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標(biāo)題: 如何使用K型熱電偶(附KICAD PCB文件)下一篇編程篇 [打印本頁]

作者: 余金渠 時(shí)間: 2022-3-27 13:53
標(biāo)題: 如何使用K型熱電偶(附KICAD PCB文件)下一篇編程篇
這個(gè)帖子是關(guān)于K型熱電偶的硬件電路部分。首先得了解K型熱電偶，K型的熱電偶測溫非常廣基本上消費(fèi)類產(chǎn)品的溫度范圍都能覆蓋。如果要理解下面講的內(nèi)容需要理解以下

四的定律均質(zhì)導(dǎo)體定律熱電偶絲由同一種均質(zhì)材料（導(dǎo)體或半導(dǎo)體）兩端焊接組成閉合回路，無論導(dǎo)體截面如何以及溫度如何分布，將不產(chǎn)生接觸電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。
可見，熱電偶必須由兩種不同的均質(zhì)導(dǎo)體或半導(dǎo)體構(gòu)成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會產(chǎn)生附加熱電勢。
中間導(dǎo)體定律在熱電偶回路中接入中間導(dǎo)體（第三導(dǎo)體），只要中間導(dǎo)體兩端溫度相同，中間導(dǎo)體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響，這就是中間導(dǎo)體定律。

應(yīng)用：依據(jù)中間導(dǎo)體定律，在熱電偶實(shí)際測溫應(yīng)用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經(jīng)連接導(dǎo)線與顯示儀表連接構(gòu)成測溫系統(tǒng)。
有人擔(dān)心用銅導(dǎo)線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導(dǎo)線與熱電偶連接處產(chǎn)生的接觸電勢會使測量產(chǎn)生附加誤差。根據(jù)這個(gè)定律，是沒有這個(gè)誤差的！
中間溫度定律熱電偶回路兩接點(diǎn)（溫度為T、T0）間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時(shí)的熱電勢與在溫度為Tn、T0時(shí)的熱電勢的代數(shù)和。Tn稱中間溫度。
應(yīng)用：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關(guān)系，當(dāng)冷端溫度不為0攝氏度時(shí)，不能利用已知回路實(shí)際熱電勢E（t，t0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實(shí)際熱電勢E（t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值，需按中間溫度定律進(jìn)行修正。初學(xué)者經(jīng)常不按中間溫度定律來修正！

參考電極定律這個(gè)定律是專業(yè)人士才研究、關(guān)注的，一般生產(chǎn)、使用環(huán)節(jié)的人士不太了解，簡單說明就是：用高純度鉑絲做標(biāo)準(zhǔn)電極，假設(shè)鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負(fù)極分別和標(biāo)準(zhǔn)電極配對，他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。
在理解上面的基礎(chǔ)下我們需要來到工程的角度，我們要得知溫度就需要得知紅色部分的電勢差U然而在實(shí)際的測量當(dāng)中我們的分度表是以0℃為參考的。什么意思呢？就是說在測量當(dāng)中冷端紅色部分是0℃的然而我們環(huán)境溫度是一個(gè)變量也就無法準(zhǔn)確的獲得U，有人可能想把冷端的溫度控制在0℃我相信沒人會這么干，由于這個(gè)實(shí)際的U是小于真正的U的。這樣我們就需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償也就是需要把失去的電勢補(bǔ)回來。怎么補(bǔ)?我們需要獲取現(xiàn)在環(huán)境溫度的電勢U1再加上實(shí)際測量的U就可獲得實(shí)際的U在到分度表查就能獲得溫度
我們知道K型熱電偶的電勢U只有mv級別再加上熱端的減弱實(shí)際是熱端與冷端的溫度越接近U就有可能是uv級別所以必須將信號放大那么有什么放大器呢？三極管不行它隨溫度的變化較大并且對輸入電流還有一點(diǎn)的要求，那么只能用運(yùn)放這里使用精密運(yùn)放類似 GS8331
這款以下是電路實(shí)際一個(gè)簡單的差分放大。

需要注意的是K型熱電偶+極比-極電勢小，所以是反接的。關(guān)于各個(gè)元器件的作用想了解的可翻看OP放大電路設(shè)計(jì)一書日本人寫的非常不錯(cuò)。

使用NTC可以測得環(huán)境溫度。下一篇是關(guān)于代碼。

KICAD畫的PCB文件下載:

HC32F460k型熱電偶PCB工程@KICAD.zip (297.15 KB, 下載次數(shù): 61)

作者: heicad 時(shí)間: 2022-3-30 00:26
好東東期待一下篇

作者: nearsea 時(shí)間: 2024-4-22 10:24
熱電偶沒用過，一直用鉑電阻測溫，樓主的思路是不是測量熱端電勢，然后用ntc測量冷端溫度，通過已知的冷端溫度去查表對應(yīng)的k型熱電偶在這個(gè)冷端溫度下的應(yīng)有電勢，最后把熱端電勢加上冷端電勢再次去查應(yīng)該對應(yīng)的熱端溫度呢？

作者: yxdz1358 時(shí)間: 2025-2-10 09:19
樓主為什么不提供一下PDF的原理圖呢？另外有源程序嗎？

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