ในการออกแบบและการประยุกต์ใช้ระบบวัดอุณหภูมิของเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิล

ในฐานะที่เป็นองค์ประกอบการวัดอุณหภูมิทั่วไปเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิลถูกใช้อย่างกว้างขวาง .
ต่อไปนี้เป็นระบบการวัดอุณหภูมิทั่วไปที่ควบคุมโดยไมโครคอมพิวเตอร์ชิปเดี่ยวซึ่งประกอบด้วยสามส่วน: (1) วงจรแอมพลิฟายเออร์การวัด (2) วงจรการแปลง A/D; (3) จอแสดงผลวงจร . มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดอุณหภูมิและระบบควบคุมอุณหภูมิในโรงไฟฟ้าและพืชเคมี .
1. การออกแบบฮาร์ดแวร์
(1) เซ็นเซอร์อุณหภูมิเทอร์โมคัปเปิล
ระบบนี้ใช้นิกเกิล-โครโมโซม-นิกเกล-ซิลิกอนเทอร์โมคัพ . ช่วงอุณหภูมิที่วัดได้คือ 0-655 องศา . การชดเชยปลายเย็นจะใช้วิธีการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลง Thermocouple . สะพานที่ไม่สมดุลประกอบด้วยแขนสะพานสี่ตัวของตัวต้านทาน R1, R2, R3 (ลวดทองแดงแมงกานีสที่คดเคี้ยว), RCU (ลวดทองแดงที่คดเคี้ยว) และตัวควบคุมแรงดันบริดจ์ และ r 1= r 2= r 3=1 Ω . แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟบริดจ์คือ 4V ขับเคลื่อนด้วยแหล่งจ่ายไฟที่มีแรงดันไฟฟ้า องศา . ในเวลานี้ความต้านทานแขนสะพานทั้งสี่ของสะพานคือ r 1= r 2= r 3= rcu และไม่มีการส่งออกที่ปลาย A และ B {{27} เทอร์โมคัปเปิลลดลงเมื่ออุณหภูมิปลายเย็นเพิ่มขึ้น . UAB เท่ากับการลดลงของศักยภาพของเทอร์โมอิเล็กทริกและศักยภาพในการส่งออกยังคงไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากที่ UAB ถูกซ้อนทับกับศักยภาพเทอร์โมอิเล็กทริก
(2) วงจรแอมพลิฟายเออร์การวัด
ในวงจรจริงสัญญาณเอาต์พุตจากเทอร์โมคัปเปิลไม่เกินสองสามสิบมิลลิโวลต์ (<30mV), and contains common-mode interference such as power frequency, static electricity and magnetic coupling. To amplify this kind of circuit, the amplifier circuit needs to have a high common-mode rejection ratio, high gain, low noise and high input impedance. Therefore, a measurement amplifier circuit is suitable. The measurement amplifier is also called a data amplifier, instrument amplifier and bridge amplifier. It has a high input impedance and is easy to match with various signal sources. Its input offset voltage, input offset current and input bias current are small, and the temperature drift is small. Due to the small time temperature drift, the measurement amplifier has good stability. The measurement amplifier is composed of three op amps, and the differential input terminals R1 and R2 are connected to the in-phase terminals of A1 and A2 respectively. The input impedance is very high, a symmetrical circuit structure is used, and the measured signal is directly added to the input terminal, thereby ensuring a strong ability to suppress common-mode signals. A3 is actually a differential follower, and its gain is approximately 1. The gain of the measuring amplifier is: AV=V0/(V2-V1), AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW). In this circuit, as long as the performance of op amps A1 and A2 is symmetrical (mainly referring to input impedance and voltage gain), their drift will be greatly reduced. They have high input impedance and common mode rejection ratio, are very sensitive to tiny differential mode voltage, and are suitable for measuring signals transmitted over long distances. Therefore, they are very easy to use with sensors with tiny outputs. RW is an external resistor used to adjust the gain, and a multi-turn potentiometer is used here.
ในวงจรจริง A1 และ A2 ใช้ชิปดริฟท์ต่ำ, ความแม่นยำสูง op amp op -07} ซึ่งมีอุณหภูมิแรงดันไฟฟ้าชดเชยอุณหภูมิ Drift Vios และอินพุตอุณหภูมิออฟเซ็ตอุณหภูมิ Drift iios มีขนาดเล็กมาก . op -07 ใช้เทคโนโลยีที่สูงมาก ใช้กันอย่างแพร่หลายในการรวมที่มั่นคงการเพิ่มความแม่นยำการตรวจจับการเปรียบเทียบและการขยายความแม่นยำของสัญญาณที่อ่อนแอ . op -07 ต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคู่และช่วงอุณหภูมิการทำงานคือ 0-70 ระดับ . การปรับ . A3 ใช้ชิป 741 ซึ่งต้องใช้แหล่งจ่ายไฟคู่และช่วงจ่ายไฟคือ± (3-18) v . แหล่งจ่ายไฟทั่วไปคือ± 15V ซึ่งควรจะสูงกว่าหรือเท่ากับ± 5V {21} จำเป็น .
(3) วงจรการแปลง A/D (อะนาล็อกเป็นดิจิตอล)
สัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ขยายโดยแอมพลิฟายเออร์การวัดมีช่วงแรงดันไฟฟ้าของ 0-5 v . สัญญาณนี้เป็นสัญญาณอะนาล็อกและไม่สามารถยอมรับได้โดยคอมพิวเตอร์ดังนั้น A/D จะต้องดำเนินการ . ในวงจรจริง เสียงต่ำ, ต่ำ, ต่ำ, dual-cost-cost-intentegral 12- บิตตัวแปลง A/D . เนื่องจากกระแส 12- การประมาณค่า A/D ต่อเนื่องกัน ในระบบการวัดความแม่นยำสูงสำหรับสัญญาณเซ็นเซอร์ต่างๆเช่นการชั่งน้ำหนักการวัดความดันและอุณหภูมิการวัด .
ผ่านการวิเคราะห์ข้างต้นของระบบการวัดอุณหภูมิของเซ็นเซอร์เทอร์โมคัปเปิลฉันหวังว่ามันจะเป็นประโยชน์ต่อการทำงานและการศึกษาของทุกคน .