关于热电偶的测温原理的个人理解,想请教大家是否正确
本帖最后由 zx_85 于 2023-3-14 15:48 编辑项目中采用K型热电偶测温,总共6路,测试的最高温度为300℃。温度按照1℃整数显示,没有小数位。
对于测温原理,我个人理解是,热电偶的T+和T-两端输出的电压对应温度,这个温度是温差,需要再加上冷端温度,才是测试点的实际温度。
在电路设计中我个人理解,采用差分放大(高精度运放),然后给MCU的AD采样,这样计算出来的对应温度,再加上板端用一个专门的测温芯片测试的温度,就是测试点的温度。
采用这种方案成本是比较低的。
而且这个测温芯片需要靠近热电偶在板上的接插件位置,即冷端温度。
整个电路方案即:6个运放+1个温度传感器,总成本应该算很低的。
不知道我这个理解对不对?
另外这个方案不知道有没有什么风险点? (AD出的温度要转换成电压-测温芯片的温度查表转电压)之后再查表转温度 要查表,大概40uV对应1℃,需要跟进目标的进度,分辨率,反推ADC的性能。。如果最高300度,用MCU自带的ADC,估计跳动就有0.5℃了。
其次,最重要的是热电偶往往布置位置有点远,所以单片机ADC决定了6个热电偶不能隔离采集。应用于实际现场时容易出问题。所以大多数热电偶采集,其实都是隔离处理的! yuyu87 发表于 2023-3-14 15:34
(AD出的温度要转换成电压-测温芯片的温度查表转电压)之后再查表转温度
(引用自2楼)
是的,AD测出来的电压,按照硬件设计的放大倍数缩小到实际热电偶输出的电压,然后查分度表对应的温度,再加上冷端的温度传感器读到的温度,两个相加即为最终测试点实际温度。 lyping1987 发表于 2023-3-14 15:39
要查表,大概40uV对应1℃,需要跟进目标的进度,分辨率,反推ADC的性能。。如果最高300度,用MCU自带的ADC ...
(引用自3楼)
测温精度要求不高,显示都是1℃变化,没有小数位。
40uV对应的1℃,按照这个计算误差还是有点大,有的说按照41uV对应1℃。按照查分度表应该会好点。
之前别的项目上是采用的AD公司的方案,成本太贵了,而且料还不好买,现在想找简单而且成本低的方案。运放完全可以选择国产的。 要求不高,环境温度比较好的话每路弄个OP07就可以了。
虽说OP07的失调对于1度的电压来说可能是勉强的,
但是如果买一些便宜温控表回来看看的话,会惊讶的发现他们大多用的是LM324……所以……[摊手] cne53102 发表于 2023-3-14 16:19
要求不高,环境温度比较好的话每路弄个OP07就可以了。
虽说OP07的失调对于1度的电压来说可能是勉强的,
但 ...
(引用自6楼)
国产的圣邦威的运放也不贵,采用4路运放x2,再加温度传感器基本上能控制在10RMB以内。
应用主要是烤箱里面的温度检测。 谁用过老周的ZAM6218A模块? 本帖最后由 zx_85 于 2023-3-14 16:44 编辑
pulan 发表于 2023-3-14 16:37
谁用过老周的ZAM6218A模块?
(引用自8楼)
taobao上查到的就一个卖家,15元,这个不通用,没有替代的,不敢用。
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看错了,TPS08U,这个89元,还是比较贵的,我需要的精度也不高。 pulan 发表于 2023-3-14 16:37
谁用过老周的ZAM6218A模块?
(引用自8楼)
之前用过他的AI模块,讲究很多,稍不注意就不能用。 本帖最后由 cne53102 于 2023-3-14 16:50 编辑
zx_85 发表于 2023-3-14 16:24
国产的圣邦威的运放也不贵,采用4路运放x2,再加温度传感器基本上能控制在10RMB以内。
应用主要是烤箱里 ...
(引用自7楼)
烤箱里面的话,可以显示到1度,不必追求准确到1度,但PCB温度变化比较剧烈,不建议用太差的运放。
用国产可以,但是需要试验它的失调电压有没有撒谎,要测试高温下的情况。
冷端补偿要做好
编辑补充:要拼低价的话,要注意有些廉价单片机本身就支持电热偶,可以直接连接在引脚上,用运放的方案是干不过这种的。 cne53102 发表于 2023-3-14 16:48
烤箱里面的话,可以显示到1度,不必追求准确到1度,但PCB温度变化比较剧烈,不建议用太差的运放。
用国 ...
(引用自11楼)
求带热电偶的单片机推荐 lyping1987 发表于 2023-3-14 16:52
求带热电偶的单片机推荐
(引用自12楼)
很遗憾我不知道那是什么单片机,它上面一个字都没有。。便宜的电陶炉里面就是这样的。。 cne53102 发表于 2023-3-14 17:02
很遗憾我不知道那是什么单片机,它上面一个字都没有。。便宜的电陶炉里面就是这样的。。 ...
(引用自13楼)
估计集成称重功能的那类单片机,内部ADC集成PGA增益,128倍增益估计差不多! lyping1987 发表于 2023-3-14 17:11
估计集成称重功能的那类单片机,内部ADC集成PGA增益,128倍增益估计差不多! ...
(引用自14楼)
可能是,或者,可能是带有类似的技术的单片机。有可能是OTP的,一般单片机外加运放,即使是LM324都不一定干得过这种。 cne53102 发表于 2023-3-14 16:48
烤箱里面的话,可以显示到1度,不必追求准确到1度,但PCB温度变化比较剧烈,不建议用太差的运放。
用国 ...
(引用自11楼)
装板子的空间通过隔热棉隔开,这块区域最高温度在40℃左右。
冷端补偿准备用温度传感器直接获取板端温度,再做加法处理。
采用管脚兼容的运放,不行就换别的厂家的。 注意多路冷端温度的一致性 elec2000 发表于 2023-3-14 18:38
注意多路冷端温度的一致性
(引用自17楼)
6个热电偶的接插件放在同一个区域位置,冷端的温度传感器也放在那个位置,周边通过挖空处理,让那些接插件在一个孤岛上,减少外部电路对其影响。 有现成的热电偶转换芯片 自带补偿直接SPI 读温度就好了 磊磊映画 发表于 2023-3-15 10:54
有现成的热电偶转换芯片 自带补偿直接SPI 读温度就好了
(引用自19楼)
方案太贵了,供应商那边推荐的就是这种方案,还是AD公司的。用起来方便,但是成本没法忍受。 zx_85 发表于 2023-3-15 10:59
方案太贵了,供应商那边推荐的就是这种方案,还是AD公司的。用起来方便,但是成本没法忍受。 ...
(引用自20楼)
我们用 分立元件自己搭的电路(用的好运放)算下来 成本和集成芯片直接读成本没差多少,自己搭的电路不稳定,调了两版才过,耽误了时间
MAX6675 8块钱 磊磊映画 发表于 2023-3-15 11:30
我们用 分立元件自己搭的电路(用的好运放)算下来 成本和集成芯片直接读成本没差多少,自己搭的电路不稳 ...
(引用自21楼)
MAX6675倒是可以,但是需要6个,或者使用模拟开关切换,。但是模拟开关切换起来需要考虑各种影响,不知道好不好弄。 zx_85 发表于 2023-3-15 13:18
MAX6675倒是可以,但是需要6个,或者使用模拟开关切换,。但是模拟开关切换起来需要考虑各种影响,不知道 ...
(引用自22楼)
模拟开关没问题,我们分立电路上也用了,模拟开关选内阻小的 磊磊映画 发表于 2023-3-15 14:14
模拟开关没问题,我们分立电路上也用了,模拟开关选内阻小的
(引用自23楼)
OK。谢谢啦! 楼主没有说精度,我觉得难点是在热电偶的插拔检测。 需要一个10~20M左右的电阻上拉来检测热电偶是否脱落,脱落时一般要求迅速显示 “----”。 加了这个电阻后就会对uv级别的热电偶电势产生影响了,精度有要求就要做非线性补偿了。热电偶也有本身的精度,便宜的1元贵的10元{:smile:} 。 GZZXB 发表于 2023-3-15 22:49
楼主没有说精度,我觉得难点是在热电偶的插拔检测。 需要一个10~20M左右的电阻上拉来检测热电偶是否脱落 ...
(引用自25楼)
精度的话,其实也不高,只显示整数度数,精确到1℃就差不多了,烤箱里面使用还好。
确实没有考虑热电偶的断偶检测问题。
我们是外包给别的供应商设计,结果在热电偶上供应商给的电路方案太贵了,6路AD8497,报的4美金一路。整个板子BOM成本去掉这个报价120,加上这个整个都快300了。我们精度要求也不高的。
对方对热电偶应该是没有经验,之前还按照NTC设计的,两个电阻分压处理的,认为热电偶和NTC一样的工作原理。
目前给他们参考3个方案:
1.
6路运放,到MCU的AD口;再加一个额外的温度传感器;
2.
6路热电偶通过模拟切换开关输出到一路差分信号,送一路运放然后到MCU的AD口处理,再加一个额外的温度传感器;
3.
6路热电偶通过模拟切换开关输出到一路差分信号,送专用的处理芯片比如MAX6675,通过SPI到MCU;
目前只给他们这种粗略的方案,包括元器件选型我这边都给了推荐的以及注意的地方,否则他们那边不会选报不出来价格。只希望别到时候要我提供详细电路图,要我给他设计,那我真的要吐了。 zx_85 发表于 2023-3-16 11:17
精度的话,其实也不高,只显示整数度数,精确到1℃就差不多了,烤箱里面使用还好。
确实没有考虑热电偶的 ...
(引用自26楼)
如果是显示精度精确到1℃没有问题,如果是测量精度那有点高了。这里面有热电偶本身的精度,还有ADC后测量出来的精度。如果选的MCU是12位AD的话,我觉得有点难的。我以前做过两路的,每个产品单独标定后精度在满量程范围内隔5°左右取个对比,结果是可以在0.65%内。这个参考对比还是用一个贵的进口测温设备做对比的,还得排除对比仪器的精度。
我只做个一次这类产品,没有什么经验。 我的建议是不用模拟开关,用几个TI的低噪声运放(2元左右那种)+24bit的国产ADC芯片(两路或四路的),其中的一路做成射极跟随器,让热电偶“骑”在这个输出上来剔除温漂等带来的影响,缺点是只能用到ADC的一般量程。做这个之前我觉得楼主要先想好不标定能否精度达标,要标定用什么法子去标定。 本帖最后由 GZZXB 于 2023-3-16 11:37 编辑
我不推荐用模拟切换开关的原因是因为内阻受外在因素的影响较大,楼主可以看规格书评估下。 GZZXB 发表于 2023-3-16 11:36
我不推荐用模拟切换开关的原因是因为内阻受外在因素的影响较大,楼主可以看规格书评估下。 ...
(引用自28楼)
在老的项目上用的是3个HC4052+ADS1248,这个是老外设计的,没有给原理图,只有PCB照片。 zx_85 发表于 2023-3-16 11:17
精度的话,其实也不高,只显示整数度数,精确到1℃就差不多了,烤箱里面使用还好。
确实没有考虑热电偶的 ...
(引用自26楼)
做商用烤箱吗rational? 磊磊映画 发表于 2023-3-16 13:47
做商用烤箱吗rational?
(引用自30楼)
你是cai?{:titter:} zx_85 发表于 2023-3-16 19:38
你是cai?
(引用自31楼)
你是cai?猜? 更正下原理,热端相同,在T+-两条线上产生和冷端的温差的电压,为了使用相对摄氏0度的信号,在加一条在0摄氏度的同样的电偶,与热端的电偶串联,就可以得到正确的温度值了,二冷端这个电偶可以根据对应的冷端温度计算出来,就是说理论上的冷端是补偿的电压;
大多数的时候直接加上温度影响不大,为了简化设计,一般是直加室温
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