熱電偶信號數(shù)字化電路(06-100)

　　熱電偶是工業(yè)溫度測量常用的傳感器，它具有精度高、經(jīng)濟和溫度寬的特點。熱電偶測量其熱端和冷端之間的溫度差。為了得到熱端感測點的絕對溫度，必須測試冷端溫度和相應地調節(jié)熱電偶輸出?，F(xiàn)在，位于熱電偶信號處理單元輸入端的冷端同溫通?？烤哂懈邿釋实牟牧掀３帧釋?81W/mK的銅是理想的材料。輸入連接必須電隔離，熱連路到片上。整個信號處理單元理想上應該處在這種同溫環(huán)境中。

　　熱電偶信號范圍為μV/℃量級，熱電偶的信號處理單元對電磁干擾(EMI)敏感，熱電偶線往往遭受EMI。EMI增加了接收信號的不確定性和損害所采集溫度數(shù)據(jù)的精度。另外，此連接所需的專門熱電偶纜線是昂貴的，假若無意中用另外的纜線替代，則會變得分析困難。

　　由于EMI與線長度成正比，所以使噪聲最小的通常選擇是把控制電路靠近感測點，增加1個靠近感測點的遠程板或采用復雜的信號濾波和纜線屏蔽。1個比較妙的方案是在靠近感測點數(shù)字化熱電偶輸出(圖1).

　　在此實例中，信號處理電路包括低電平DC放大器、溫度傳感器、冷端補償電路、帶內部基準的ADC、開路熱電偶檢測器和報警指示器以及數(shù)字輸出接口。所有這些功能現(xiàn)在都集成在小的IC中，如Maxim公司的MAX6674和MAX6675。它們的串行輸出是熱電偶感測點溫度的數(shù)字表示。

　　用“K”型熱電偶對MZX6674/6675的熱電偶一數(shù)字轉換器進行定標。MAX6674具有0℃～128℃范圍，分辨率0.125℃；MAX6675具有0℃～1024℃范圍，分辨率0.25℃。這兩款IC都包含1個SPI兼容的接口。圖1中IC1的SPI由本地脈沖時序產(chǎn)生器(IC2和IC3)驅動，使IC1產(chǎn)生4800波特異步串行字符串(每秒4個字符)：1個起始位、11個數(shù)據(jù)位(MAX6675為13位)、1個停止位。11(或13)個數(shù)據(jù)位包括10(或12)位二進制溫度數(shù)據(jù)和1位開路熱電偶告警位。晶振保證數(shù)據(jù)的波特率精度。熱電偶感測接點必須與電路電隔離。必須確保在所有時間內IC1工作在-20℃～85℃溫度范圍內。遠程電源和數(shù)據(jù)接收器通過雙絞線連接電路。溫度測量IC1內部10位ADC單次轉換實現(xiàn)并在纜線上呈現(xiàn)為串行數(shù)據(jù)字。(魯)