一種測量熱電偶冷端溫度的電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及儀器儀表工業(yè)領(lǐng)域，尤其涉及一種測量熱電偶冷端溫度的電路。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電偶測量溫度具有精度高、范圍廣、操作簡單、高可靠性等優(yōu)點，廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中進行溫度測量。熱電偶測溫的基本原理為賽貝克效應，即在由兩種不同材料(需要符合一定要求)的導體或半導體A和B所組成的閉合回路中，當A和B的兩個接點處于不同溫度T (熱端)和To (冷端)時，在回路中就會產(chǎn)生熱電勢。為了使用熱電偶測量溫度，必須進行冷端補償，即對熱電偶的冷端溫度進行測量。冷端溫度測量的方法有冰點法、電橋法、集成溫度傳感器法和鉬電阻測量法等，存在成本高、通用性差或補償范圍小等缺點。在恒流源條件下使用PN結(jié)測量熱電偶冷端溫度的方法解決了成本、通用性和補償范圍等問題，但技術(shù)較復雜，不適宜工業(yè)使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決【背景技術(shù)】中所存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種測量熱電偶冷端溫度的電路，測量范圍為-40°C — 100°C，測量誤差在±2°C之內(nèi)，成本低、易于實現(xiàn)，非常適合電子采集系統(tǒng)使用，具有廣泛的應用前景。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種測量熱電偶冷端溫度的電路，其特殊之處在于:包括測溫電路以及與測溫電路依次連接的采集電路和處理器；所述測溫電路包括直流電源和二極管，所述熱電偶的冷端接在直流電源和二極管正極之間；所述直流電源電壓、二極管的參數(shù)應滿足流過二極管的電流為10ilOmA ;所述采集電路是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
[0005]當熱電偶的冷端電阻是49.9kQ時，所述直流電源電壓是+5V、二極管是1Ν4001。
[0006]還包括設(shè)置在二極管正極和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入端之間的濾波電路和跟隨電路。
[0007]上述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是ADS1258 ;所述ADS1258模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過片上同步串行接口將轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送給處理器。
[0008]本發(fā)明設(shè)計測量范圍為-40°C — 100°C，測量誤差在±2°C之內(nèi)，成本低、易于實現(xiàn)，非常適合電子采集系統(tǒng)使用，具有廣泛的應用前景。已應用于CFC-10發(fā)動機參數(shù)采集器，用于對汽缸頭溫度、滑油溫度等熱電偶冷端溫度進行測量，使用效果良好。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明的電路示意圖；
[0010]圖2是二極管正向壓降與溫度之間的關(guān)系示意圖；
【具體實施方式】
[0011]參見圖1，一種測量熱電偶冷端溫度的電路，包括以下組成:
[0012]I)測溫電路:采用+5V供電，49.9k的電阻和二極管1N4001組成測溫電路，電阻和二極管組成串聯(lián)電路，+5V供電為串聯(lián)電路兩端的電壓，形成二極管在類似恒流源下工作的條件，利用PN結(jié)在恒流條件下正向壓降隨溫度近似呈線性關(guān)系的特性，完成對溫度的測量。
[0013]上述設(shè)計通過二極管的電流約為100mA，根據(jù)二極管1N4001的工作特性，保證采集精度的同時有效防止二極管自熱對二極管測溫精度造成的影響。
[0014]2)采集電路:溫度測量信號經(jīng)濾波和跟隨電路后，進入ADS1258模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片進行采集，采集結(jié)果通過片上同步串行接口(SPI)發(fā)送給處理器。
[0015]濾波電路可以有效濾除干擾信號的影響，跟隨電路可以避免采集信號與后級轉(zhuǎn)換芯片不匹配的問題，選用24位、Σ -Δ轉(zhuǎn)換技術(shù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，能夠保證采集精度。
[0016]3)計算:根據(jù)測溫電路，可以得出二極管1N4001隨著溫度的升高，正向壓降變化率約為-2.63mV/°C，參見圖2，通過對圖2進行曲線擬合，可以得到溫度T (°C)與電壓V(mV)的關(guān)系，見式(I)。處理器根據(jù)式I計算出熱電偶冷端的溫度。
[0017]T=-0.381V+199.653 (I)0
【主權(quán)項】
1.一種測量熱電偶冷端溫度的電路，其特征在于:包括測溫電路以及與測溫電路依次連接的采集電路和處理器；所述測溫電路包括直流電源和二極管，所述熱電偶的冷端接在直流電源和二極管正極之間；所述直流電源電壓、二極管的參數(shù)應滿足流過二極管的電流為10ilOmA ;所述采集電路是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量熱電偶冷端溫度的電路，其特征在于:當熱電偶的冷端電阻是49.9k Ω時，所述直流電源電壓是+5V、二極管是1N4001。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量熱電偶冷端溫度的電路，其特征在于:還包括設(shè)置在二極管正極和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片輸入端之間的濾波電路和跟隨電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測量熱電偶冷端溫度的電路，其特征在于:所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片是ADS1258 ;所述ADS1258模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片通過片上同步串行接口將轉(zhuǎn)換結(jié)果發(fā)送給處理器。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種測量熱電偶冷端溫度的電路，包括測溫電路以及與測溫電路依次連接的采集電路和處理器；測溫電路包括直流電源和二極管，熱電偶的冷端接在直流電源和二極管正極之間；直流電源電壓、二極管的參數(shù)應滿足流過二極管的電流為100±10mA；采集電路是模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片。本發(fā)明一種測量熱電偶冷端溫度的電路，成本低、易于實現(xiàn)，非常適合電子采集系統(tǒng)使用，具有廣泛的應用前景。
【IPC分類】G01K7-01, G01K15-00
【公開號】CN104713655
【申請?zhí)枴緾N201310688329
【發(fā)明人】緱麗敏, 景德勝, 蔣謝剛, 劉永強, 許少尉, 梁爭爭, 王國東, 劉碩, 譚志宏
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司第六三一研究所
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年12月14日