热电偶测温设计报告

热电偶测温系统方案设计报告

姓名：李浩

专业：电子信息工程

班级：10电信一班

学号：20101305018

热电偶测温系统设计

一．设计要求

1.测温范围：0℃~200℃

2.有两路测量端

二.设计分析

热电偶是一种结实耐用的低成本温度传感器，其输出与测量端和冷端之间的温度差成正比，所以可以通过测量两端的电势差来得出温度值，但由于反映热电偶所测热源温度的热电势是在其冷端温度为0°C时测量的，而实际中冷端温度是在变化的，所以必须进行冷端补偿。由于热电偶输出的电压信号非常小，所以必须对电压进行放大。为了对电势差进行分析处理，还必须进行A/D转换。

所以热电偶测温系统主要有以下部分组成：（1）热电偶传感器及两路选择部分(2)冷端补偿部分（3）电压放大及A/D转换部分（4）单片机处理及显示部分

三．方案选择

1.热电偶选择及两路设计：K型热电偶（江苏环亚电热仪表有限公司型号WRNK--187）测量温度范围为0℃~1100℃，满足要求，且线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性好，所以可选用K型热电偶。两路选择可选用电子开关CD4052B。

2.冷端补偿部分：冷端补偿通常有0℃恒温法（冰点槽法）、电桥法、集成芯片测温补偿法等，其中0℃恒温法测量结果准确但适于实验室而不利于实用测量，电桥法较为难调试，集成芯片应用方便且效

果较好，故选用集成芯片DS18B20进行冷端测温，若由测量热电偶产生的电势差所得到的温度为T1，DS18B20测得的冷端温度为T2，则测量端的温度T=T1+T2

3.电压放大及A/D 转换部分：电压放大可选用仪表放大器，其具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，可用于放大差分电压。仪表放大器选用芯片INA128。A/D 转换选用ADS1115，ADS1115是16位模数转换芯片，具有较高的分辨率，满足条件。

4.单片机处理及显示部分：单片机选用ATC89C52，显示选用液晶12864. 四．系统框图

五．具体设计

1.两路选择

两路选择用芯片CD4052B，CD4052B是四选一多路选择开关，可以通过控制地址线对输入进行任意选择输出。其结构图如下：

设计中可选用两个热电偶，一个热电偶的两路输出接CD4052B的X0和Y0输入端,另一热电偶的两路输出接X1和Y1输入端，通过AB地址控制端可以实现两路选择。

2.冷端补偿DS18B20

DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，其具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等特点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理。

DS18B20测量温度范围宽，测量精度高。测量范围为-55℃

~+125℃，在-10℃~+85℃范围内，精度为±0.5℃。在使用中不需要

任何外

围元件。DS18B20可以连接到单片机上，把温度信号输入单片机进行处理。其图如下：

3.仪表放大器INA218、AD转换芯片ADS1115

INA218是低功耗、高精度的通用仪表放大器，其3运放的设计和体积小巧使其应用广泛。

热电偶两个输出端分别连入-Vin和+Vin，其增益G =1+50kΩ／R 通过外接电阻R可控制增益。R可取250Ω，大约放大200倍其内部结构及引脚图如下：

A/D转换选用芯片ADS1115，ADS1115是TI公司的16位数模转换芯片，转换精度较高。其图如下：

六．电路图设计