàng)，包括接地、濾除干擾和布局布線注意事項(xiàng)，以便使器件溫度等于參考結(jié)溫。 　　作者簡(jiǎn)介 　　.Scott Hunt 是線性產(chǎn)品部(馬薩諸塞州威明頓市)的一名產(chǎn)品應(yīng)用工程師。他獲得倫斯勒理工學(xué)院電氣工程學(xué)士學(xué)位后，于2011年加入ADI公司。Scott專門從事集成精密放大器技術(shù)工作，包括儀器儀表放大器、差分放大器和熱電偶放大器。