【文章內(nèi)容簡介】 度為1200℃，長期使用溫度為1000℃。其主要特點如下：(1) K型熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，能用于氧化性惰性氣氛中。廣泛為用戶所采用。(2) K型熱電偶不能直接在高溫下用于硫，還原性或還原，氧化交替的氣氛中和真空中，也不推薦用于弱氧化氣氛中。當氧分壓較低時，鎳鉻極中的鉻將擇優(yōu)氧化，使熱電勢發(fā)生很大變化，但金屬氣體對其影響較小，因此，多采用金屬制保護管。為了實現(xiàn)溫度的數(shù)字測量和顯示，或組成溫度的巡檢系統(tǒng)，或向計算機過程控制系統(tǒng)提供溫度信號，都要對熱電偶的熱電勢進行數(shù)字化處理。所以在采用熱電偶的溫度數(shù)字測量系統(tǒng)中，最基本的環(huán)節(jié)是熱電偶和A/D轉換器。使用時必須注意：（1）熱電偶輸出的熱電勢信號一般都很?。╩V數(shù)量級），在進行A/D轉換之前，必須經(jīng)過高增益的直流放大。（2）熱電偶的熱電特性，一般來講都是非線性的。欲使顯示數(shù)和輸出脈沖數(shù)與被測溫度直接相對應，必須采用線性化措施進行非線性校正。可采用硬件校正法或軟件校正法。在帶有計算機或微處理器的測量系統(tǒng)中，非線性校正（和冷端補償）工作，都直接由計算機完成，即所謂“軟件校正法”。所謂“硬件校正法”即采用的是非線性校正裝置。由此可見，放大電路的必要性，此系統(tǒng)中溫度測量及放大電路如圖21所示，電路中AAA3運放組成同相輸入并串差動放大器（儀用放大器），放大倍數(shù)為 （21）其中，適當調整Rp2 ,可使放大倍數(shù)Au=100。圖21 溫度測量及放大電路 冷端溫度補償電路根據(jù)國際溫標規(guī)定，熱電偶的分度表是以To=0oC作為基準進行分度的，而在實際使用過程中，自由端溫度To 往往不能維持在0oC，那么工作溫度為T時在分度表中所對應的熱電勢EAB(T，0)與熱電偶實際輸出的電勢值EAB(T，T0)之間的誤差為EAB(T，0) EAB(T，T0) = EAB(T0，0)。由此可見，差值EAB(T0，0)是自由端溫度To 的函數(shù)，因此需要對熱電偶自由端溫度進行處理。而且在工程測溫中，冷端溫度常隨環(huán)境溫度的變化而變化，將引入測量誤差，故對冷端進行處理和補償十分必要。冷端溫度補償有多種方法，如0℃恒溫法（冰點槽法）、冷端溫度修正法及冷端溫度自動補償法、AD590冷端溫度補償法等，該系統(tǒng)設計利用集成溫度傳感器AD590作為冷端補償元件。如圖22所示。AD590的主要特點：(1)線性電流輸出：1μA/K，正比于絕對溫度；(2)測量溫度范圍寬：55～+150℃；(3)精度高：激光校準精度到177。5℃（AD590M）；(4)線性好：滿量程范圍177?！妫ˋD590M）；(5)電壓電源范圍寬：+4～+30V。圖中，AD590只需單電源工作，抗干擾能力強，要求的功率很低。AD590輸出電流與絕對溫度成正比（1μA /K），它相當于一個溫度系數(shù)為1μA /K的高阻恒流源。因此在室溫25℃時，其輸出電流I=（273+25）=298μA,即輸出電流為 (22)又因為R9=10K,故 (23)由于一般電源供應較多器件之后，電源是帶雜波的，因此我們使用齊納二極管作為穩(wěn)壓元件，再利用可變電阻分壓， 。放大器輸出電壓Uo為 (24)如果現(xiàn)在為攝氏28℃，輸出電壓（CH0）接A/D轉換器的輸入通道，那么A/D轉換輸出的數(shù)字量就和攝氏溫度成線形比例關系，方便后續(xù)的計算與處理。圖22 冷端補償電路 A/D轉換電路TLC0832是美國德州儀器公司生產(chǎn)的8位串行模數(shù)轉換器，有兩個可多路選擇的輸入通道，與單片機或控制器通過三線接口連線，性能比較高。TLC0832芯片具有以下特點：（1）8位分辨率；（2）5V單電源供電，基準電壓為5V；（3）輸入模擬信號電壓范圍為0~5V；（4）輸入和輸出電平與TTL和COMS兼容；；（5）可直接和微處理器接口或獨立使用；（6）在串行時鐘為250KHz時，轉換時間為32μs，總非調整誤差為177。1LSB，使用十分方便；（7）有兩個可多路選擇的模擬輸入通道。TLC0832DIP封裝的引腳分配圖如下圖23所示：圖23 TLC0832DIP封裝的引腳分配圖各引腳說明如下：為片選端，低電平有效；CH0，CH1為模擬信號輸入端；DI為多路器地址選擇輸入端；DO為模數(shù)轉換結果串行輸出端；CLK為串行時鐘輸入端；GND為電源地；VCC/REF為正電源端和基準電壓輸入端。當為低電平時，啟動A/D轉換，在整個轉換過程中必須始終為低電平，連續(xù)輸入10個脈沖完成一次轉換，數(shù)據(jù)從第2個時鐘開始輸出。轉換結束后應將置為高電平，當重新拉低時將開始新的一次轉換。TLC0832通過串行接口與CPU相連來傳送控制命令，可用軟件對通道和輸入端進行選擇和配置。轉換開始后，器件從CPU接收時鐘，在一個時鐘的時間間隔前導下，以保證輸入多路器穩(wěn)定。在轉換過程中，轉換的數(shù)據(jù)同時從DO端輸出，并以最高位（MSB）開頭。在經(jīng)過8個時鐘后，轉換完成，當變高時，內(nèi)部所有寄存器清零，此時，輸出電路變?yōu)楦咦钁B(tài)。DI和DO端可以連在一起，通過一根線連到處理器的一個雙向I/O口進行控制。TLC0832的地址是通過DI端移入來選擇模擬輸入通道，同時也決定輸入是單端還是差分輸入。在本設計中，TLC0832的連接電路如圖24所示，，CH0為與AD590測得的溫度成比例的電壓信號，CH1為與熱電偶測得的電勢成比例的電壓信號。圖24 TLC0832部分電路 單片機控制的顯示電路AT89C2051是