HY11P1一字线激光器原理2热电偶测温

1： 简介

       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或者由数字显示设备显示出来； 本文介绍采用纮康科技HY11P12实现热电偶测温及显示解决方案。

2：热电偶测温原理说明

       2.1 引言

       热电偶是工程应用最广泛的温度传感器之一，一字线激光器原理它具有构造简单，使用方便。准确度，热惯性及复现性好，温度测量范围宽等优点，适用于信号的远传，自动记录和集中控制，在温度测量占有重要的地位。 

       其优点是有三：

       一、 测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。

       二、 测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量，某些特殊热电偶最低到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。

       三、 构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，eda10进制计数器实验原理而且不受大小和开头的限制。

       2.2：热电偶原理

       热电偶的测温原理基于热电效应。其是将两种不同材料的导体 A 和 B 串接成一个闭合回路，当两个接点 1 和 2 的温 度不同时，如果 T ＞ T 0 （如上图 2-1热电效应）， 在回路中就会产生热电动势， 在回路中产生一定大小的电流，此种现象称为 热电效应 。
                            

                                                            图2-1
       
       热电动势记为 EAB ，导体 A 、 B 称为热电极。接点 1 通常是焊接在一起的， 测量时将它置于测温场所感受被测温度，故称为测量端（或工作端，热 端）。接点 2 要求温度恒定，称为参考端（或冷端）。 

       2.3 测量及冷端补偿原理

       在实际的测量系统中，冷端不可能恒定，因此测量是我们需要测量冷端温度，来补偿热热端温度；
       因此在实际测量计算公式：
                         实际温度 = 热端热电势对应温度值 + 冷端温度
       所以在测量系统中我们需要用热电偶热电势，及冷端的温度，在通过上面的计算公式计算测我们实际的测量温度；

3: 系统架构及原理说明

       HYCON HY11P 系列集成高精度Σ-Δ ADC单片机,内置绝对温度传感器；同时通过信号转置器，可进行短路或者交叉测量；

        3.1：测量网络图

 
                                                          图1：测量网络图

        3.2:ADC 网络设置
 
叁考电压：                           热电耦信号输入：
       VR+： VDDA                             S+： AIN0
       VR-： VSS                                S-：  AIN1
  
        3.3:测量原理及计算

        3.3.1远端的测量

ADC输入信号采用交叉量测的方式以扣除OFFSET，计算公式如下：
     Vin=VADC2+VADOffset……(1)
     -(Vin)=VADC1+VADOffset……(2)
     Vin=[(1)-(2)]/2=[VADC2-VADC1]/2
   （备注：通过交叉测量可以减小信号线的OFFSET）
 

           3.3.2：冷端的测量

冷端主要是测量采用内部TPS来测量冷端的温度，其量测方式如下：
 

TPS 计算方式：
 

       3.4:校正及其计算

       DEMO采用两点校正，在校正过程中确保冷端的环境温度两点都是一样的。校正点的ADC为：VIN50，VIN250，以50°，250°为校正点为例：
          250°=  GAIN*VIN250+{ (  / TPSGAIN)-289}……………….(1)
          50° =  GAIN*VIN50+ {(  / TPSGAIN)-289}…………………(2)
(备注：GAIN 为热电偶测温度校正系数，VIN250为250C校正点对应ADC 输出内码，VIN50为50C校正点对应ADC 输出内码, TPGAIN 为内部TPS斜率常数)
            联立解方程式（1），（2）求出GAIN
            把GAIN带入(1),计算出目前环境温度TEMP；
            把环境温度带代入（3）求出TPS的斜率：
         TPSGAIN= /(289+TEMP)……………………………………………(3)
              实际测量温度= GAIN* VIN + {(  / TPSGAIN) -289}
            （备注：VIN为热电偶输入信号ADC值）

        3.5:电路图

4： 芯片规格

       4.1：操作环境
      芯片数字电压：2.2V to 3.6V@±0.1V
      芯片模拟电压：2.4Vto 3.6V@±0.1V
      芯片操作电流：(VDDA not Load)
      800uA@ ADC、no buffer
      350uA@Analog off
      休眠电流：0.8uA
      操作温度范围：–40°C to +85°C

      4.2：模拟SD18

      分辨率/RMS noise
      15 bit Noise-Free/100nV @ 8Hz、Gain=128、ACM=1.2V
      18 bit Noise-Free/1.6uV @ 8Hz、Gain=1、ACM= 1.2V

      4.3：输入讯号

      测量讯号：热电偶输入且冷端采用芯片内置TPS温度传感器

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5：结论
      此应用解决方案采用HY11P12完成热电偶测温系统，具有以下特点：
  电路简单，且具有高精度，低温漂系数;
  使用内建的TPS 温度传感器可简单的实现冷端;

6：参考数据
      1：HY11P12 Datasheet:
      2：User’s Guide: