热电偶信号数字化电路

热电偶是工业温度测量常用的传感器，具有精度高、经济、温度宽的特点。 热电偶测量热端和冷端的温差。 为了得到热端感应点的温度，需要测量冷端温度，并相应地调节热电偶的输出。 当前，位于热电偶信号处理单元的输入侧的冷却温度通常由具有高热传导率的材料片保持。 热传导率为381W/mK的铜是理想的材料。 输入连接要电绝缘，热连接片。 整个信号处理单元理想上应当处于这种同温环境中。 热电偶的信号范围为&mu； V/℃级、热电偶的信号处理单元对电磁干扰( EMI )敏感，热电偶线经常接受EMI。 EMI增加所接收信号的不确定性，且有损所采集的温度数据的精度。 另外，该连接所需的专用热电偶电缆价格昂贵，如果错误地置换为其他电缆，则解析变得困难。 由于EMI与线路长度成比例，因此减小噪声zui的一般选择是将控制电路更靠近感测点，并且增加一个更靠近感测点的远程板，或采用复杂的信号滤波器和电缆屏蔽。 一个相对较好的方案是将热电偶输出在接近感测点处数字化(图1 )，在此示例中，信号处理电路包括低电平DC放大器、温度传感器、冷补偿电路、带内基准的ADC、开路热电偶检测器和报警显示器、数字输出接口。 所有这些功能都集成在一个小集成电路中，如MAX6674和MAX6675。 这些串行输出是热电偶感应点温度的数值表示。 &ldquo； K&rdquo； 型热电偶缩放MZX6674/6675的热电偶一数字转换器。 MAX6674的分辨率在0℃~128℃的范围内，分辨率为0.125℃； MAX6675具有0℃~1024℃的范围，分辨率为0.25℃。 两个IC都包含一个与SPI兼容的接口。 利用本地脉冲定时发生器( IC2和IC3)驱动图1的IC1的SPI，以在IC1中产生4800端口异步串行字符串(每秒4个字符):1个开始位、11个数据位( MAX6675为13位)和1个停止位。 11 (或13 )个数据比特包括10 (或12 )个比特的二进制温度数据和1个比特的开路热电偶警告比特。 石英振动保证了数据的波特率精度。 热电偶探测触点必须与电路电绝缘。 必须确保IC1在所有时间内在-20℃~85℃的温度范围内工作。 远程电源和数据接收器通过双绞线连接电路。 温度测量IC1内部的10位ADC通过单通道实现，在电缆上表现为串行数据字。