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等效热电偶电压 - 采用ARM Cortex-M3的USB热电偶温度测量系统电路图
接线图
2023年09月27日 21:09 183
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测量热电偶和RTD的温度，以获得温度读数。通过查找表，将RTD温度转换为它的等效热电偶电压（可查看ISE公司的ITS-90 T型热电偶表）。这两个电压相加以得出热电偶的绝对温度值。
首先，V1是热电偶两条线之间测得的电压。通过查找表，测量RTD电压并转换为温度值；然后，该温度值再转换为它的等效热电偶电压（V2）。随后，V1和V2相加得出总热电偶电压值，此数值经转换后作为最终的温度测量值。
图4. 使用简单线性逼近法时的误差
最初，这一转换是基于一个简单的线性假设：热电偶的温度为40V/°C。从图4可以看出，只有针对0°C左右的小范围温度，如此转换所产生的误差才是可以接受的。计算热电偶温度的更好方法是对正温度使用6阶多项式，对负温度使用7阶多项式。这需要进行数学运算，导致计算时间和码字大小增加。适当的折衷是针对固定数量的电压计算相应的温度，然后将这些温度存储在一个数组中，其间的值利用相邻点的线性插值法计算。从图5可以看出，使用这种方法时误差显著降低。图5表示使用理想热电偶电压的算法误差。
图5. 使用分段线性逼近法时的误差
图6表示在ADuCM360上采用ADC1测量全热电偶工作范围内的52个热电偶电压，所产生的误差。整体最大的误差为<1°C。
图6. 使用分段线性逼近法时的误差（采用ADuCM360/ADuCM361测量的52个校准点）
像热电偶一样，RTD温度可使用查找表的方法计算与实现。注意，描述RTD温度与电阻关系的多项式与描述热电偶的多项式不同。
欲了解有关线性化和实现RTD最佳性能的详细信息，请参考应用笔记AN-0970：利用ADuC706x微控制器实现RTD接口和线性化。
常见变化
ADP1720 可以代替ADP120调节器，前者具有同样的工作温度范围（−40°C至+125°C），功耗更低（典型值为35A，后者为70A）且具有更低的最大输入电压。请注意，ADuCM360/ADuCM361可以通过标准串行线接口编程或调试。
对于标准UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收发器，前者需采用3 V电源供电。对于更宽的温度范围，可以使用其它热电偶，例如J型热电偶。为使冷结补偿误差最小，可以让一个热敏电阻与实际的冷结接触，而不是把它放在PCB上。
针对冷结温度测量，可以用一个外部数字温度传感器来代替RTD和外部基准电阻。例如，ADT7410可以通过I2C接口连接到ADuCM360/ADuCM361。
有关冷结补偿的更多信息，请参阅ADI公司的《信号调理》第7章“温度传感器”。
如果USB连接器与本电路之间需要隔离，则应增加隔离器件ADuM3160/ADuM4160。
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