Termokupl sensörü sıcaklık ölçüm sisteminin tasarımı ve uygulanması üzerine

Tipik bir sıcaklık ölçüm elemanı olarak, termokupl sensörü yaygın olarak kullanılmaktadır.
Aşağıda, üç kısımdan oluşan tek bir çip mikrobilgisayar tarafından kontrol edilen tipik bir sıcaklık ölçüm sistemidir: (1) ölçüm amplifikatör devresi; (2) A/D dönüşüm devresi; (3) Ekran devresi. Enerji santrallerinde ve kimyasal tesislerde sıcaklık ölçümü ve sıcaklık kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
1. Donanım Tasarımı
(1) Termokupl sıcaklık sensörü
Bu sistem nikel-krom-nikel-silikon termokupllar kullanır. Ölçülen sıcaklık aralığı 0-655 derecesidir. Soğuk uç tazminatı, tazminat köprüsü yöntemini benimser. Dengesiz köprü tarafından üretilen potansiyel, termokuplun soğuk uç sıcaklığındaki değişimin neden olduğu termoelektrik potansiyeldeki değişikliği telafi etmek için kullanılır. Dengesiz köprü, R1, R2, R3 (manganez bakır tel sargısı), RCU (bakır tel sargısı) ve termokupl devresinde seri olarak bağlanan bir köprü voltaj regülatörünün dört köprü kolundan oluşur. RCU ve termokuplun soğuk ucu ± 0 derecesinde ve r 1= r 2= r 3=1 ω. Köprü güç kaynağı voltajı, voltaj stabilize bir güç kaynağı ile güçlendirilen 4V'dir. Rs, akım sınırlayıcı bir dirençtir ve direnç değeri farklı termokupllara göre değişir. Köprü genellikle 20 derecede dengelenir. Şu anda, köprünün dört köprü kol direnci r 1= r 2= r 3=} RCU'dur ve A ve B uçlarında çıkış yoktur. Soğuk uç sıcaklığı 20 dereceden saptığında, örneğin, yükseldiğinde RCU artar, soğuk uç sıcaklığı arttıkça termokuplun termoelektrik potansiyeli azalır. UAB, termoelektrik potansiyeldeki azalmaya eşittir ve UAB termoelektrik potansiyeline bindirildikten sonra çıkış potansiyeli değişmeden kalır, böylece soğuk uç telafisinin otomatik olarak tamamlanması sağlar.
(2) Ölçüm amplifikatör devresi
Gerçek devrelerde, termokupladan gelen sinyal çıkışı birkaç on milivolttan fazla değildir (<30mV), and contains common-mode interference such as power frequency, static electricity and magnetic coupling. To amplify this kind of circuit, the amplifier circuit needs to have a high common-mode rejection ratio, high gain, low noise and high input impedance. Therefore, a measurement amplifier circuit is suitable. The measurement amplifier is also called a data amplifier, instrument amplifier and bridge amplifier. It has a high input impedance and is easy to match with various signal sources. Its input offset voltage, input offset current and input bias current are small, and the temperature drift is small. Due to the small time temperature drift, the measurement amplifier has good stability. The measurement amplifier is composed of three op amps, and the differential input terminals R1 and R2 are connected to the in-phase terminals of A1 and A2 respectively. The input impedance is very high, a symmetrical circuit structure is used, and the measured signal is directly added to the input terminal, thereby ensuring a strong ability to suppress common-mode signals. A3 is actually a differential follower, and its gain is approximately 1. The gain of the measuring amplifier is: AV=V0/(V2-V1), AV=Rf/R(1+(Rf1+Rf2)/RW). In this circuit, as long as the performance of op amps A1 and A2 is symmetrical (mainly referring to input impedance and voltage gain), their drift will be greatly reduced. They have high input impedance and common mode rejection ratio, are very sensitive to tiny differential mode voltage, and are suitable for measuring signals transmitted over long distances. Therefore, they are very easy to use with sensors with tiny outputs. RW is an external resistor used to adjust the gain, and a multi-turn potentiometer is used here.
Gerçek devrede, A1 ve A2, giriş ofseti voltajı sıcaklık sürüklenme VIO'ları ve giriş ofseti akım sıcaklık sürüklenmesi IIO'ları çok küçük olan düşük sürüklenmiş, yüksek hassasiyetli op amp amp op -07 yongaları kullanır. OP -07, VIOS, IIOS, VIOS ve IIO'larını çok küçük hale getirmek için ultra yüksek teknoloji ve "Zener ince ayar" teknolojisini kullanır ve zayıf sinyallerin kararlı entegrasyon, hassas ekleme, karşılaştırma tespiti ve hassasiyet amplifikasyonunda yaygın olarak kullanılır. OP -07 çift güç kaynağı gerektirir ve çalışma sıcaklığı aralığı 0-70 derecesidir. Genel olarak, sıfır ayar gerekli değildir. Sıfır ayarlama gerekiyorsa, RW ayarlama için kullanılabilir. A3, çift güç kaynağı gerektiren 741 çip kullanır ve güç kaynağı aralığı ± (3-18) v'dir. Tipik güç kaynağı, genellikle ± 5V'ye eşit veya eşit olması gereken ± 15V'dir. İçinde telafi kapasitörleri içerir ve harici telafi kapasitörleri gerekmez.
(3) A/D (analogdan dijital) dönüşüm devresi
Ölçüm amplifikatörü ile amplifiye edilen voltaj sinyali, 0-5 v voltaj aralığına sahiptir. Bu sinyal analog bir sinyaldir ve bilgisayar tarafından kabul edilemez, bu nedenle A/D dönüşümü gerçekleştirilmelidir. Gerçek devrede, ICL7109 çipi seçilir. ICL7109, yüksek hassasiyetli, düşük gürültülü, düşük sürüklenmiş, düşük maliyetli çift-integral 12- bit A/D dönüştürücüdür. Akım 12- bit ardışık yaklaşımı A/D dönüştürücü nispeten pahalı olduğundan, hızın çok yüksek olmadığı, yüksek hassasiyet basıncı ve ölçüm sıcaklığı gibi çeşitli sensör sinyallerinde olduğu gibi hızın çok yüksek olmadığı durumlarda kullanılabilir.
Termokupl sensörü sıcaklık ölçüm sisteminin yukarıdaki analizi sayesinde, herkesin çalışması ve çalışması için yararlı olacaktır.