嵌入溫度電路設(shè)計
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很多的應(yīng)用不需要精確的溫度測量。精確的溫度測量是成本高的。降低一點精度要求，就會有很多可供選擇的成效方案，例如可選用：二極管、熱敏電阻、RTD（電阻溫度計）、熱電偶、硅溫度計等測溫方法。
在選擇溫度感測電路時，傳感器的成本比溫度范圍、穩(wěn)定性或精度更重要。實現(xiàn)溫度信號調(diào)理3種最經(jīng)濟的方法是用熱電偶、二極管和熱敏電阻。本文將對這3種經(jīng)濟的測溫電路進行描述。
熱電偶電路
圖1示出熱電偶電路和一種信號調(diào)理電路，其基本單元包括：
熱電偶網(wǎng)絡(luò)
模擬濾波器、增益單元
A/D變換器
微控制器
在熱電偶網(wǎng)絡(luò)中，TC1是處于實際溫度測量點的熱電偶。TC2是和TC1相同型號的第二個熱電偶。TC1和TC2都是E型熱電偶。熱電偶TC3和TC4是硬件實現(xiàn)所需配件，它們連接TC1和TC2到PCB的銅線 。
4個熱電偶有3個放置在同溫單元中使它們保持在給定溫度。用模擬增益單元獲得所有4個熱電偶的等效輸出電壓并進行濾波。增益單元有一個單電源CMOS放大器（MCP601），配置做為一個2階低通切比雪夫濾波器。放大器的輸出信號用12位A/D變換器（MCP3201）數(shù)字化。MCP3201輸出碼串行送到微控制器（PIC12C508），微控制器把來自熱電偶網(wǎng)絡(luò)的電壓變?yōu)橛脭z氏或華氏表示的溫度。
熱電偶由兩個不同的金屬構(gòu)成。在E型熱電偶中，兩種金屬是鉻鎳和康銅。熱電偶所產(chǎn)生的電壓通常稱之為EMF（電動勢）電壓，它代表熱電偶兩端的溫度差。此電壓隨溫度變化，不用任何電流或電壓激勵。
熱電偶EMF電壓參照0C是很容易定義的。用圖1所示的感測電路，從TC1和TC4中扣除TC2和TC3的電壓。因為TC3和TC4的材料和溫度是相同的，所以這些結(jié)對測量誤差的貢獻是零。TC2用于從測量點熱電偶（TC1）扣除同溫單元溫度誤差，使TC1的EMF電壓以0C為其準。每個熱電偶溫度感測電路都需要第2個溫度電路消除PCB上由不希望熱電偶的引起的誤差。第二個溫度電路通常用增加一個熱敏電阻的簡單電路設(shè)計。
熱電偶所產(chǎn)生EMF電壓的范圍從幾微伏到幾十毫伏。此電壓是可重
復(fù)的，但是，是非線性的，可用查表法從系統(tǒng)中消除這種非線性。在信號調(diào)理電路中需要一個模擬增益級。假若在測量點的溫度范圍為250C~6000C，則MCP601放大器的濾波器/增益級合適的增益設(shè)置應(yīng)為104V/V。
二極管測溫電路
二極管測溫電路示于圖2.在此溫度感測元件是用IN4148(Fairchild公司)二極管。對于不需要高精度的應(yīng)用來說，二極管是有用的、便宜的溫度感測器件。假若用恒流激勵它，則標準二極管(如IN4148)電壓隨溫度的變化是~5mv/0C。用電流激勵，二極管具有相當好的線性電壓-溫度性能。電壓激勵（VDIODE）與跨接在二極管上隨溫度變化的電壓之比值越大，線性誤差就越小。表1列出3個電壓基準，其中10V提供最好的線性度。應(yīng)當注意，基準電壓的變化改變流經(jīng)二極管的電流。因此，建議對于較高精度應(yīng)用應(yīng)采用精確電壓基準。
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