Mengenai reka bentuk dan penggunaan sistem pengukuran suhu sensor termokopel

Sebagai elemen pengukur suhu biasa, sensor thermocouple telah digunakan secara meluas.
Berikut adalah sistem pengukuran suhu biasa yang dikawal oleh mikrokomputer cip tunggal, yang terdiri daripada tiga bahagian: (1) litar penguat pengukuran; (2) litar penukaran A\/D; (3) Litar paparan. Ia digunakan secara meluas dalam pengukuran suhu dan sistem kawalan suhu di loji kuasa dan tumbuhan kimia.
1. Reka bentuk perkakasan
(1) Sensor suhu termokopel
Sistem ini menggunakan thermocouples nikel-kromium-nikel-silikon. Julat suhu yang diukur ialah 0-655 darjah. Pampasan akhir sejuk mengamalkan kaedah jambatan pampasan. Potensi yang dihasilkan oleh jambatan tidak seimbang digunakan untuk mengimbangi perubahan potensi thermoelektrik yang disebabkan oleh perubahan suhu akhir sejuk termokopel. Jambatan yang tidak seimbang terdiri daripada empat lengan jambatan perintang R1, R2, R3 (penggulungan dawai tembaga mangan), RCU (penggulungan dawai tembaga) dan pengawal voltan jambatan, yang disambungkan secara siri dalam litar termokopel. RCU dan hujung sejuk termokopel berada pada ± 0 darjah, dan R 1= r 2= r 3=1 ω. Voltan bekalan kuasa jambatan adalah 4V, dikuasakan oleh bekalan kuasa yang stabil voltan. RS adalah perintang yang mengehadkan semasa, dan nilai rintangannya berbeza-beza dengan termokopel yang berbeza. Jambatan biasanya seimbang pada 20 darjah. Pada masa ini, rintangan lengan empat jambatan jambatan adalah r 1= r 2= r 3= RCU, dan tidak ada output di hujung a dan b. Apabila suhu akhir sejuk menyimpang dari 20 darjah, sebagai contoh, apabila ia meningkat, RCU meningkat, manakala potensi thermoelektrik termokopel berkurangan apabila suhu akhir sejuk meningkat. UAB adalah sama dengan penurunan potensi thermoelectric, dan potensi output tetap tidak berubah selepas UAB ditumpukan pada potensi thermoelectric, dengan itu mencapai penyelesaian pampasan akhir sejuk.
(2) litar penguat pengukuran
Dalam litar sebenar, output isyarat dari termokopel tidak lebih daripada beberapa puluhan 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.
Dalam litar sebenar, A1 dan A2 menggunakan cip op amp amp {4}} yang rendah, yang mana ia mengimbangi suhu vios dan input mengimbangi suhu semasa hanyut IIOS sangat kecil. OP -07 menggunakan teknologi ultra tinggi dan teknologi "zener halus" untuk membuat VIOS, IIOS, VIOS dan IIOS sangat kecil, dan digunakan secara meluas dalam integrasi yang stabil, penambahan ketepatan, pengesanan perbandingan dan penguatan ketepatan isyarat lemah. Op -07 memerlukan bekalan kuasa dwi, ​​dan julat suhu operasi adalah 0-70 darjah. Umumnya, pelarasan sifar tidak diperlukan. Jika pelarasan sifar diperlukan, RW boleh digunakan untuk pelarasan. A3 menggunakan 741 cip, yang memerlukan bekalan kuasa dua, dan julat bekalan kuasa adalah ± (3-18) v. Bekalan kuasa biasa adalah ± 15V, yang biasanya lebih besar daripada atau sama dengan ± 5V. Ia mengandungi kapasitor pampasan di dalam, dan tiada kapasitor pampasan luar diperlukan.
(3) litar penukaran A\/D (analog-ke-digital)
Isyarat voltan yang dikuatkan oleh penguat pengukuran mempunyai julat voltan 0-5 V. Isyarat ini adalah isyarat analog dan tidak boleh diterima oleh komputer, jadi penukaran A\/D mesti dilakukan. Dalam litar sebenar, cip ICL7109 dipilih. ICL7109 adalah ketepatan tinggi, bunyi rendah, rendah, rendah, dual-integral kos rendah 12- bit A\/D converter. Oleh kerana penghampiran bit 12- semasa penukar A\/D agak mahal, dual-integral murah 12- bit A\/D Converter ICL7109 boleh digunakan dalam situasi di mana kelajuan tidak terlalu tinggi, seperti dalam sistem pengukuran yang tinggi.
Melalui analisis di atas sistem pengukuran suhu sensor termokopel, saya harap ia akan membantu kerja dan kajian semua orang.