应用电路
下面讨论了三种利用硅传感器IC进行冷结点补偿的典型应用，三个电路均用来解决温度范围较窄(0℃至+70℃和-40℃至+85℃)的冷结点温度补偿，精度在几个摄氏度以内。第一个电路在邻近冷节点的地方采用了一个温度感应IC来确定其温度；第二个电路包含一个远结点二极管温度检测器，由连接成二极管的晶体管(直接连接到热电偶的连接头)为其提供测试信号；第三个电路中的模/数转换器(ADC)内置冷结点补偿。所有三个电路均采用K型热电偶(由镍铬合金和镍基热电偶合金组成)进行温度测量。
1. 典型应用一
图2所示电路中，16位ADC将低电平热电偶电压转换成16位串行数据输出。集成可编程增益放大器有助于改善A/D转换的分辨率，这对于处理热电偶小信号输出非常必要。温度检测IC靠近热电偶接头安装，用于测量冷结点附近的温度。这种方法假设IC温度近似等于冷结点温度。冷结点温度传感器输出由ADC的通道2进行数字转换。温度传感器内部的2.56V基准节省了一个外部电压基准IC。  |
| 图2：本地温度检测IC(MAX6610)确定冷结点温度。热电偶和冷结点温度传感器输出电压由16位ADC(MAX7705)转换。 |
工作在双极性模式时，ADC可以转换热电偶的正信号和负信号，并在通道1输出。ADC的通道2将MAX6610的单结点输出电压转换成数字信号，提供给微控制器。温度检测IC的输出电压与冷结点温度成正比。为了确定热结点温度，需首先确定冷结点温度，然后通过NBS提供的K型热电偶查找表将冷结点温度转换成对应的热电电压(thermoelectric voltage)。将此电压与经过PGA增益校准的热电偶读数相加，最后再通过查找表将求和结果转换成温度，所得结果即为热结点温度。
表2列出了温度测量结果，冷结点温度变化范围：-40℃至+85℃，热结点保持在+100℃。实际测量结果的精度在很大程度上取决于本地温度检测IC的精度和烤箱温度。
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| 表2：测量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度范围：-40℃至+85℃，热结点温度保持在+100℃。 |
2. 典型应用二
图3所示电路中，远结点温度检测IC测量电路的冷结点温度，与本地温度检测IC不同的是IC不需要靠近冷结点安装，而是通过外部连接成二极管的晶体管测量冷结点温度。晶体管直接安装在热电偶接头处。温度检测IC将晶体管的测量温度转换成数字输出。ADC的通道1将热电偶电压转换成数字输出，通道2没有使用，输入直接接地。外部2.5V基准IC为ADC提供基准电压。
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| 图3：远结点二极管靠近冷结点安装检测温度。MAX6002为ADC提供2.5V基准电压。 |
表2、3列出了温度测量结果，冷结点温度变化范围：-40℃至+85℃，热结点保持在+100℃。实际测量结果精度在很大程度上取决于远结点二极管温度检测IC的精度和烤箱温度。
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| 表3：测量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度范围：-40℃至+85℃，热结点温度保持在+100℃。表中的热结点测量值经过补偿。 |
3. 典型应用三
图4电路中的12位ADC带有温度检测二极管，温度检测二极管将环境温度转换成电压量，IC通过处理热电偶电压和二极管的检测电压，计算出补偿后的热结点温度。数字输出是对热电偶测试温度进行补偿后的结果，在0℃至+700℃温度范围内，器件温度误差保持在±9LSB以内。虽然该器件的测温范围较宽，但它不能测量0℃以下的温度。
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| 图4：集成了冷结点补偿的ADC，将热电偶电压转换为温度，无需外部元件。 |
表4是图4所示电路的测量结果，冷结点温度变化范围：0℃至+70℃，热结点温度保持在+100℃。
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| 表4：测量值取自不同烤箱内的冷结点和热结点温度。冷结点温度范围：0℃至+70℃，热结点温度保持在+100℃。表中的热结点测量值是电路提供的十进制数字。 |
作者：Michelle Youn
美信集成产品公司
学习宝典：热电偶工作原理及应用实战总结
