在熱電偶傳感器測(cè)溫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用下，介紹了一種典型的單片機(jī)控制測(cè)溫系統(tǒng)。 它由三大部分組成: (1)測(cè)量放大電路(2)A/D轉(zhuǎn)換電路(3)顯示電路。 它廣泛應(yīng)用于電廠、化工廠的測(cè)溫和溫度控制系統(tǒng)。 1、硬件設(shè)計(jì)(1)熱電偶溫度傳感器本系統(tǒng)使用鎳的鎳硅熱電偶，被測(cè)溫度范圍為0~655℃，采用冷端補(bǔ)償或補(bǔ)償電橋法，采用不平衡電橋產(chǎn)生的電位，補(bǔ)償由熱電偶的冷端溫度變化引起的熱電勢(shì)變化值。 不平衡橋由電阻R1、R2、R3(錳銅線卷繞)、Rcu (銅線卷繞)四個(gè)橋臂和橋穩(wěn)壓源構(gòu)成，與熱電偶電路串聯(lián)連接。 Rcu連同熱電偶的冷端±； 0℃、R1=R2=R3=1&Omega； 橋電源電壓為4V，由穩(wěn)壓電源供給，Rs為限流電阻，其電阻值因熱電偶而異，橋通常在20℃下平衡，此時(shí)橋的4個(gè)橋電阻R1=R2=R3=Rcu，a、b端沒(méi)有輸出。 如果冷端溫度偏離20℃，則例如Rcu變高，但熱電偶的熱電勢(shì)隨著冷端溫度的變高而變小。 Uab和熱電勢(shì)的減少量相等，即使Uab和熱電勢(shì)重疊，輸出電位也不變，達(dá)到了冷端補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)完成。 (2)在測(cè)量和放大電路的實(shí)際電路中，從熱電偶輸出的信號(hào)zui僅為幾十毫伏( <； 30mV )，其中包含商用頻率、靜電和磁耦合等共模噪聲，在這種電路放大中需要放大電路具有高共模抑制比和高增益、低噪聲和高輸入阻抗，因此優(yōu)選采用測(cè)量放大電路。 測(cè)量放大器又稱(chēng)數(shù)據(jù)放大器、儀表放大器和橋式放大器，輸入阻抗高，易與各種信號(hào)源匹配。 輸入失步電壓、輸入失步電流和輸入偏置電流小，溫度漂移小。 由于時(shí)間的溫度漂移小，測(cè)量放大器的穩(wěn)定性好。 在由三相運(yùn)算放大器構(gòu)成的測(cè)量放大器中，差動(dòng)輸入端子R1和R2分別連接到A1和A2的同相端子。 輸入阻抗高，采用對(duì)稱(chēng)的電路結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)將被測(cè)定信號(hào)直接施加給輸入端子，來(lái)較強(qiáng)地保證抑制共模信號(hào)的能力。 A3實(shí)際上是差動(dòng)跟隨器，其增益幾乎為1。 測(cè)量放大器的放大率為AV=V0/(V2-V1)、AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW )。 該電路使用微輸出傳感器是非常容易的，因?yàn)楫?dāng)a-1和a-2的性能彼此對(duì)稱(chēng)時(shí)(主要指輸入阻抗和電壓增益)，漂移大大減小，具有高輸入阻抗和共模抑制比，并且對(duì)微差分模式電壓敏感以適于測(cè)量在遠(yuǎn)距離處傳送的信號(hào) RW是用于調(diào)整放大率的外接電阻，在此使用多旋轉(zhuǎn)電位器。 在實(shí)際電路中，A1和A2以低漂移和高精度傳送OP-07芯片，并且失調(diào)電壓溫度漂移&alpha； VIOS和輸入失步電流溫度漂移&alpha； IIOS小，OP-07是超高過(guò)程和&ldquo； 吉娜微調(diào)&rdquo； 技術(shù)、VIOS、IIOS、&alpha； VIOS與&alpha； IIOS均較小，廣泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密相加、比校準(zhǔn)檢波和微弱信號(hào)的精密放大等。 OP-07需要雙電源供給，溫度范圍為0~70℃，通常不需要零調(diào)整，需要零調(diào)整時(shí)可通過(guò)RW進(jìn)行調(diào)整。 A3采用741芯片，要求雙電源供應(yīng)，供電范圍為±； (3~18)V，典型的供電為±； 15V，一般為±以上5V，內(nèi)部包含補(bǔ)償容量，無(wú)需外接補(bǔ)償容量。 (3) A/D (模擬數(shù)字)轉(zhuǎn)換電路用測(cè)量放大器放大的電壓信號(hào)，其電壓范圍為0~5V，該信號(hào)是模擬信號(hào)，計(jì)算機(jī)不接受，因此需要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。 在實(shí)際電路中，選擇ICL7109芯片。 ICL7109是具有高精度、低噪聲、低漂移、廉價(jià)的雙積分型12位A/D轉(zhuǎn)換器。 當(dāng)前，由于12位依次近似式A/D轉(zhuǎn)換器昂貴，因而當(dāng)要求速度不太高時(shí)，例如在測(cè)定測(cè)定壓力、測(cè)定溫度等各種傳感器信號(hào)的高精度的測(cè)定系統(tǒng)中，能夠采用廉價(jià)的2積分式12位A/D轉(zhuǎn)換器ICL7109。 ICL7109主要具有(1)高精度(1/212=1/4096為止)這樣特性(2)低噪聲(標(biāo)準(zhǔn)值為15&mu； VP-P； (3)低漂移( <； 1&mu； V/℃； (4)高輸入阻抗(標(biāo)準(zhǔn)值1012&Omega； ]； (5)低功耗( <； 20mW； (6)在轉(zhuǎn)換速度zui達(dá)到30次/秒并且將3.58MHz晶體振子用作振動(dòng)源的情況下，速度為7.5次/秒的(7)芯片中具有振蕩器，并且可以通過(guò)將晶體振蕩器或RC電路連接到芯片外部來(lái)構(gòu)造具有不同頻率的時(shí)鐘電路，(8)12比特二進(jìn)制輸出； 具有1位極性位和1位溢出位輸出的(9)輸出與TTL兼容，以字節(jié)方式(按高低字節(jié))的三種狀態(tài)輸出，具有VART鉤接方式，能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的并行或串行端口連接到微處理器系統(tǒng)( 10)rvnhold (運(yùn)行/保持) 和STATUS (狀態(tài))信號(hào)可監(jiān)視控制切換時(shí)間的( 11 )所有輸入端子均有防靜電電路。 二、熱電偶的好壞如何判斷熱電偶的測(cè)溫的基本原理是，兩個(gè)不同成分的材質(zhì)導(dǎo)體構(gòu)成閉合電路，在兩端有溫度梯度的情況下，電流流過(guò)電路，該情況下，在兩端間存在電動(dòng)勢(shì)<； br/>； 熱電動(dòng)勢(shì)是所謂塞貝克效應(yīng)。 兩種不同成分的均質(zhì)導(dǎo)體為熱電極，溫度高的一方為工作端，溫度低的一方為自由端，自由端始終處于一定的溫度。 熱電偶經(jīng)過(guò)一段時(shí)間可能會(huì)磨損或損壞。 一般的熱電偶的好壞與其中的熱電偶線(線)有關(guān)，但是如何判斷偶數(shù)線的好壞呢，讓我們簡(jiǎn)單地探討一下。 首先，必須確認(rèn)熱電偶線的外觀沒(méi)有問(wèn)題，是好還是壞，通過(guò)檢查進(jìn)行確認(rèn)。 將測(cè)量對(duì)象的熱電偶線穿過(guò)熱電偶專(zhuān)用的瓷套，與標(biāo)準(zhǔn)鉑銠熱電偶一起放入管式電爐，在管式電爐中的一個(gè)多孔質(zhì)均熱用金屬鎳制圓柱體上插入熱端子。 將各個(gè)補(bǔ)償導(dǎo)線的冷端放入用冰水混合物保持的攝氏0度的容器中。 將管式電爐保持在該熱電偶允許的zui高溫，保持該范圍穩(wěn)定。 此時(shí)，使用檢查合格的主機(jī)登錄電位差計(jì)，測(cè)定并記錄標(biāo)準(zhǔn)熱電偶和測(cè)定對(duì)象熱電偶產(chǎn)生的熱電位差。 根據(jù)記錄的熱電位差判斷熱電偶是否良好，從評(píng)分表中檢測(cè)各自的溫度，如果測(cè)量的熱電偶異常則可以判斷為不合格。

本文熱電偶高頻詞： 電路  信號(hào) 

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