两种不同成份的导体(称为热电偶丝材或热电极)两端接合成回路,当接合点的温度不同时,在回路中就会产生电动势,这种现象称为热电效应,而这种电动势称为...
热电偶与温度 - 热电偶温度测量系统电路图,耗用电流低于500μA
AD7793以16.7 Hz的输出数据速率工作。每读取10个热电偶转换结果,就读取1个热敏电阻转换结果。相应的温度等于:
温度 = 热电偶温度 + 冷结温度
AD7793的转换结果由模拟微控制器ADuC832 处理,所得的温度显示在LCD显示器上。
该热电偶设计采用6 V(2节3 V锂电池)电池供电。一个二极管将6 V电压降至适合AD7793和模拟微控制器ADuC832的电平。ADuC832电源与AD7793电源之间有一个RC滤波器,用以降低进入AD7793的电源数字噪声。
图2显示了T型热电偶上产生的电压与温度的关系。圆圈内的区域是从0°C到+60°C,该区域内的传递函数接近线性。
图2. 热电偶电动势与温度的关系
当系统处于室温时,热敏电阻应指示室温的值。热敏电阻指示的是相对于冷结温度的相对温度,即冷结(热敏电阻)与热电偶的温差。因此,在室温时,热电偶应指示0°C。。
如果将热电偶放在一个冰桶中,热敏电阻仍旧测量环境(冷结)温度。热电偶应指示热敏电阻值的负值,使得总温度等于0。
最后,对于16.7 Hz的输出数据速率和128倍的增益,AD7793的均方根噪声等于0.088 μV。峰峰值噪声等于:
6.6 × 均方根噪声 = 6.6 × 0.088 μV = 0.581 μV
如果热电偶的灵敏度恰好为40 μV/°C,则热电偶的温度测量分辨率为:
0.581 μV ÷ 40 μV = 0.014°C
图3所示为实际的测试板。系统评估如下:分别在室温时以及将热电偶放入冰桶的情况下,测量热敏电阻温度、热电偶温度和分辨率。结果如表1所示。
图3. 采用AD7793的热电偶系统
从表1可知,热电偶报告的温度正确,热敏电阻则有0.3°C的误差。这是未包括线性化处理时的系统精度。如果对热电偶和热敏电阻进行线性化处理,系统精度将会提高,系统将能测量更宽的温度范围。
如果每读取10次就计算一次最小与最大温度读数之差,则用温度表示的峰峰值噪声为0.02°C。因此,实际的峰峰值分辨率非常接近期望值。
常见变化
AD7793是一款低噪声、低功耗ADC。其它合适的ADC有 AD7792 和 AD7785,这两款器件具有与AD7793相同的特性组合,但AD7792为16位ADC,AD7785为20位ADC。
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