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温度检测电路设计方案汇总

文章来源:未知时间:2019-05-07 点击:

温度检测电路设计方案(一)

温度检测电路通常由温度探测、数模转换以及结果处理等部分组成。温度探测电路将环境温度转换成对应的电信号,模数转换电路将电信号转换成数字量,然后送处理器进行必要的处理,从而获得相应的环境温度参数,如图1所示。

其中,温度检测部分一般采用热敏电阻,但是热敏电阻精度比较低,响应速度较慢。目前出现了一些专用的温度探测芯片,精度大大提高,而且对温度改变的灵敏度也达到了非常高的标准。

温度探测电路一般是将温度的变化转化为电压信号的变化,因此需要通过模数转换电路转换成数字信号才能为处理器所接受,从而通过计算获得真实的温度信息以便处理器进行进一步的处理。

下面以National公司的IM35系列温度传感器和AD公司的AD7812模数转换器为例,讨论基于支持串行总线多通道、高精度温度检测方案的设计思想。其电路原理框图如图2所示。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

电压正比于当前环境温度,在室温下,它的探测精度可以达到±1/4。C,在一55~+150℃区间,它的精度可以达到±34~C,它的典型变化趋势是温度每变化l℃,电压变化10mV,其温度/电压转化公式为:

V一10mV/℃·C(1)

式中:为转换输出电压,C为系统实际温度。

AD7812是一种串行AD转换芯片,它支持最多8通道输入(AD78ll为4通道),这样我们就可以很容易的设计支持多路温度检测的电路。

AD7812的工作方式由一片内部控制寄存器决定,它可以由Convst脚的脉冲输入启动转换,也可以通过软件控制完成转换,在实际设计中,由于软件控制更加灵活,所以一般采用软件控制的方法进行转换,它的控制寄存器定义如下:

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

软件编程

软件控制主要针对AD转换芯片AD78l2进行控制。需要完成模数转换、串行数据读取等功能。AD7812有两种工作状态,模式1在转换完成后不关闭电源;模式2在转换完成后关闭电源。一般情况下都选用模式l工作方式,以下就主要针对模式1工作方式展开讨论。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图3是一种典型的控制时序图,首先置PD0、PD1位为l,开启片内电源,使芯片开始工作;在下一个启动转换完成后,数据总线上数据就有效了,转换数据就可以串行输出了。从图中可以看出,第一次转换的数据是无效的,这是因为片内电源还未开启,这是编程者需要注意的地方。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图4就是实际通讯时序图。RFS是接收数据同步信号,TFS是发送数据同步信号。平时,Dout的输出处于高阻状态,在RFS上升沿后的第一个SCIK上升沿,Dour输出数据有效,在第11个SCIK上升沿后,Dour重新回到高阻状态;在TFS下降沿后的第一个SCIK下降沿。Din线上的数据串行移入片内,在第l3个SCIKF降沿,片内控制寄存器内容被更新。在这里要注意,SCIK时钟个数一定要保证,否则容易产生问题。

温度检测电路设计方案(二)

1、控总电路组成

温控电路主要由电源部分、温度检测元件、信号放大、比例积分、电压比较、移相触发控制继电器、超温保护、加热炉和LED显示几部分组成,其电路结构如图1所示。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图1  温控系统电路组成图

由温度检测元件可以检测到温度值信号,该信号经过放大后输送至比例积分电路并与温度设定电压比较,比较结果输送至相触发电路产生可变周期的脉冲以触发固态继电器中可控硅导通角,从而可控制加热装置的加热功率,达到控制温度的目的。温度补偿电路减少室温对温度测量准确度的影响;超温保护电路可以保证在加热温度超过设定值时,装置停止加热,起到保护设备的作用。

2、各分电路设计

2.1、电源电路

温控电路中需要直流电压的器件为运算放大器及电子信息显示模块。该电压由220V交流电压经整流滤波后加。至三端稳压器输出得到。其电路如图2所示。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图2  电源电路图

2.2、输入温度信号放大及温度补偿电路

用感温元件镍硌一镍铬K型热电偶作温度传感器来采集温度信号,温度信号为mV级,实际测量时需经过放大处理。热电偶测量温度信号受工作端温度和自由端环境温度影响,所以测量中需要加补偿信号消除环境温度变化对温度测量的影响。具体电路如图3所示。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图3   信号放大及温度补偿电路

2.3、超温保护电路

以将功率为60w将加热装置加热至750℃为例,图3中温度信号经过放大100倍后加到比例积分电路并与温度设定电压比较,比较结果输送相触发电路产生可变周期脉冲以触发固态继电器。为避免加热温度过高设置超温保护电路,在温度过高时切断加热电压。具体电路如图4所示。

温度检测电路设计方案汇总(四款模拟电路设计原理图详解)

图4  比例积分、电压比较、移相触发及超温保护电路

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