Sự khác biệt giữa cặp nhiệt điện và khả năng chịu nhiệt và thiết kế
Cặp nhiệt điện và chịu nhiệt là phép đo nhiệt độ đo nhiệt độ tiếp xúc,
mặc dù vai trò của nó giống như đo nhiệt độ của vật thể, nhưng các nguyên tắc và
đặc điểm không giống nhau.
Trước hết, giới thiệu cặp nhiệt điện, đo nhiệt độ cặp nhiệt điện là rộng rãi nhất
thiết bị nhiệt độ đã qua sử dụng, tính năng chính của anh ấy là một loạt các bài kiểm tra nụ hôn, hiệu suất tương đối
ổn định, trong khi cấu trúc đơn giản, phản ứng động tốt, tín hiệu 4-20mA từ xa hơn, dễ dàng
điều khiển tự động và điều khiển tập trung. Nguyên lý đo nhiệt độ cặp nhiệt điện dựa trên
về hiệu ứng nhiệt điện. Hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau được kết nối với một
vòng lặp, khi hai tiếp điểm ở các nhiệt độ khác nhau, mạch sẽ tạo ra nhiệt điện
năng lượng, một hiện tượng được gọi là hiệu ứng nhiệt điện, còn được gọi là hiệu ứng Seebeck.
Cặp nhiệt điện được tạo ra trong các vòng kín bao gồm hai tiềm năng: tiềm năng nhiệt điện
và liên hệ với tiềm năng. Tiềm năng chênh lệch nhiệt độ là cùng một dây dẫn ở cả hai đầu của
sự khác biệt tiềm năng do tiềm năng nhiệt độ, các dây dẫn khác nhau có electron khác nhau
mật độ, vì vậy họ tạo ra tiềm năng không giống nhau và tiềm năng tiếp xúc như tên
đề cập đến hai dây dẫn khác nhau tiếp xúc, Bởi vì chúng có electron khác nhau
mật độ, chúng tạo ra sự khuếch tán electron nhất định. Khi chúng đạt đến một trạng thái cân bằng nhất định,
điện năng được xác định bởi các tính chất vật liệu của hai dây dẫn khác nhau và
nhiệt độ của các điểm tiếp xúc của họ. Hiện nay ứng dụng quốc tế của cặp nhiệt điện
có một đặc điểm kỹ thuật tiêu chuẩn, các quy định quốc tế của cặp nhiệt điện được chia thành
tám bộ phận khác nhau, tương ứng, B, R, S, K, N, E, J và T, nhiệt độ tối thiểu
đo lường B, R, S thuộc loạt cặp nhiệt điện bạch kim, bạch kim là kim loại quý, vì vậy chúng
còn được gọi là cặp nhiệt điện kim loại quý và số ít còn lại được gọi là
nhiệt điện kim loại I. Cấu trúc cặp nhiệt điện, có hai loại phổ biến và loại bọc thép.
Cặp nhiệt điện nói chung thường bằng điện cực nóng, ống cách nhiệt, tay áo bảo vệ và
hộp nối và các thành phần khác, và cặp nhiệt điện bọc thép là dây cặp nhiệt điện, cách nhiệt
và kết hợp vỏ bảo vệ kim loại của ba, sau khi kéo kéo dài từ một
sự kết hợp của cơ thể. Nhưng cặp nhiệt điện của tín hiệu điện là nhu cầu về một dây đặc biệt
để được truyền đi, dây này chúng tôi gọi là dây bồi thường. Các cặp nhiệt điện khác nhau yêu cầu
dây bù khác nhau, vai trò chính của nó là kết nối với cặp nhiệt điện, để
tham chiếu cuối của cặp nhiệt điện ra khỏi nguồn điện, để giao lộ tham chiếu
ổn định nhiệt độ. Dây bồi thường được chia thành hai loại bồi thường và mở rộng
loại, mở rộng thành phần hóa học và bồi thường của cùng một cặp nhiệt điện, nhưng trong
thực hành, phần mở rộng của dây không phải là cùng một vật liệu và kim loại cặp nhiệt điện,
sử dụng và nhiệt điện Ngay cả với cùng một mật độ electron của dây thay thế. Dây bồi thường
và kết nối cặp nhiệt điện nói chung rất rõ ràng, kết nối cực âm cặp nhiệt điện
dây bù đường màu đỏ, và cực âm được kết nối với màu còn lại. Hầu hết các
vật liệu dây bồi thường chung sử dụng hợp kim đồng-niken.
Thứ hai, chúng tôi giới thiệu khả năng chịu nhiệt, chịu nhiệt, mặc dù được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp
ứng dụng, nhưng vì phạm vi nhiệt độ của ứng dụng của anh ta theo một giới hạn nhất định,
nguyên tắc chịu nhiệt dựa trên điện trở của dây dẫn hoặc chất bán dẫn
điện trở Nhiệt độ thay đổi theo đặc điểm của sự thay đổi. Ưu điểm của nó là rất nhiều, có thể
cũng cách xa tín hiệu điện, độ nhạy cao, ổn định, khả năng hoán đổi cho nhau và độ chính xác
tốt hơn, nhưng nhu cầu kích thích năng lượng, không thể đo nhiệt độ tức thời
Thay đổi. Sử dụng chung điện trở nhiệt công nghiệp Pt100, Pt10, Cu50, Cu100, nhiệt bạch kim
sức đề kháng của phạm vi nhiệt độ thường âm 200-800 độ C, nhiệt đồng
điện trở âm 40 đến 140 độ C. Chịu nhiệt và cặp nhiệt điện cùng loại
phân biệt, nhưng anh ta không cần phải bù đắp cho dây, và thậm chí rẻ hơn so với
Điểm.
Sau đây là hệ thống đo nhiệt độ cặp nhiệt điện 14 bit 4-20mA
thiết kế mạch, mạch là một hệ thống đo nhiệt độ cặp nhiệt điện hoàn chỉnh,
việc sử dụng vi điều khiển tương tự chính xác Kiểm soát chức năng PWM 4 mA đến 20 mA dòng điện đầu ra
. Ưu điểm của vòng lặp 4mA đến 20mA do PWM điều khiển với độ phân giải cao hơn hỗ trợ loại T
cặp nhiệt điện có phạm vi nhiệt độ từ -200 ° C đến + 350 ° C.
Chức năng mạch và ưu điểm
Mạch được hiển thị trong Hình 1 là phép đo nhiệt độ cặp nhiệt điện chạy bằng vòng lặp hoàn chỉnh
hệ thống sử dụng chức năng PWM vi điều khiển tương tự chính xác để kiểm soát 4 mA đến 20 mA
đầu ra hiện tại.
Biểu đồ 1. ADuCM360 điều khiển mạch giám sát nhiệt độ dựa trên vòng lặp 4 mA đến 20 mA
Lý thuyết mạch: Mạch sẽ là phần lớn các chức năng mạch được tích hợp trong
vi điều khiển tương tự chính xác ADuCM360, bao gồm ADC loại 24 bit kép 24 bit, Arm Cortex ™ -M3
lõi bộ xử lý và cho điện áp vòng điều khiển lên đến 28 V 4 mA đến 20 mA vòng lặp PWM / DAC
đặc điểm, cung cấp một giải pháp giám sát nhiệt độ chi phí thấp. ADuCM360 được kết nối
cho một cặp nhiệt điện loại T và máy dò nhiệt độ kháng bạch kim (RTD) 100 Ω bạch kim. RTD được sử dụng
để bồi thường ngã ba lạnh. Lõi Cortex-M3 công suất thấp chuyển đổi các chỉ số ADC thành
giá trị nhiệt độ. Phạm vi nhiệt độ cặp nhiệt điện loại T được hỗ trợ là -200 ° C đến + 350 ° C
và phạm vi nhiệt độ này là 4mA đến 20mA. Mạch này có lợi thế là lái xe 4mA để
Vòng lặp 20mA với pwm độ phân giải cao hơn. Đầu ra dựa trên PWM cung cấp độ phân giải 14 bit. Các
mạch được cung cấp bởi một bộ điều chỉnh tuyến tính, ADP1720, điều chỉnh nguồn điện loop-plus
đến 3,3 V để cung cấp năng lượng cho ADuCM360, op amp OP193 và tham chiếu tùy chọn ADR3412.
Phân tích sau đây của hệ thống đo nhiệt độ điều hòa tín hiệu nguồn hiện tại không đổi chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số của các công trình mạch chức năng và cơ sở thiết kế, và cung cấp cho các thông số mạch. Nhiệt độ là một trong bốn thông số của quá trình sản xuất hóa chất, cảm biến nhiệt độ Pt100 có các đặc tính của khối lượng nhỏ, độ chính xác và ổn định cao, và được sử dụng rộng rãi trong đo nhiệt độ dưới 650 °C.
Hệ thống đo nhiệt độ PT100 đến C8051F410 system-on-chip làm lõi điều khiển, sơ đồ khối hệ thống được hiển thị trong Hình 1. Bao gồm C8051F410 hệ thống trên chip không đổi nguồn hiện tại mạch thu thập tín hiệu mạch mạch điều hòa tín hiệu cho thấy mạch mạch và mạch cung cấp điện 7 thành phần.
Nguồn dòng điện không đổi điều khiển cảm biến nhiệt độ Pt100, chuyển đổi tín hiệu điện trở
(80,31 ~ 280,98) thành tín hiệu điện áp yếu (0,08 ~ 0,28V), biến thành 0 ~ 2 thông qua
mạch điều hòa tín hiệu. Tín hiệu điện áp 2V, hệ thống on-chip C8051F410 A / D trên điện áp
tín hiệu được lấy mẫu, theo bảng chỉ mục Pt100 và mối quan hệ giữa việc lấy mẫu
điện áp và điện trở, thông qua xử lý phần mềm để có được giá trị nhiệt độ đo chính xác,
trong tương ứng của nó Của kỹ thuật số vào mạch hiển thị để hiển thị.
Thiết kế mạch phần cứng
Hệ thống on-chip C8051F410 Giao diện ngoại vi cơ bản
Hệ thống on-chip C8051F410 là hệ thống kiểm soát nhiệt độ của lõi. Thiết bị ngoại vi cơ bản
mạch giao diện là để đảm bảo công việc bình thường của mạch phụ trợ, bao gồm C8051F410
công việc hệ thống chip yêu cầu jatg giao diện tách nguồn tham chiếu bộ lọc power-on thiết lập lại và khác
mạch bên ngoài cơ bản, như trong Hình 2.
Hình 2 Mạch ngoại vi cơ bản C8051F410
Mạch nguồn hiện tại không đổi
Mạch truyền động nguồn hiện tại không đổi chịu trách nhiệm điều khiển cảm biến nhiệt độ Pt100,
nhận thức của nó về tín hiệu điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ thành tín hiệu điện áp có thể đo được, để
đạt được chuyển đổi R-V. Mạch nguồn hiện tại không đổi từ nguồn điện áp tham chiếu OP07
các thành phần điện trở và bóng bán dẫn, để tránh nhiệt được tạo ra bởi dòng kích thích
đo độ chính xác, thiết kế kích thước nguồn hiện tại không đổi là 1mA. Cụ thể
thực hiện trong Hình 3. VZ1 là một ống điều chỉnh 2.5V, U1-U3 = 2.5V; Theo
nguyên lý của bộ khuếch đại ảo ngắn, op amp OP07 đảo ngược điện áp thiết bị đầu cuối và đảo ngược
điện áp đầu cuối bằng U2 = U3; Điện áp U1-U2 trên điện trở R31 = 2,5V; dòng điện
thông qua R31 có thể được tính là 2. 5V / 2. 5K = 1mA. Theo nguyên tắc lỗi op amp,
chúng ta có thể thấy rằng dòng điện chảy qua R31 gần như tất cả sẽ chảy vào ống composite
mà không chảy vào mặt sau của op amp, dòng điện đầu ra bộ thu ống composite
của 1mA, để đạt được một thiết kế nguồn hiện tại không đổi chính xác cao.
Hình 3 mạch nguồn hiện tại không đổi
Các điểm chính trong thiết kế: LM336 cung cấp tham chiếu điện áp 2.5V chính xác; R31 là một tốt
kháng vết thương dây chính xác; Giá trị dòng chảy ổn định.
Địa chỉ: Số 16, Đường số 3, Khu công nghiệp Tam Giang, Shengzhou, Chiết Giang, Trung Quốc
Liên hệ:Eric Xie
Email:sale@benoelectric.com
Đám đông: +861598895936
Skype:ericxie123@outlook.com
Wechat & Whatsapp: +8615988295936
Trang web:www.benoindustry.com
