如何使用K型熱電偶(附KICAD PCB文件)下一篇編程篇

ID:687759 · 發表于 2022-3-27 13:53

這個帖子是關于K型熱電偶的硬件電路部分。首先得了解K型熱電偶，K型的熱電偶測溫非常廣基本上消費類產品的溫度范圍都能覆蓋。如果要理解下面講的內容需要理解以下

四的定律均質導體定律熱電偶絲由同一種均質材料（導體或半導體）兩端焊接組成閉合回路，無論導體截面如何以及溫度如何分布，將不產生接觸電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。
可見，熱電偶必須由兩種不同的均質導體或半導體構成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會產生附加熱電勢。
中間導體定律在熱電偶回路中接入中間導體（第三導體），只要中間導體兩端溫度相同，中間導體的引入對熱電偶回路總電勢沒有影響，這就是中間導體定律。

應用：依據中間導體定律，在熱電偶實際測溫應用中，常采用熱端焊接、冷端開路的形式，冷端經連接導線與顯示儀表連接構成測溫系統。
有人擔心用銅導線連接熱電偶冷端到儀表讀取mV值，在導線與熱電偶連接處產生的接觸電勢會使測量產生附加誤差。根據這個定律，是沒有這個誤差的！
中間溫度定律熱電偶回路兩接點（溫度為T、T0）間的熱電勢，等于熱電偶在溫度為T、Tn時的熱電勢與在溫度為Tn、T0時的熱電勢的代數和。Tn稱中間溫度。
應用：由于熱電偶E-T之間通常呈非線性關系，當冷端溫度不為0攝氏度時，不能利用已知回路實際熱電勢E（t，t0)直接查表求取熱端溫度值；也不能利用已知回路實際熱電勢E（t，t0)直接查表求取的溫度值，再加上冷端溫度確定熱端被測溫度值，需按中間溫度定律進行修正。初學者經常不按中間溫度定律來修正！

參考電極定律這個定律是專業人士才研究、關注的，一般生產、使用環節的人士不太了解，簡單說明就是：用高純度鉑絲做標準電極，假設鎳鉻-鎳鉻熱電偶的正負極分別和標準電極配對，他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳鉻的值。
在理解上面的基礎下我們需要來到工程的角度，我們要得知溫度就需要得知紅色部分的電勢差U然而在實際的測量當中我們的分度表是以0℃為參考的。什么意思呢？就是說在測量當中冷端紅色部分是0℃的然而我們環境溫度是一個變量也就無法準確的獲得U，有人可能想把冷端的溫度控制在0℃我相信沒人會這么干，由于這個實際的U是小于真正的U的。這樣我們就需要進行冷端補償也就是需要把失去的電勢補回來。怎么補?我們需要獲取現在環境溫度的電勢U1再加上實際測量的U就可獲得實際的U在到分度表查就能獲得溫度
我們知道K型熱電偶的電勢U只有mv級別再加上熱端的減弱實際是熱端與冷端的溫度越接近U就有可能是uv級別所以必須將信號放大那么有什么放大器呢？三極管不行它隨溫度的變化較大并且對輸入電流還有一點的要求，那么只能用運放這里使用精密運放類似 GS8331
這款以下是電路實際一個簡單的差分放大。

需要注意的是K型熱電偶+極比-極電勢小，所以是反接的。關于各個元器件的作用想了解的可翻看OP放大電路設計一書日本人寫的非常不錯。

使用NTC可以測得環境溫度。下一篇是關于代碼。

KICAD畫的PCB文件下載:

HC32F460k型熱電偶PCB工程@KICAD.zip (297.15 KB, 下載次數: 61)

ID:262 · 發表于 2022-3-30 00:26

好東東期待一下篇

ID:1101997 · 發表于 2024-4-22 10:24

熱電偶沒用過，一直用鉑電阻測溫，樓主的思路是不是測量熱端電勢，然后用ntc測量冷端溫度，通過已知的冷端溫度去查表對應的k型熱電偶在這個冷端溫度下的應有電勢，最后把熱端電勢加上冷端電勢再次去查應該對應的熱端溫度呢？

ID:334781 · 發表于 2025-2-10 09:19

樓主為什么不提供一下PDF的原理圖呢？另外有源程序嗎？

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