Beim Design und die Anwendung des Temperaturmesssystems des Thermoelement -Sensors

Als typisches Temperaturmesselement wurde der Thermoelementsensor weit verbreitet.
Das Folgende ist ein typisches Temperaturmesssystem, das von einem einzelnen Chip -Mikrocomputer gesteuert wird, der aus drei Teilen besteht: (1) Messverstärkerkreis; (2) A/D -Umrechnungskreis; (3) Anzeigekreis. Es wird in Kraftwerken und Chemiepflanzen häufig bei Temperaturmess- und Temperaturkontrollsystemen verwendet.
1. Hardwaredesign
(1) Thermoelement -Temperatursensor
Dieses System verwendet Nickel-Chrom-Nickel-Silicon-Thermoelemente. Der gemessene Temperaturbereich beträgt 0-655 Grad. Die Kaltendkompensation übernimmt die Kompensationsbrückungsmethode. Das durch die unausgeglichene Brücke erzeugte Potential wird verwendet, um die Änderung des thermoelektrischen Potentials zu kompensieren, das durch die Änderung der Kaltendemperatur des Thermoelements verursacht wird. Die unausgeglichene Brücke besteht aus vier Brückenarmen von Widerständen R1, R2, R3 (Mangankupferdrahtwicklung), RCU (Kupferdrahtwicklung) und einem Brückenspannungsregler, die in der Thermoelzkreis in Reihe angeschlossen sind. RCU und das kalte Ende des Thermoelements befinden sich bei ± 0 Grad und r 1= r 2= r 3=1 ω. Die Brückenleistungspannung ist 4 V und von einer spannungsstabilisierten Stromversorgung angetrieben. RS ist ein stromlimitierender Widerstand, und sein Widerstandswert variiert mit verschiedenen Thermoelementen. Die Brücke ist normalerweise bei 20 Grad ausgeglichen. Zu diesem Zeitpunkt sind die vier Brückenarmwiderstände der Brücke r 1= r 2= r 3= rcu, und es gibt keine Ausgabe an den Enden A und b. Wenn die kalte Endtemperatur von 20 Grad abweist, steigt beispielsweise die RCU, während das thermoelektrische Potential des Thermoelements mit zunehmender Kaltendemperatur abnimmt. UAB entspricht der Abnahme des thermoelektrischen Potentials, und das Ausgangspotential bleibt unverändert, nachdem die UAB das thermoelektrische Potential überlagert wird, wodurch die automatische Abschluss der Kaltendkompensation erreicht wird.
(2) Messverstärkerschaltung
In den tatsächlichen Schaltungen beträgt der Signalausgang aus dem Thermoelement nicht mehr als ein paar zig Millivolts (<30mV), and contains common-mode interference such as power frequency, static electricity and magnetic coupling. To amplify this kind of circuit, the amplifier circuit needs to have a high common-mode rejection ratio, high gain, low noise and high input impedance. Therefore, a measurement amplifier circuit is suitable. The measurement amplifier is also called a data amplifier, instrument amplifier and bridge amplifier. It has a high input impedance and is easy to match with various signal sources. Its input offset voltage, input offset current and input bias current are small, and the temperature drift is small. Due to the small time temperature drift, the measurement amplifier has good stability. The measurement amplifier is composed of three op amps, and the differential input terminals R1 and R2 are connected to the in-phase terminals of A1 and A2 respectively. The input impedance is very high, a symmetrical circuit structure is used, and the measured signal is directly added to the input terminal, thereby ensuring a strong ability to suppress common-mode signals. A3 is actually a differential follower, and its gain is approximately 1. The gain of the measuring amplifier is: AV=V0/(V2-V1), AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW). In this circuit, as long as the performance of op amps A1 and A2 is symmetrical (mainly referring to input impedance and voltage gain), their drift will be greatly reduced. They have high input impedance and common mode rejection ratio, are very sensitive to tiny differential mode voltage, and are suitable for measuring signals transmitted over long distances. Therefore, they are very easy to use with sensors with tiny outputs. RW is an external resistor used to adjust the gain, and a multi-turn potentiometer is used here.
In der tatsächlichen Schaltung verwenden A1 und A2 niedrige Drift-, hochpräzise op amp op -07 Chips, deren Eingangsspannungsspannungstemperatur-Drift-Vios und Eingangs-Offset-Temperaturdrift-Drift IIOs sehr gering sind. OP -07 verwendet ultrahöhe Technologie und "Zener-Feinabstimmung" -Technologie, um seine Vios, IIOS, Vios und IIOS sehr klein zu machen, und wird häufig für stabile Integration, Präzisions-Addition, Vergleichserkennung und Präzisionsverstärkung von schwachen Signalen verwendet. OP -07 benötigt eine doppelte Stromversorgung und der Betriebstemperaturbereich ist 0-70 Grad. Im Allgemeinen ist keine Anpassung ohne Null erforderlich. Wenn eine Einstellung von Null erforderlich ist, kann RW zur Einstellung verwendet werden. A3 verwendet 741 -Chip, das eine doppelte Stromversorgung erfordert, und der Netzteilsbereich beträgt ± (3-18) v. Die typische Stromversorgung beträgt ± 15 V, was im Allgemeinen größer oder gleich ± 5 V sein sollte. Es enthält Kompensationskondensatoren im Inneren, und es sind keine externen Kompensationskondensatoren erforderlich.
(3) Umwandlungsschaltung von A/D (Analog-zu-Digital)
Das durch den Messverstärker amplifizierte Spannungssignal hat einen Spannungsbereich von 0-5 v. Dieses Signal ist ein analoges Signal und kann vom Computer nicht akzeptiert werden, sodass eine A/D -Konvertierung durchgeführt werden muss. In der tatsächlichen Schaltung wird der ICL7109 -Chip ausgewählt. ICL7109 ist eine hohe Präzision, niedrige, niedrig, niedrige, kostengünstige dual-integrale 12- -Bit-A/D-Konverter. Da der aktuelle 12- -bit aufeinanderfolgende A/D-Konverter relativ teuer ist, kann der billige Dual-Integral 12- -bit-A/D-Wandler ICL7109 in Situationen verwendet werden, in denen die Geschwindigkeit nicht zu hoch ist, z.
Durch die obige Analyse des Temperaturmesssystems der Thermoelementsensor -Temperatur hoffe ich, dass dies für die Arbeit und das Studium aller hilfreich sein wird.