ZHCACG7A september   2018  – march 2023 ADS1118 , ADS1119 , ADS1120 , ADS112C04 , ADS112U04 , ADS1146 , ADS1147 , ADS1148 , ADS114S06 , ADS114S06B , ADS114S08 , ADS114S08B , ADS1219 , ADS1220 , ADS122C04 , ADS122U04 , ADS1246 , ADS1247 , ADS1248 , ADS124S06 , ADS124S08 , ADS125H02 , ADS1260 , ADS1261 , ADS1262 , ADS1263

 

  1.   热电偶测量基本指南
  2.   商标
  3. 1热电偶概述
    1. 1.1 塞贝克电压
    2. 1.2 热电偶类型
      1. 1.2.1 常见热电偶金属
      2. 1.2.2 热电偶测量灵敏度
        1. 1.2.2.1 根据温度计算热电电压
        2. 1.2.2.2 根据热电电压计算温度
      3. 1.2.3 热电偶结构
      4. 1.2.4 容差标准
    3. 1.3 热电偶测量和冷端补偿 (CJC)
    4. 1.4 设计说明
      1. 1.4.1 确定热电偶工作范围
      2. 1.4.2 偏置热电偶
      3. 1.4.3 热电偶电压测量
      4. 1.4.4 冷端补偿
      5. 1.4.5 转换为温度
      6. 1.4.6 烧毁检测
  4. 2热电偶测量电路
    1. 2.1 使用上拉和下拉偏置电阻进行热电偶测量
      1. 2.1.1 原理图
      2. 2.1.2 优缺点
      3. 2.1.3 设计说明
      4. 2.1.4 测量转换
      5. 2.1.5 通用寄存器设置
    2. 2.2 使用连接到负极引线的偏置电阻进行热电偶测量
      1. 2.2.1 原理图
      2. 2.2.2 优缺点
      3. 2.2.3 设计说明
      4. 2.2.4 测量转换
      5. 2.2.5 通用寄存器设置
    3. 2.3 使用用于传感器偏置的 VBIAS 和上拉电阻进行热电偶测量
      1. 2.3.1 原理图
      2. 2.3.2 优缺点
      3. 2.3.3 设计说明
      4. 2.3.4 测量转换
      5. 2.3.5 通用寄存器设置
    4. 2.4 使用用于传感器偏置的 VBIAS 和 BOCS 进行热电偶测量
      1. 2.4.1 原理图
      2. 2.4.2 优缺点
      3. 2.4.3 设计说明
      4. 2.4.4 测量转换
      5. 2.4.5 通用寄存器设置
    5. 2.5 使用 REFOUT 偏置和上拉电阻进行热电偶测量
      1. 2.5.1 原理图
      2. 2.5.2 优缺点
      3. 2.5.3 设计说明
      4. 2.5.4 测量转换
      5. 2.5.5 通用的寄存器设置
    6. 2.6 使用 REFOUT 偏置和 BOCS 进行热电偶测量
      1. 2.6.1 原理图
      2. 2.6.2 优缺点
      3. 2.6.3 设计说明
      4. 2.6.4 测量转换
      5. 2.6.5 通用寄存器设置
    7. 2.7 使用双极电源和接地偏置进行热电偶测量
      1. 2.7.1 原理图
      2. 2.7.2 优缺点
      3. 2.7.3 设计说明
      4. 2.7.4 测量转换
      5. 2.7.5 通用寄存器设置
    8. 2.8 冷端补偿电路
      1. 2.8.1 RTD 冷端补偿
        1. 2.8.1.1 原理图
          1. 2.8.1.1.1 设计说明
          2. 2.8.1.1.2 测量转换
          3. 2.8.1.1.3 通用寄存器设置
      2. 2.8.2 热敏电阻冷端补偿
        1. 2.8.2.1 原理图
        2. 2.8.2.2 设计说明
        3. 2.8.2.3 测量转换
        4. 2.8.2.4 通用寄存器设置
      3. 2.8.3 温度传感器冷端补偿
        1. 2.8.3.1 原理图
        2. 2.8.3.2 设计说明
        3. 2.8.3.3 测量转换
        4. 2.8.3.4 通用寄存器设置
  5. 3总结
  6. 4修订历史记录

2.8.2.2 设计说明

与 RTD 类似，热敏电阻是阻值随温度变化的传感器。热敏电阻可以是 PTC（正温度系数）类型或 NTC（负温度系数）类型。阻值随温度的变化而显著变化，其非线性度远高于 RTD，但其适用的温度范围更有限。图 2-10 展示了用于冷端补偿的 NTC 热敏电阻测量。此示例热敏电阻在 25°C 时的阻值为 5kΩ。在电路中添加了两个电阻，用于在接近室温的冷端温度下对测量进行线性化。

测量电路需要：

  • AINP 和 AINN 输入
  • 为 ADC 启用内部基准并驱动热敏电阻电路
  • 用于热敏电阻线性化电路的精密电阻

对于图 2-9 所示的拓扑，热敏电阻电路由 ADC 内部基准进行驱动。电路中添加了与热敏电阻并联的 R2，以便在室温附近提供更线性的响应。图 2-10 展示了阻值与温度间的线性化关系图。

GUID-0EEF72D8-FC09-44F5-85B7-3263BEB61C41-low.gif图 2-10 工作温度范围内的热敏电阻和线性化响应

NTC 热敏电阻的阻值 (RT) 在工作温度范围内是非线性的。在低温条件下，较小的温度变化会导致较大的阻值变化。在高温条件下，较大的温度变化会导致较小的阻值变化。如前所述，热敏电阻在 25°C 时的阻值为 5kΩ。

R2 的阻值为 10kΩ，在工作温度范围内保持恒定。通过添加并联的 R2，会在较小的工作温度范围内产生线性的阻值。对于此测量，这是可以接受的，因为与热电偶测量温度相比，冷端温度处于适中的值。

在将 R2 与热敏电阻并联时添加 R1 作为分压器后，测量 R1 会为热敏电阻测量提供正温度系数（在热敏电阻和 R2 上测量会产生负温度系数）。热敏电阻的线性化如图 2-11 所示。

GUID-6293490F-4D26-435A-8A4C-05D307C0D4EA-low.gif图 2-11 使用并联电阻和分压器对热敏电阻进行线性化

这种测量很可能不需要 PGA 放大。如果启用了 PGA，请确保在工作温度范围内获得的此测量值处于 PGA 的绝对和共模输入范围内。请注意，许多 PGA 无法测量接地节点。在此示例中，ADC 测量了 R1 上的正温度系数电压。如果需要负温度系数测量，则 R1 应放置在底部并与接地节点相连，同时 REFOUT 将驱动热敏电阻和 R2 的并联组合。

为 R1 选择 5kΩ 的阻值时，在 25°C 的温度下，输出电压（在 R1 上测量）为 1.024V。这种情况下，假设基准电压为 2.048V。从热敏电阻电路测得的输出电压如图 2-12 所示。

GUID-B5F48583-C879-4944-B002-E8C167CFDB16-low.gif图 2-12 热敏电阻电路的线性化输出

可以调整温度响应，以便在不同温度下使结果更加线性。调整 R1 可以针对较高或较低温度设置理想的线性度来简化计算，获得冷端温度的理想灵敏度。在此示例中，测量线性度在 40°C 至 50°C 范围内较好，要使非线性度更接近室温，请增大 R1 的值。