热电偶测温系统设计说明

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基于热电偶的温度测试仪设计

基于热电偶的温度测试仪设计

基于热电偶的温度测试仪设计摘要:基于热电偶的温度测试仪,该仪器是以AT89C51单片机为核心,由AD590,由热电偶测量热端温度T,该热电偶采用K型热集成温度传感器测量冷端温度T电偶(镍铬-镍硅热电偶)。

它们分别经过I/V转换和线性放大,分时进行A/D转换,转换后的数字信号送入AT89C51单片机,经单片机运算处理,转换成ROM地址,再通过二次查表法计算出实际温度值,此值送4位共阴极LED数码管显示。

该热电偶测温仪的软件用C语言编写,采用模块化结构设计。

关键词:热电偶,冷端温度补偿,89C51单片机,ADC0809,线性化标度变换Abstract:Thermocouple-based temperature testing instrument, the instrument is based on AT89C51 microcontroller as the core, from AD590 integrated temperature sensor measures the cold junction temperature T0, measured by the thermocouple hot-side temperature T, the use of K-Thermocouple Thermocouple ( Ni-Cr - Ni-Si thermocouple). They are through the I / V conversion and linear amplification, time for A / D conversion, the converted digital signal into the AT89C51 microcontroller, microcontroller operation after processing into ROM address, and then through the second look-up table method to calculate the actual temperature value, this value is sent to four common cathode LED digital tube display. The thermocouple thermometer software with C language, using a modular structure design.Keywords:Thermocouple, cold junction temperature compensation, 89C51 microcontroller, ADC0809, linear scale transformation目录1 前言 (1)2 整体方案设计 (2)2.1方案论证 (2)2.2方案比较 (3)3 单元模块设计 (4)3.1冷端采集和补偿电路模块 (4)3.1.1 AD590介绍 (4)3.1.2冷端采集和补偿电路分析 (6)3.2热端放大电路模块 (6)3.3A/D转换器ADC0809 (7)3.4单片机模块 (8)3.5LED显示模块 (11)4 软件设计 (13)4.1主程序 (13)4.2A/D转换子程序 (13)4.3线性化标度变换子程序 (15)5 系统调试 (18)5.1调试软件介绍 (18)5.1.1 ISIS简介 (18)5.1.2 Keil C51简介 (18)5.2硬件调试 (18)5.3软件调试 (19)5.4硬件软件联调 (20)6系统技术指标及精度和误差分析 (21)7设计小结 (22)8总结与体会 (23)9参考文献 (24)附录1:电路总图 (25)附录2:软件代码 (26)1 前言温度是表征物体冷热程度的物理量,温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性来间接测量的。

热电偶测温电路原理图

热电偶测温电路原理图
MAX6675调试起来不太好用。 具有冷端补偿和A/D转换功能的单片集成K型热电偶变换器,测温范围0℃~1024℃,主要功能特点如下:直接将热电偶 信号转换为数字信号,具有冷端补偿功能,简单的SPI串行接口与单片机通讯,12位A/D转换器、0.25℃分辨率,单一+5V 的电源|稳压器电压,热电偶断线检测,工作温度范围-20℃~+85℃
以前只注重芯片选好芯片调整好电路其实系统的观念一定要养成否则会存在非常大的问题的在这两个系统中存在着误差的问题系统设计的问题其实很多还是系统划分的问题
热电偶测温电路原理图
当时做的热电偶电路非常简单,用了一个ADI公司的热电偶放大器AD595,不过这个玩艺非常的贵,而且还不太好买,另 外还尝试了一个直接转成SPI的转换芯片Maxim的Max6675。这个设计问题很多,不过忠于当初的设计理念,把所有的电 路图都发上来。
这里说明一下AD595,这个玩艺还是比较好用的,就是非常贵阿。
AD595的基本介绍AD595是AD公司生产的一款热电偶放大器,他将仪器放大器和热电偶冷接头补偿器全部集成在一块单片 芯片上,产生一个10mV/℃的 输出。管脚的可选择性使其可以作为一个线性放大补偿器或者是设置工作点控制器的开关输 出。AD595包含一个热电偶故障报警,如果有热电偶的一脚或双脚开 路,他可以显示报警信号。报警输出有很多种灵活的方 式,包括TTL形式。AD595能够用一个单端+5V电压供电。如果用负电压,则可以测量0℃以下的温度。
这个电路也没啥好说的,具体分析一下总误差和校验后误差和热电阻一起分析,先把电路图和资料放上来。 AD595的 DATASHEET.pdf
点 击 下 载 MAX6675.pdf
热电阻的资料一并上传在这里 电 流 源 .doc

ntc热敏电阻测温电路设计_概述说明以及解释

ntc热敏电阻测温电路设计_概述说明以及解释

ntc热敏电阻测温电路设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文讨论的是NTC热敏电阻测温电路设计。

在现代科技发展中,温度测量是非常重要的一项技术。

NTC热敏电阻作为常见的温度传感器之一,具有精确、可靠、成本低廉等特点,广泛应用于各个领域。

1.2 文章结构本文主要分为五大部分。

第一部分是引言,对文章进行概述说明以及目的阐述。

第二部分详细介绍了NTC热敏电阻的基本知识和特性。

第三部分讨论了温度测量原理及方法,并与其他常见温度测量方法进行比较。

第四部分重点探讨了NTC 热敏电阻测温电路设计的要点,包括选择合适的NTC热敏电阻型号与参数设置、温度补偿与校准技巧以及信号处理与转换电路设计要点。

最后一部分是结论和展望,总结了文章的主要内容并对未来发展进行了展望。

1.3 目的本文的目的是提供关于NTC热敏电阻测温电路设计方面的详细说明和解释。

通过对NTC热敏电阻的介绍和温度测量原理的解析,帮助读者了解如何选择合适的NTC热敏电阻、进行温度补偿与校准,并设计出高效可靠的信号处理与转换电路。

同时,本文还展望了NTC热敏电阻测温技术在未来的发展方向。

2. NTC热敏电阻简介2.1 什么是NTC热敏电阻NTC热敏电阻全称为负温度系数热敏电阻( Negative Temperature Coefficient Thermistor),是一种根据温度变化而改变阻值的传感器。

它由金属氧化物制成,具有负温度系数特性,即当温度上升时,其电阻值会下降;反之,当温度下降时,电阻值会增加。

2.2 NTC热敏电阻的特性NTC热敏电阻具有许多独特的特性。

首先,它们响应速度快,能够实时测量环境温度。

其次,NTC热敏电阻的响应范围广泛,可覆盖从低至几摄氏度到高达几百摄氏度的整个温度范围。

此外,NTC热敏电阻精确可靠,在稳态和非稳态情况下都能提供准确的温度测量结果。

2.3 应用领域NTC热敏电阻广泛应用于各个领域中的温度测量与控制。

它们被广泛用于家电、汽车、电子设备等领域,在温度测量、过热保护、温度补偿等方面发挥着重要作用。

实验一热电偶测温

实验一热电偶测温

实验一热电偶测温一、实验目的1、了解热电偶测温原理,学习热电偶测温技术,提高学生的实验技能和动手能力。

2、掌握电位差计的使用方法,用各种测温线路测量温度。

二、热电偶测温原理和水银温度计测温一样,热电偶测温也被广泛应用于工农业生产和科学研究工作中。

具有适用范围广、耐高温、精确度高等优点,是一种很好的测温方法。

热电偶测温是基于热电效应这一物理现象实现的。

如图1-1所示,用两种不同的金属导线A、B焊接而成的闭合回路称为“热电偶”。

当它的两个接点1、2的温度t1、t2不同时,回路中将产生热电动势,简称热电势,这种现象称为“热点效应”。

热电势的大小与两接点的温度差(t2—t1)和组成回路的导线材料有关。

对于给定的热电偶,则只与两接点的温差有关。

如果保持t1不变(t1=0℃),那么热电势只与t2有关。

t2越大,热电势越大,且有确定的关系。

只要用电位差计G测出回路中的热电势,就可以通过热电势与温度的关系球出被测温度t2。

热电偶电势与温度的关系应在恒温器中用标准温度计标定,并制成图表以供查用。

理论上,任何两种不同的金属导线均可组成热电偶,但实际上为了使热电偶回路有较大的热电势,能耐高温,而且热电势与温度基本上呈线性关系,通常采用下列金属或合金导线配对组成热电偶(见表1—1)热电偶的电极A、B两接点通常用电弧焊、电熔焊、锡焊等焊接在一起。

焊点要求圆滑、直径小、接触好、牢固,增强热电偶的灵敏度和耐用性。

测温时,接点1放在盛有冰水混合物的冰瓶中,维持接点1的温度恒为零摄氏度,称为参比端(或冷端)。

接点2置于待测温度场中,或焊接在被测物体的表面上,称为测量端(或热端)。

回路中接入测量热电势的仪表G(通常使用电位差计或数字电压表),测出电路中的热电势,再由热电势与温度的关系曲线或表格查出被测温度。

热电偶测温线路有两种接法,如图1—2所示。

t1为冷端,t2为热端,A、B为热电偶的正负极,热电偶电极的极性由每种热电偶电极的材料决定,表1—1中给出了每种热电偶电极的极性。

实验一 热电偶制作、校验及其静态特性测试实验(修改)

实验一 热电偶制作、校验及其静态特性测试实验(修改)

实验一热电偶制作、校验及其静态特性测试实验一、实验目的1.掌握热电偶测温原理和温度测量系统组成, 学习热电偶测温技术, 提高学生的实验技能和动手能力;2、了解热电偶的制作原理, 学习热电偶的焊接方法;3.掌握电位差计的工作原理及使用方法;4.了解模拟式显示仪表及数字式显示仪表校验方法,从而能较全面的了解与使用显示仪表;5.掌握工业热电偶比较式校验的实验方法;6.掌握热电偶的静态特性测试方法及数据处理技术。

二、实验内容1.根据热电偶的测温原理, 利用实验室提供的热电偶丝等材料制作热电偶, 每组制作2支;2.对选用的显示仪表和电位差计进行校正;3.采用双极比较法设计热电偶校验系统电路, 并对自己制作的热电偶进行校验;4、测定在校验温度点的热电偶电势, 绘制被校热电偶的静态关系曲线;5、设计单点测温线路、温差测温线路、串联和并联测温线路, 画出你所设计的测温线路, 简述设计的测温线路的特点和用途, 并进行实际的测试。

三、实验原理使用中的热电偶由于长期受高温作用和介质的侵蚀, 其热电特性会发生变化, 为了保证测温的准确和可靠, 热电偶应定期进行检定, 若检定结果其热电势分度表的偏差超过允许的数值时, 则该热电偶应引入修正值使用。

如热电偶已腐蚀变质或已烧断, 则应修理或更换后再行检定。

工业热电偶的检定方法有双极比较法, 同名极法等多种, 本实验采用双极比较法进行检定。

其方法是用高一级的标准热电偶与被检偶的工作端处在同一温度下, 比较它们的热电势值, 然后求出被检偶对分度表的偏差, 然后根据表1判断被检偶是否合格, 这种方法设备简单、操作方便, 一次可检定多支热电偶, 常受人们欢迎。

采用此法检定时, 将被检偶与标准偶捆绑扎在一块, 工作端插入管状电炉中间的热电势值与分度表上对应点数据进行比较, 求出被检热电偶的偏差值, 对于镍铬-镍硅热电偶, 通常在400℃, 600℃, 800℃, 1000℃四个整百分数上进行检定。

基于51单片机、K型热电偶、MAX6675的8路温度显示系统

基于51单片机、K型热电偶、MAX6675的8路温度显示系统

自动化工程训练课程设计学院名称信息科学与工程学院专业班级自动化1202班姓名黎毅刚指导老师刘芳目录第一章绪论第二章方案论证2.1温度采集方案2.2显示界面方案第三章系统整体设计3.1 系统总体分析3.2设计原理第四章各个元器件及芯片简介4.1 AT89C51单片机介绍4.2 K型热电偶简介4.3 MAX6675简介4.4 LCD12864简介第五章各部分电路设计5.1温度采集电路5.2数据处理电路5.3温度显示电路5.4超限报警电路第六章心得体会附录1 硬件仿真图与运行效果展示附录2 软件代码第一章绪论在工业生产中,需要检测工艺生产线的温度,而且这个温度范围还很大。

该系统采集主要以Atmel公司的AT89C51单片机为控制处理核心,由它完成对数据的采集处理以及控制数据的无线传输。

AT89C51单片机是一种低功耗/低电压/高性能的8位单片机,片内带有一个8KB的可编程/可擦除/只读存储器。

无线收发一体数传MODEM模块PTR2000芯片性能优异,在业界居领先水平,它的显著特点是所需外围元件少,因而设计非常方便。

因此用来设计工业温度检测系统相当的合适。

在本文中,主要说明单片机与K型热电偶以及K型热电偶模数转换器—MAX6675的组合,形成单片机的温度检测系统。

包括:如何针对系统的需求选择合适的温度检测器件,如何根据选择的器件设计外围电路和单片机的接口电路,如何编写控制温度检测器件进行数据传输的单片机程序,并简要介绍数字温度传感器MAX6675的应用。

第二章方案论证2.1温度采集方案方案一:模拟温度传感器。

采用热敏电阻,将温度值转换为电压值,经运算放大器放大后送A/D转换器将模拟信号变换为数字信号,再由单片机经过比较计算得到温度值。

优点:应用广泛,特别是工程领域,采用不同的热敏电阻,可实现低温到超高温的测量。

缺点:必须采用高速高位A/D转换器,系统复杂,成本高,还以引进非线性误差,得通过软件差值修正方案二:采用集成数字温度传感器DS18B20。

晶圆热电偶-概述说明以及解释

晶圆热电偶-概述说明以及解释

晶圆热电偶-概述说明以及解释1.引言1.1 概述热电偶是一种常用的温度传感器,用于测量物体的温度。

它利用热电效应原理,通过测量两个不同金属接点之间的温差产生的电势差来确定温度。

晶圆热电偶则是一种基于晶圆制备技术的热电偶,具有制备工艺简便、性能稳定等优点。

热电效应是指在两个不同金属或半导体接触的接点处,由于温度差异而产生的电势差。

根据热电效应的类型不同,热电偶可以分为热电势型和热电流型。

热电偶的原理是基于热电效应产生的电势差与温度之间的线性关系,利用这种关系来测量温度。

晶圆热电偶的制备方法主要包括选择合适的金属材料、精确控制制备工艺、对晶圆进行特殊处理等步骤。

通常情况下,选择高温稳定性好、热电效应显著的金属材料作为制备晶圆热电偶的材料。

制备过程中,需要控制金属材料的成分和厚度,并在晶圆表面形成保护层,以确保晶圆热电偶的稳定性和精度。

晶圆热电偶的应用领域广泛,包括但不限于电力、冶金、石油化工、航天航空等领域。

晶圆热电偶可以用于各种温度测量场合,如高温窑炉、炼钢过程中的温度监测、石油化工装置中的温度控制等。

由于晶圆热电偶具有制备工艺简便、性能稳定等特点,因此在实际应用中得到了广泛的应用。

对于晶圆热电偶的性能评估,主要包括测量精度、响应时间、稳定性、抗干扰能力等指标的评价。

测量精度是指晶圆热电偶测量结果与真实温度之间的偏差,响应时间是指晶圆热电偶从温度变化到测量结果发生变化的时间,稳定性是指晶圆热电偶在长时间使用过程中的性能变化情况,抗干扰能力是指晶圆热电偶对外界电磁干扰的抗干扰能力。

综上所述,晶圆热电偶是一种基于晶圆制备技术的温度传感器,具有制备工艺简便、性能稳定等优点。

它的原理是利用热电效应产生的电势差与温度之间的线性关系来测量温度。

在实际应用中,晶圆热电偶被广泛应用于电力、冶金、石油化工、航天航空等领域的温度测量和控制。

对于晶圆热电偶的性能评估,需要考虑测量精度、响应时间、稳定性和抗干扰能力等指标。

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应用

(完整word版)热电偶温度计的测温原理、选型及其应⽤《⾃动检测技术及仪表》课程设计报告热电偶温度计的测温原理、选型及其应⽤学院:班级:姓名:学号:⽬录⼀摘要 (3)⼆热电偶温度计的测温原理 (3)2.1 热电偶的测温原理 (3)2.2 接触电势 (4)2.3 温差电势 (4)2.4 热电偶温度计闭合回路的总热电势 (4)三热电偶温度计的组成结构及其作⽤和特 (5)3.1 热电偶温度计的组成结构 (5)3.2 热电偶温度计的作⽤及特点 (6)四热电偶温度计测温技术中涉及到的定则 (7)4.1 均质导体定则 (7)4.2 中间导体定则 (7)4.3 连接导体和中间温度定则 (8)五热电偶温度计的误差分析及选型 (8)5.1 影响测量误差的主要因素 (8)5.1.1插⼊深度 (8)5.1.2响应时间 (9)5.1.3热辐射 (10)5.1.4冷端温度 (11)5.2 热电偶温度计的选型 (11)六现场安装及其注意事项 (13)七总结 (13)⼋参考⽂献 (15)⼀、摘要热电偶温度计是⼀种最简单﹑最普通,测温范围最⼴的温度传感器,是科研﹑⽣产最常⽤的温度传感器。

在使⽤时不注意,也会引起较⼤测量误差。

针对当前存在的问题,详细探讨影响测量误差的主要因素:热电偶插⼊深度﹑响应时间﹑热辐射及冷端温度等因素对测量的影响;在使⽤时应该怎样选择热电偶温度计,以及使⽤时的⼀些安装注意事项,这对提⾼测量精度,延长热电偶寿命,都有⼀定的意义。

⼆、热电偶温度计的测温原理热电偶温度计是⼀种感温元件 , 把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电⽓仪表转换成被测介质的温度。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均质导体组成闭合回路 , 当两端温度不同时 , 回路中就会产⽣电势,这种现象称为热电效应(或者塞贝克效应)。

两种不同成份的均质导体为热电极,温度较⾼的⼀端为⼯作端,温度较低的⼀端为⾃由端,⾃由端通常处于某个恒定的温度下。

根据热电动势与温度的函数关系 , 制成热电偶分度表;分度表是⾃由端温度在 0°C 时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。

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任务书
课程传感器课程设计
题目热电偶测温系统设计
主要容:
本系统以单片机为核心,硬件设计使用高精度模/数转换器和高精度数/模转换器,分别实现对热电偶电动势的采样、放大、AD 转换和对线性化处理的数据转换,并在程序中采用修正后的数据,实现热电偶的线性化处理。

基本要求:
1、按照技术要求,提出自己的设计方案(多种)并进行比较;
2、利用热电偶和单片机等设计一种热电偶测温系统电路。

3、说明所用传感器的基本工作原理、画出应用电路电路图、写明电路工作原理、注明元器件选取参数、进行方案比较。

主要参考资料:
[1]志尚.温度计量与测试[M].:中国计量,1998.
[2]茂泰.智能仪器原理及应用[M].: 电子工业,2007.
[3]杰,黄鸿.传感器与检测技术[M].: 高等教育,2006.
[4]华东.单片机原理与应用[M].: 电子工业,2006.
完成期限
指导教师
专业负责人
2016年5 月7 日
摘要
在现代化的工业现场, 常用热电偶测试高温,测试结果送至主控机。

热电偶是工程上应用最广泛的温度传感器之一,它具有构造简单、使用方便、准确度、热惯性小、稳定性及复现性好、温度测量围宽等优点,适用于信号的远传、自动纪录和集中控制,在温度测量中占有重要地位。

但由于热电偶的热电势与温度呈非线性关系, 所以必须对热电偶进行线性化处理以保持测试精度。

该测温系统通过高精度模/数转换器AD7705对热电偶电动势进行采样、放大, 并在单片机采用一定算法实现对热电偶的线性化处理, 再通过数/模转换器AD421进行数/模转换产生4 mA~ 20mA的电流, 送入主控中心。

关键词:热电偶;线性化;AD转换;DA转换;单片机
目录
一、设计要求 0
二、设计方案及其特点 0
1、方案说明 0
2、方案论证 (1)
三、传感器工作原理 (1)
四、电路的工作原理 (2)
五、单元电路设计、参数计算和器件选择 (2)
1、单元电路设计 (3)
2、参数计算 (4)
3、器件选择 (5)
六、总结 ................................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献 ................................................................................... 错误!未定义书签。

热电偶测温系统设计
一、设计要求
以单片机为核心,进行对系统控制和线性化算法的运算,使A/D 转换精度更好;在算法处理上,使用最佳计算方法,使得线性化算法达到运算量小、处理速度快、占用存小等要求,并使该系统能很好的解决热电偶测试高温的精度问题。

二、设计方案及其特点
本设计是基于STC89C52单片机的硬件设计。

对于系统可分为下面两种不同的设计方案:
1、方案说明
方案一:系统由K型热电偶和集成温度传感器AD590测量热端和冷端温度,采用USB采集卡实现信号采集并传输给计算机。

根据热电偶中间温度定律[1],编制软件采用查表和曲线拟合进行非线性校正及冷端补偿。

利用LabVIEW的数据存储、读取、分析函数,实现温度趋势曲线和统计直方图的绘制[2]。

本系统将滤波、非线性和冷端补偿等功能由软件实现,简化了电路设计,提高了系统的稳定性和测量精度,但成本较高。

热电偶
图1 方案一原理框图
方案二:控制电路以单片机为中心,控制其他部分完成各自的功能。

其中模/数转换部分采用16位高精度AD转化器AD7705,采用自校准,提高其抗干扰能力和
精度;数/模转换部分采用高精度DA转换器AD421,在电路设计上,采用光隔离,控制AD421 完成其功能,AD421为16位高精度数/模转换器,它将来自单片机线性化处理后的数据进行DA转化,产生4mA-20mA电流,送控制中心[3]。

这种方案保证成本,采用了良好的线性化算法,编程又采用可节约存的汇编语言,使得测量速度快,测量结果能满足工业标准的要求。

图2 方案二原理框图
2、方案论证
从精确度来看,方案一强于方案二,但方案二电路实现简单,占用存较小,抗干扰能力强,成本较低。

所以一般地说,需要稳定性好可选用方案一测量电路,若考虑便于与单片机接口连接,那么方案二测量电路就由其方便之处。

因此本设计中选用方案二。

三、传感器工作原理
热电偶传感器的工作原理:两种不同成份的导体两端接合成回路,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势[4]。

热电偶就是利用这种原理进行温度测量的,其中,直接用作测量介质温度的一端叫做测量端,另一端叫做补偿端;冷端与显示仪表或配套仪表连
热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。

两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。

根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。

因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。

四、电路的工作原理
电路的工作原理图如图4所示。

图4 总原理图
测温系统通过高精度模/数转换器AD7705对热电偶电动势进行采样、放大, 并在单片机采用一定算法实现对热电偶的线性化处理, 再通过数/模转换器AD421进行数/模转换产生4 mA~ 20mA的电流, 送入主控中心并显示。

五、单元电路设计、参数计算和器件选择
1、单元电路设计
模/数转换部分电路如图5所示。

图5 A/D转化电路原理图
采用16位、双通道、高精度模/数转换功能的AD7705。

AD7705能直接对来自传感器的微弱信号进行A/D转换[5]。

使用时通过单片机控制其单双极性、增益倍数、选择通道的输入和工作模式的选择等;用AD584基准芯片为AD7705采集模块提供基准电压,使AD7705可以正常且稳定的工作[6]。

数/模转换部分电路如图6所示。

图6 D/A转化电路原理图
采用16位高精度数/模转换器AD421[7]。

AD421由电流环路供电,16位数字信号以串行方式输入,4-20mA 电流输出,可实现低成本的远程智能工业控制。

AD421部含有电压调整器可提供+5V ,+3.3V 或+3V 输出电压,还含有+1.25V ,+2.5V 基准电源,均可为其自身或其它电路选用[8]。

AD421 采用Σ-ΔDAC 结构,保证16位的分辩率和单调性,其积分线性误差为±0.001%,失调误差为±0.1%,增益误差为±0.2%,其标准的三线串行接口可在10Mbps 下运行,便于与通用微处理器或微控制器相连。

2、参数计算
软件是算法和功能实现的关键。

该部分主要完成的任务是: A/D 转换器的配置、启动和数据读取。

对信号的线性化处理。

D/A 转换器配置和数据读取。

其中线性化算法主要参考“最佳非等距线性插值算法在热敏电阻测温中的应用”,提出一种“最佳非等距离分段算法”,根据标度转换,在不同分段上推导出y = kx+ b 的线性化算法。

整体设计和调试,以K 分度热电偶为例。

通过调节滑动变阻器,模拟补偿后的K 分度热电偶的热电势,送入AD7705完成模/数转换,转换后的数据送入单片机进行线性化处理,使处理后单片机输出的数据与温度呈现线性关系;最后再将线性化后的数据,送至AD421经数/模转换,输出电流值[9]。

本系统采用误差修正公式来消除系统误差,从输出端引反馈量到输入端来改善系统的稳定。

在无误差的理想情况下, 有ε = 0,i = 0,K 是常数, 于是存在关系
Kx y = (1)
在有误差的情况下, 则有
()y x K y '++=ε (2)
2
'
1'R y i R y y =
+- (3) 由此可以推出
1b y b x += (4)
可改写成下简明形式
()01
1
b x b y -=
(5) 式中:x ——热电偶产生的电压;
y——带误差的输出到D/A转换器的电压;
Ε——影响量(例如零点漂移或干扰);
i——偏差量(例如直流放大器的偏置电流);
K——影响特性(例如放大器增益)。

把热电偶分度表各温度时电压值x经过运算求出各温度时对应的y值,y值一般包含小数,由于A/D转换器的离散性和分辨率的限制,所以只保留整数部分,保存到单片机ROM中,在每次测量完温度数据后直接由y值查表,运算求相应温度。

3、器件选择
表1 元器件清单。

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