[發明專利]一種熱電偶溫度變送器及實現方法

有效

• 申請號: 201210146340.6
• 申請日: 2012-05-11
• 公開（公告）號: CN102661814A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 李耀;章磊;徐美風;邵文莎;賀龍豹
• 申請（專利權）人: 南京財經大學
• 主分類號: G01K7/02
• 分類號: G01K7/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于溫度測量領域，具體涉及一種利用熱電偶測量溫度的變送器。

背景技術

工業過程溫度的測量通常使用溫度變送器，目前高溫測量普遍使用熱電偶溫度變送器，變送器的輸出為模擬電信號，有4～20mA、1～5V、0～5V等標準。由于熱電偶產生的熱電動勢為mV數量級，且與溫度之間關系是非線性的，需要放大及非線性補償，由于環境溫度不為0℃，還需要冷端溫度補償，目前市場上的熱電偶溫度變送器，內部為模擬電路，變送精度不高；同時輸出的模擬信號在傳輸中易受到干擾，信號傳到測控設備后，還需要轉換為數字信號。

發明內容

本發明的目的是解決背景技術中存在的問題，提供一種采用K型熱電偶為傳感器的溫度變送器，它采用軟件對熱電偶的非線性進行補償，并直接輸出溫度數字值。

本發明是這樣實現的：一種熱電偶溫度變送器，其特征在于：包括K型熱電偶、K型熱電偶信號處理集成電路、單片機、TTL/RS485電平轉換電路。

所述的K型熱電偶信號處理集成電路與K型熱電偶連接，用于K型熱電偶冷端溫度補償、熱電動勢的模/數轉換。

所述的單片機與K型熱電偶信號處理集成電路連接，用于讀取K型熱電偶信號處理集成電路模/數轉換出的數據，計算出K型熱電偶的熱電動勢值，查K型熱電偶分度表，用線性插值法精確地計算出溫度數值，并以串行方式輸出。

所述的TTL/RS485電平轉換電路與單片機連接，用于將單片機輸出的TTL電平轉換為RS485電平。

本發明與現有技術相比較，優點在于：采用軟件對熱電偶的非線性進行補償，以數字量形式串行輸出溫度數值，消除了模擬信號在傳輸中引起的誤差，提高了測量精度。

附圖說明

圖1是本發明實施例的電路原理圖；

圖2是本發明實施例的子程序流程圖；

圖3是本發明實施例的主程序流程圖。

圖1中：1.K型熱電偶；2.K型熱電偶信號處理集成電路；3.單片機；4.TTL/RS485電平轉換電路。

具體實施方式

下面參照附圖對本發明實施例作進一步詳細描述。

一種熱電偶溫度變送器，如附圖1所示，包括K型熱電偶1、K型熱電偶信號處理集成電路2、單片機3、TTL/RS485電平轉換電路4。

K型熱電偶信號處理集成電路2可選美國MAXIM公司生產的MAX6675，它內部帶有冷端溫度補償，熱電動勢模/數轉換器，可以把熱電動勢值轉換成12位二進制數，通過SPI串行口輸出，熱電動勢與轉換出的數據的關系：熱電動勢值＝轉換出的數據×10.25μV(10.25μV/LSB)。

附圖1中，U1為MAX6675，K型熱電偶的“+”、“-”端分別與MAX6675的“T+”、“T-”端連接，MAX6675的的cs、SCK、SO(SPI串行口)分別與單片機的3個I/O管腳連接。

單片機3可選內部集成有FlashROM、EEPROM的8位或32位單片機。

附圖1中，U2為單片機3，型號STC15F104E，它內部集成有4KB?FlashROM、1KBEEPROM以及時鐘、復位電路，對外有8個管腳。

K型熱電偶的分度表存儲在單片機3的FlashROM存儲器中。采用間隔1℃的K型熱電偶分度表，溫度范圍0～1023℃，表中每1個熱電動勢數據為16位二進制數，其中6位存儲毫伏值的整數部分，10位存儲毫伏值的小數部分。例如：溫度500℃的熱電動勢值為20.644mv，毫伏值的整數部分為20，對應的二進制數：010100；毫伏值的小數部分644，對應的二進制數：1010000100，其存儲示意如下。

上述0～1023℃的分度表，以常量數組形式存放，占用單片機3片內FlashROM?2KB空間。

實施例中使用單片機3的1個I/O引腳(P3.0)模擬串行輸出接口，輸出格式為一幀數據10位：1個起始位、8個數據位、1個停止位，波特率1200bps，每位傳送時間為833μS。附圖2為串行輸出一字節數的子程序流程圖。

附圖1中，U3為TTL/RS485電平轉換電路4，型號為MAX487，MAX487的DI引腳為TTL電平輸入端，與單片機3的模擬串行輸出引腳(P3.0)相連，MAX487的引腳A、B為RS485電平輸出端，通過接線端子J1與測控設備相連接，附圖1中R1為匹配電阻，阻值為120Ω。

附圖1中，MAX6675、STC15F104E、MAX487的電源，均采用直流5V電源供電。