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    溫度檢測電路設計方案匯總

    文章來源:未知時間:2019-05-07 點擊:

    溫度檢測電路設計方案(一)

    溫度檢測電路通常由溫度探測、數模轉換以及結果處理等部分組成。溫度探測電路將環境溫度轉換成對應的電信號,模數轉換電路將電信號轉換成數字量,然后送處理器進行必要的處理,從而獲得相應的環境溫度參數,如圖1所示。

    其中,溫度檢測部分一般采用熱敏電阻,但是熱敏電阻精度比較低,響應速度較慢。目前出現了一些專用的溫度探測芯片,精度大大提高,而且對溫度改變的靈敏度也達到了非常高的標準。

    溫度探測電路一般是將溫度的變化轉化為電壓信號的變化,因此需要通過模數轉換電路轉換成數字信號才能為處理器所接受,從而通過計算獲得真實的溫度信息以便處理器進行進一步的處理。

    下面以National公司的IM35系列溫度傳感器和AD公司的AD7812模數轉換器為例,討論基于支持串行總線多通道、高精度溫度檢測方案的設計思想。其電路原理框圖如圖2所示。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    電壓正比于當前環境溫度,在室溫下,它的探測精度可以達到±1/4。C,在一55~+150℃區間,它的精度可以達到±34~C,它的典型變化趨勢是溫度每變化l℃,電壓變化10mV,其溫度/電壓轉化公式為:

    V一10mV/℃·C(1)

    式中:為轉換輸出電壓,C為系統實際溫度。

    AD7812是一種串行AD轉換芯片,它支持最多8通道輸入(AD78ll為4通道),這樣我們就可以很容易的設計支持多路溫度檢測的電路。

    AD7812的工作方式由一片內部控制寄存器決定,它可以由Convst腳的脈沖輸入啟動轉換,也可以通過軟件控制完成轉換,在實際設計中,由于軟件控制更加靈活,所以一般采用軟件控制的方法進行轉換,它的控制寄存器定義如下:

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    軟件編程

    軟件控制主要針對AD轉換芯片AD78l2進行控制。需要完成模數轉換、串行數據讀取等功能。AD7812有兩種工作狀態,模式1在轉換完成后不關閉電源;模式2在轉換完成后關閉電源。一般情況下都選用模式l工作方式,以下就主要針對模式1工作方式展開討論。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖3是一種典型的控制時序圖,首先置PD0、PD1位為l,開啟片內電源,使芯片開始工作;在下一個啟動轉換完成后,數據總線上數據就有效了,轉換數據就可以串行輸出了。從圖中可以看出,第一次轉換的數據是無效的,這是因為片內電源還未開啟,這是編程者需要注意的地方。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖4就是實際通訊時序圖。RFS是接收數據同步信號,TFS是發送數據同步信號。平時,Dout的輸出處于高阻狀態,在RFS上升沿后的第一個SCIK上升沿,Dour輸出數據有效,在第11個SCIK上升沿后,Dour重新回到高阻狀態;在TFS下降沿后的第一個SCIK下降沿。Din線上的數據串行移入片內,在第l3個SCIKF降沿,片內控制寄存器內容被更新。在這里要注意,SCIK時鐘個數一定要保證,否則容易產生問題。

    溫度檢測電路設計方案(二)

    1、控總電路組成

    溫控電路主要由電源部分、溫度檢測元件、信號放大、比例積分、電壓比較、移相觸發控制繼電器、超溫保護、加熱爐和LED顯示幾部分組成,其電路結構如圖1所示。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖1  溫控系統電路組成圖

    由溫度檢測元件可以檢測到溫度值信號,該信號經過放大后輸送至比例積分電路并與溫度設定電壓比較,比較結果輸送至相觸發電路產生可變周期的脈沖以觸發固態繼電器中可控硅導通角,從而可控制加熱裝置的加熱功率,達到控制溫度的目的。溫度補償電路減少室溫對溫度測量準確度的影響;超溫保護電路可以保證在加熱溫度超過設定值時,裝置停止加熱,起到保護設備的作用。

    2、各分電路設計

    2.1、電源電路

    溫控電路中需要直流電壓的器件為運算放大器及電子信息顯示模塊。該電壓由220V交流電壓經整流濾波后加。至三端穩壓器輸出得到。其電路如圖2所示。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖2  電源電路圖

    2.2、輸入溫度信號放大及溫度補償電路

    用感溫元件鎳硌一鎳鉻K型熱電偶作溫度傳感器來采集溫度信號,溫度信號為mV級,實際測量時需經過放大處理。熱電偶測量溫度信號受工作端溫度和自由端環境溫度影響,所以測量中需要加補償信號消除環境溫度變化對溫度測量的影響。具體電路如圖3所示。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖3   信號放大及溫度補償電路

    2.3、超溫保護電路

    以將功率為60w將加熱裝置加熱至750℃為例,圖3中溫度信號經過放大100倍后加到比例積分電路并與溫度設定電壓比較,比較結果輸送相觸發電路產生可變周期脈沖以觸發固態繼電器。為避免加熱溫度過高設置超溫保護電路,在溫度過高時切斷加熱電壓。具體電路如圖4所示。

    溫度檢測電路設計方案匯總(四款模擬電路設計原理圖詳解)

    圖4  比例積分、電壓比較、移相觸發及超溫保護電路

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