0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

基于EFM8控制器制作用于监控和分析热电偶的测量系统

ss 作者:工程师谭军 2018-09-24 15:34 次阅读

热电偶

热电偶(thermocouple)是温度测量仪表中常用的测温元件,它直接测量温度,并把温度信号转换成热电动势信号,通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外形常因需要而极不相同,但是它们的基本结构却大致相同,通常由热电极、绝缘套保护管和接线盒等主要部分组成,通常和显示仪表、记录仪表及电子调节器配套使用。

工业生产过程中,温度是需要测量和控制的重要参数之一。在温度测量中,热电偶的应用极为广泛,它具有结构简单、制造方便、测量范围广、精度高、惯性小和输出信号便于远传等许多优点。另外,由于热电偶是一种有源传感器,测量时不需外加电源,使用十分方便,所以常被用作测量炉子、管道内的气体或液体的温度及固体的表面温度。

工作原理

当有两种不同的导体或半导体A和B组成一个回路,其两端相互连接时,只要两结点处的温度不同,一端温度为T,称为工作端或热端,另一端温度为T0 ,称为自由端(也称参考端)或冷端,回路中将产生一个电动势,该电动势的方向和大小与导体的材料及两接点的温度有关。这种现象称为“热电效应”,两种导体组成的回路称为“热电偶”,这两种导体称为“热电极”,产生的电动势则称为“热电动势” 。

热电动势由两部分电动势组成,一部分是两种导体的接触电动势,另一部分是单一导体的温差电动势。

热电偶回路中热电动势的大小,只与组成热电偶的导体材料和两接点的温度有关,而与热电偶的形状尺寸无关。当热电偶两电极材料固定后,热电动势便是两接点温度t和t0。的函数差 。

这一关系式在实际测温中得到了广泛应用。因为冷端t0恒定,热电偶产生的热电动势只随热端(测量端)温度的变化而变化,即一定的热电动势对应着一定的温度。我们只要用测量热电动势的方法就可达到测温的目的 [1] 。

热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,

当两端存在温度梯度时,回路中就会有电流通过,此时两端之间就存在电动势——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应(Seebeck effect)。两种不同成份的均质导体为热电极,温度较高的一端为工作端,温度较低的一端为自由端,自由端通常处于某个恒定的温度下。根据热电动势与温度的函数关系,制成热电偶分度表;分度表是自由端温度在0℃时的条件下得到的,不同的热电偶具有不同的分度表。

在热电偶回路中接入第三种金属材料时,只要该材料两个接点的温度相同,热电偶所产生的热电势将保持不变,即不受第三种金属接入回路中的影响。因此,在热电偶测温时,可接入测量仪表,测得热电动势后,即可知道被测介质的温度。热电偶测量温度时要求其冷端(测量端为热端,通过引线与测量电路连接的端称为冷端)的温度保持不变,其热电势大小才与测量温度呈一定的比例关系。若测量时,冷端的(环境)温度变化,将严重影响测量的准确性。在冷端采取一定措施补偿由于冷端温度变化造成的影响称为热电偶的冷端补偿正常。与测量仪表连接用专用补偿导线。

热电偶冷端补偿计算方法:

从毫伏到温度:测量冷端温度,换算为对应毫伏值,与热电偶的毫伏值相加,换算出温度;

从温度到毫伏:测量出实际温度与冷端温度,分别换算为毫伏值,相减後得出毫伏值,即得温度。

。通过将EFM8微控制器连接到PC,您可以方便地监控温度并可视化温度随时间的变化情况。

所需的硬件/软件

● SLSTK2000A EFM8评估板

Simplicity Studio集成开发环境

● SCILAB

● PmodTC1热电偶模块(包括一个K型热电偶)

● 5根连接导线

分析您的烤箱

在本篇文章中,我们将开发一个监测和记录热电偶温度测量的系统。您当然可以将此系统用于您选择执行的任何温度感应,但我确实有一个特定的应用:回流式烤箱。您可能还没有意识到,通过使用普通烤箱进行回流焊接,可以将表面贴装部件焊接到PCB上。如果您曾经考虑过,两到三块PCB进行专业装配的成本,那么您完全理解这种低成本自助式替代方案的重要性。

然而,使用烤箱进行回流焊接方法的困难之一是温度控制。首先,不能保证烤箱的温度设置足够准确(毕竟,它是专为食品准备而设计的,而不是PCB组装)。其次,最佳回流焊接不仅仅是单个温度。考虑以下:

这是凯斯特(Kester)制造的有铅焊膏推荐的温度曲线。也许是自己动手组装技术人员不需要强调严格遵守温度曲线,但是一致成功的机会肯定会随着您复制推荐曲线的程度而增加。此外,记录您的温度变化 - 即使您没有尝试微调烤箱的性能 - 可以帮助您识别潜在的问题。例如,ChipQuick建议其含铅产品具有更高的最高温度(235°C对225°C),而ChipQuick的无铅焊膏需要更高的峰值温度和变化的曲线。因此,如果您注意到某种类型的锡膏比另一种效果更好,那么您的温度数据可能会帮助您解决问题。


声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 热电偶
    +关注

    关注

    5

    文章

    939

    浏览量

    75556
  • 控制器
    +关注

    关注

    112

    文章

    16332

    浏览量

    177813
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    [讨论]热电偶测温有哪几种接法?分别适用于什么情况

    方案应用于嵌入式系统领域时复杂的软硬件设计,因而该器件是将热电偶测温方案应用于嵌入式系统领域的理想选择。
    发表于 08-13 22:21

    热电偶的种类及结构形成

    .非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶,一般也没有统一的分度表,主要用于某些特殊场合的测量. 标准化热电偶 我国从1988
    发表于 05-17 13:19

    【转】热电偶相关知识简介

    指出热电偶所产生的热电势。它实际上是一种能量转、将热能转换成电能、用所产生的热电测量温度。 2)热电
    发表于 04-20 22:06

    【转】热电阻和热电偶的本质区别

    控制起着巨大作用,要高效、准确的测量温度需要根据测温点的特点和要求选择温度传感热电偶热电
    发表于 04-12 21:22

    两种热电偶温度测量方法

    过程被称为参考接合点温度补偿(冷接合点补偿)。热电偶已成为在合理精度内高性价比测量宽温度范围的工业标准方法。它们应用于高达约+2500°C的各种场合,如锅炉、热水、烤箱和风机引擎等.
    发表于 10-24 10:35

    EVAL-CN0300-EB1Z,完整的闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统,带有4至20 mA输出评估板

    EVAL-CN0300-EB1Z,完整的闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统,带有4至20 mA输出评估板。 CN0300是一款电路,在精确的热电偶
    发表于 10-28 08:47

    20 热电偶连接是什么

    热电偶是一种常用的测温元件,它可直接用于温度的测量,并将温度信号转换为热电动势信号,再通过二次仪表转换成被测介质的温度。热电偶具有结构简单、
    发表于 11-18 16:02

    AD597 热电偶调节和设定控制器与K型热电偶(含应用电路)

    AD597 热电偶调节和设定控制器与K型热电偶(含应用电路) The AD596/AD597 is a monolithic temperature setpoint controller which has been opt
    发表于 08-23 14:31 3521次阅读
    AD597 <b class='flag-5'>热电偶</b>调节和设定<b class='flag-5'>控制器</b>与K型<b class='flag-5'>热电偶</b>(含应用电路)

    如何利用ADUCM360精密监控热电偶温度

    本电路显示如何在精密热电偶温度监控应用中使用精 密模拟微控制器ADuCM360/ADuCM361,利用精密模拟微控制器ADUCM360和外部热电偶
    发表于 12-14 14:24 4494次阅读

    完整闭环精密模拟微控制器热电偶测量系统

    本电路在精密热电偶温度监控应用中使用 ADuCM360精密模拟微控制器,并相应地控制4 mA至20 mA的输出电流。
    发表于 01-09 16:27 2596次阅读
    完整闭环精密模拟微<b class='flag-5'>控制器</b><b class='flag-5'>热电偶</b><b class='flag-5'>测量</b><b class='flag-5'>系统</b>

    热电偶测温系统设计

    热电偶测量温度是航空温度测量中应用最广泛的一种方式,常用来测量高温气流及高速气流。提出了一种可以应用于管道内流体
    发表于 09-03 15:39 138次下载
    <b class='flag-5'>热电偶</b>测温<b class='flag-5'>系统</b>设计

    热电偶热电阻的区别

    热电阻和热电偶都是用于温度测量的。但是他们之间也有着本质的不同,一般情况下,热电偶用于高温
    发表于 11-01 15:19 9.4w次阅读
    <b class='flag-5'>热电偶</b>和<b class='flag-5'>热电</b>阻的区别

    如何测量热电偶温度传感的好坏

    热电偶温度传感作为一种重要的温度测量工具,在工业生产和科学研究中发挥着至关重要的作用。然而,由于长时间使用、环境因素或人为操作不当等原因,热电偶
    的头像 发表于 05-24 17:36 2187次阅读

    热电偶的分类和测量范围

    热电偶是一种将温度变化转换为电压信号的传感,广泛应用于工业、科研、医疗等领域。本文将介绍热电偶的分类、测量范围以及相关技术参数。 一、
    的头像 发表于 07-18 10:49 2396次阅读

    热电偶测量范围与什么有关

    热电偶是一种测量温度的传感,其工作原理是基于塞贝克效应,即两种不同金属或合金在一端连接时,由于温度差产生电势差的现象。热电偶广泛应用于工业
    的头像 发表于 08-27 11:04 700次阅读