一、方案說明

熱電偶是廣泛用于各種商業和工業應用的常見溫度傳感器。雖然熱電偶的精度略低于電阻溫度檢測器 (RTD)，但熱電偶支持的溫度范圍廣、采用自供電方式且響應迅速。熱電偶的結構簡單，因此價格低廉、經久耐用。由于傳感器電壓較小且噪聲要求較低，Δ-Σ 模數轉換器 (ADC) 是熱電偶測量的理想數據轉換器。

本方案采用了 K 型熱電偶，測試溫度的范圍-270 至 1370。ADC 芯片采用了 MCT3648 芯片，如果熱電偶發生故障或燒毀可實現自動燒毀檢測。冷端補償電路采用 3 線 RTD 冷端補償方式。

電路方案如下：

二、硬件結構

熱電偶溫度測量系統方案由以下部分組成

1. K型熱電偶1個

2. ADC 模數轉換芯片 MCT3648

3. 3.3V 供電電路

4. 3 線 RTD 冷端R電阻1個

5. MCU 主控電路

6. 與溫度檢測上位機的通信接口

三、電路說明

1. 通過 U4 連接器接入熱電偶,U5 接入冷端補償熱敏電阻，傳感器信號電壓通過低通濾波后分別接入 MCT3648 的 2路差分模擬輸入通道。

2. 差分信號經過 MCT3648 模數轉換芯片放大轉換后通過 SP 接口輸出到 MCU 芯片由 MCU 完成數據的采集和處理，并將結果上傳到上位機。

3. 供電部分采用 type-c 口供電，并通過 LDO 轉換成 3.3v 供電。

四、軟件設計

1. 測量轉換

使用外部電壓基準時，輸出代碼將轉換為測得的熱電偶電壓。

VTC=(VREF·Code)/(2^23·Gain)

測量冷端溫度并將溫度轉換為等效的冷端熱電電壓。將熱電偶電壓與等效冷端電壓相加。

V=VTC + VC](7)

將產生的電壓 (V) 轉換為溫度以確定精確的熱電偶溫度。

2. 寄存器設置

l 啟用內部基準或使用外部基準，設置 ADC 基準

l 為 AINP 和 AINN 選擇多路復用器設置，以便測量熱電偶的引線

l 啟用 PGA，將增益設置為所需值

l 啟用 兩個恒流源 IEXC1/IEXC2,用于三線 RTD 測量冷端溫度，具有更好的精度。

l 選擇數據速率和數字濾波器設置

l 為燒毀測量啟用燒毀電流源(可選)

l 冷端補償測量設置