用于溫度測量的熱電偶：經(jīng)濟(jì)且堅(jiān)固的設(shè)備

熱電偶作為經(jīng)濟(jì)高效且堅(jiān)固耐用的溫度測量儀器脫穎而出。它們尺寸小，可以快速響應(yīng)，特別適合對溫度變化快速反應(yīng)至關(guān)重要的應(yīng)用。 K 型熱電偶具有廣泛的溫度范圍，可用于低溫學(xué)和噴氣發(fā)動機(jī)排氣分析等多個(gè)領(lǐng)域。本文描述的電路將熱電偶輸出轉(zhuǎn)換為梯度為 10 mV °C-1 的直流電壓。這種轉(zhuǎn)換正是促進(jìn)使用數(shù)字萬用表 (DMM) 進(jìn)行溫度讀數(shù)所需的轉(zhuǎn)換。或者，接口輸出信號可以被引導(dǎo)至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以用于更高級的溫度記錄目的。

AD595A：用于熱電偶的多功能儀表放大器

AD595A 由 Analog Devices 開發(fā)，作為集成到單個(gè)芯片中的綜合儀表放大器和熱電偶冷端補(bǔ)償器。該單片解決方案包含冰點(diǎn)基準(zhǔn)和預(yù)校準(zhǔn)放大器，直接從熱電偶信號生成 10 mV 'C-1 輸出。 AD595A 專門針對 K 型（鉻鎳鐵合金）熱電偶進(jìn)行了激光修整，為精確溫度測量提供了多功能解決方案。

AD595A 的簡化應(yīng)用：K 型熱電偶連接

在這個(gè)簡單的應(yīng)用中，可以毫不費(fèi)力地使用 AD595A。 K 型熱電偶連接到指定的插座，并策略性地集成了電阻器 R1，以防止熱電偶回路中感應(yīng)的共模電壓轉(zhuǎn)換為正常模式。利用 AD595A 的報(bào)警輸出 +ALM（引腳 12），在此設(shè)置中驅(qū)動低電流 LED。當(dāng)其中一個(gè)或兩個(gè)熱電偶引線中斷時(shí)，+ALM 輸出會切換為低電平。值得注意的是，冷端補(bǔ)償（AD595A 的一項(xiàng)功能）在警報(bào)電路激活時(shí)就會受到影響。因此，警報(bào)激活期間獲取的任何讀數(shù)均被視為無效。

補(bǔ)償熱電偶非線性：傳遞函數(shù)考慮因素

由于熱電偶輸出電壓和溫度之間存在非線性關(guān)系（參見表格），并且考慮到 AD595A 線性放大補(bǔ)償信號，因此必須應(yīng)用特定的傳遞函數(shù)。確定實(shí)際輸出電壓的公式為Uo = 247.3 (Uth + 0.011)，其中Uo代表AD595A的輸出，Uth是以mV為單位的熱電偶輸出。值得注意的是，由相同合金組成的 ANSI K 型和 DIN NiCr-Ni 熱電偶都可以與所提供的接口無縫使用。

構(gòu)建界面：使用很少組件的簡單設(shè)計(jì)

由于涉及的部件很少，因此界面構(gòu)造并不復(fù)雜。值得注意的是，轉(zhuǎn)換器芯片下方的銅區(qū)域受到關(guān)注，該區(qū)域經(jīng)過策略性實(shí)施以增強(qiáng)熱電偶插座與 IC 之間的熱接觸。保持低熱阻對于確保片上冰點(diǎn)基準(zhǔn)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。

電源靈活性：對稱或不對稱選項(xiàng)

該接口提供多種電源選項(xiàng)，可適應(yīng)對稱和不對稱配置。在后一種情況下，“0”和“接地”端子互連并連接到電池端子。然而，必須認(rèn)識到，當(dāng)采用單端電源時(shí)，無法準(zhǔn)確測量低于 0 °C 的溫度。選擇對稱電源（最好由兩節(jié) 9V 電池供電）可打開整個(gè)測量溫度范圍。該電路的電流消耗保持適度，當(dāng)熱電偶連接時(shí)不超過 1 mA，當(dāng)熱電偶斷開時(shí)不超過 10 mA，從而激活警報(bào) LED。

零件清單

電阻器：

• R1 = 10kΩ
• R2 = 2.2kΩ

電容器：

• C1 : C3 = 4.7 μF，25 V，徑向
• C2：C4 = 100nF

半導(dǎo)體：

• D1 = LS3369EH（低電流LED：紅色）
• D2：D3 = 1N400

集成電路：

• IC1 = AD595A（模擬器件）

各種各樣的：

• K1 = 特殊熱電偶 K 型插座，例如 RS Electronics 473-127。
• 帶電池倉的塑料外殼；尺寸 80x60x20mm