max6675 J型热电偶

热电偶的原理及单片K型热电偶放大与数字转换器MAX6675 2007年09月21日 星期五 下午 08:45

摘要：MAX6675是Maxim公司推出的具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器。文中介绍器件的特点、工作原理及接口时序，并给出与单片机的接口电路及温度读取、转换程序。

关键词：热电偶放大器 冷端补偿 数字输出

热电偶是一种感温元件 , 它把温度信号转换成热电动势信号 , 通过电气仪

表转换成被测介质的温度。热电偶测温的基本原理是两种不同成份的均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 Seebeck 电动势——热电动势，这就是所谓的塞贝克效应。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

/*************************************************** MAX6675测试程序

****************************************************/ #include #include \ //_nop_();延时函数用

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int

sbit SO = P1^2; //P3.6口与SO相连 sbit SCK = P1^0; //P3.4口与SCK相连 sbit CS = P1^1; //P3.5口与CS相连

sbit wx = P2^5; sbit dx = P2^6;

const unsigned char DevID = 1; //本机设备ID unsigned char buffer; //串口接收缓冲区 unsigned char rcv_buffer[20]; unsigned char send_buffer[20]; unsigned char flag_o

这里把每度产生的电势都一一列出,希望对大家有所帮助

E型热电偶分度表 T℃ 0 -1 0 0 -0.059 -10 -0.582 -0.639 -20 -1.152 -1.208 T℃ 0 1 0 0 0.059 10 0.591 0.651 20 1.192 1.252 30 1.801 1.862 40 2.42 2.482 50 3.048 3.111 60 3.685 3.749 70 4.33 4.395 80 4.985 5.051 90 5.648 5.714 100 6.319 36.386 110 6.998 7.066 120 7.685 7.754 130 8.379 8.449 140 9.081 9.151 150 9.789 9.86 160 10.503 10.575 170 11.224 11.297 180 11.951 12.024 190 12.684 12.757 200 13.421 13.495 210 14.164 14.239 220 14.912 14.987 230 15.664 15.739 240 16.42 16.496 250 17.181 17.257 260 17.945 18.0

实验一 热电偶的校验

一、预习内容：

熟悉热电偶的测温原理及中间温度定律，掌握热电偶的校验方法。

二、实验目的：

1、了解工业用热电偶的结构及测量端的形状、特征。 2、学会正确使用校验中的仪器仪表。 3、掌握热电偶校验及数据处理方法。

三、实验基本原理：

热电偶使用一段时间后，测量端由于氧化腐蚀和高温下的再结晶等原因，其热电特性会发生变化，因而产生测量误差，为了确保热电偶测温精确度，必须对热电偶进行校验。

本实验采用比较法进行校验，将标准铂铑-铂热电偶与被校热电偶捆扎起来，放入管式加热炉中心，为了确保标准热电偶与被校热电偶的测量端的温度尽量相同，加热炉高温区域内放有钻孔的耐高温镍块套。

双极性比较法实验装置如图1所示。此方法直接测量标准热电偶与被校热电偶的热电势，通过比较、换算，最后确定被校热电偶的示值误差。

此方法的优点是测量直观，被校热电偶和标准热电偶可以是不同的类型；其缺点是对炉温的稳定性要求较高，为此，本实验附有一套炉温控制器，以稳定的检定炉内的温度，确保在一个温度校验点的测量时间内，检定炉内温度变化不超过±0.5℃。否则将带来较大的测量误差。

四、实验设备：

管式加热炉一台、炉温控制器一套、冰点恒温器一个、直流电位差计一

K型热电偶温度测量实验

一、实验目的：

1、通过本实验了解热电偶测温的基本原理以及热电偶的基本构造。

二、实验原理：

1、热电偶测温原理：

热电偶由两个不同材质的金属材料焊接而成，焊接端称为热端，非焊接端为自由的两金属导体称为冷端。如果将热端置于与冷端有温度差的地方，将在冷端两导体上产生（热）电势。电势的大小取决于冷热端间的温度差和所采用的金属材料。这就是热电偶测温的基本原理。但需要说明的是热电势的数值通常很小，每度只有数十微伏，并且热电势在整个测温的范围内一般是非线性的。因此，要在测温电路中进行必要的冷端补偿和非线性补偿。

2、应用介绍：

热电偶和热电阻同是工业测温的常用元件，相对于热电阻来说，热电偶的测量温度范围较宽：－200～1200℃，结构上也较为坚固，但使用时需要冷端补偿，需要铺设专用的补偿导线。工业现场中，常用于测量温度较高的介质：如蒸汽、高温水等。而热电阻的常用测量范围是－200～400℃，使用时也相对简单，不需要铺设专用的补偿导线，也不需要进行冷端补偿。

3、实验用热电偶：

本实验中所使用的热电偶材料是镍铬—镍硅，热电偶的分度号是K，一般简称K型电偶。常用于测量0～600℃范围内的介质。冷端补偿所使用的热电阻是铂电阻Pt1000；热电偶在接入电

热电偶调研报告

自动化仪表由若干自动化元件构成的，具有较完善功能的自动化技术工具。它一般同时具有数种功能，如测量、显示、记录或测量、控制、报警等。自动化仪表本身是一个系统，又是整个自动化系统中的一个子系统。自动化仪表是一种“信息机器”，其主要功能是信息形式的转换，将输入信号转换成输出信号。信号可以按时间域或频率域表达，信号的传输则可调制成连续的模拟量或断续的数字量形式。

自动化技术的发展趋势是系统化、柔性化、集成化和智能化。自动化技术不断提高光电子、自动化控制系统、传统制造等行业的技术水平和市场竞争力，它与光电子、计算机、信息技术的融合和创新，不断创造和形成新的行业经济增长点，同时不断提供新的行业发展的管理战略哲理。

仪器仪表是用以检出、测量、观察、计算各种物理量、物质成分、物性参数等的器具或设备。真空检漏仪、压力表、测长仪、显微镜、乘法器等均属于仪器仪表。广义来说，仪器仪表也可具有自动控制、报警、信号传递和数据处理等功能，例如用于工业生产过程自动控制中的气动调节仪表，和电动调节仪表，以及集散型仪表控制系统也皆属于仪器仪表。

科学技术的进步不断对仪器仪表提出更高更新的要求。仪器仪表的发展趋势是不断利用新的工作原理和采用新材料及新的元器件，例如

目前热电阻的引线主要有三种方式

○1二线制：在热电阻的两端各连接一根导线来引出电阻信号的方式叫二线制：这种引线方法很简单，但由于连接导线必然存在引线电阻r，r大小与导线的材质和长度的因素有关，因此这种引线方式只适用于测量精度较低的场合

○2三线制：在热电阻的根部的一端连接一根引线，另一端连接两根引线的方式称为三线制，这种方式通常与电桥配套使用，可以较好的消除引线电阻的影响，是工业过程控制中的最常用的引线电阻。

○3四线制：在热电阻的根部两端各连接两根导线的方式称为四线制，其中两根引线为热电阻提供恒定电流I，把R转换成电压信号U，再通过另两根引线把U引至二次仪表。可见这种引线方式可完全消除引线的电阻影响，主要用于高精度的温度检测。

热电阻采用三线制接法。采用三线制是为了消除连接导线电阻引起的测量误差。这是因为测量热电阻的电路一般是不平衡电桥。热电阻作为电桥的一个桥臂电阻，其连接导线（从热电阻到中控室）也成为桥臂电阻的一部分，这一部分电阻是未知的且随环境温度变化，造成测量误差。采用三线制，将导线一根接到电桥的电源端，其余两根分别接到热电阻所在的桥臂及与其相邻的桥臂上，这样消除了导线线路电阻带来的测量误差。工业上一般都采用三

热电偶和热电阻的区别

热电偶是一种测温度的传感器，与热电阻一样都是温度传感器，但是他和热电阻的区别主要在于：

一、信号的性质，热电阻本身是电阻，温度的变化，使电阻产生正的或者是负的阻值变化；而热耦，是产生感应电压的变化，他随温度的改变而改变。

二、两种传感器检测的温度范围不一样，热阻一般检测0-150度温度范围，最高测量范围可达600度左右（当然可以检测负温度）.

热耦可检测0-1000度的温度范围（甚至更高）所以，前者是低温检测，后者是高温检测。 三、从材料上分，热阻是一种金属材料，具有温度敏感变化的金属材料，热耦是双金属材料，既两种不同的金属，由于温度的变化，在两个不同金属丝的两端产生电势差。

四、PLC对应的热电阻和热电偶的输入模块也是不一样的，这句话是没问题，但一般PLC都直接接入4～20ma信号，而热电阻和热电偶一般都带有变送器才接入PLC。要是接入DCS的话就不必用变送器了！热电阻是RTD信号，热电欧是TC信号！ 五、PLC也有热电阻模块和热电偶模块，可直接输入电阻和电偶信号。

六、热电偶有J、T、N、K、S等型号，有比电阻贵的，也有比电阻便宜的，但是算上补偿导线，综合造价热电偶就高了。 热电阻是电阻信号,热电偶是电压信号

七、

基于STM32的k型热电偶采集系统

制作人-王天浩 陈力豪 夏正俊 2012级电气工程及其自动化

基本功能对温度进行实时监测绘制最近七组温度折线图 监测热电偶的连接状态 实现中文显示

基本参数MCU主频72MHZ热电偶温度范围为0~800摄氏度 精度为°C 彩频尺寸280*420

基本原理： 在热电偶回路中产生的 电势由温差电势和相 接触电势两部分组成 但是以接触电势为主

传感器部分

接触电势：它是两种电子密度不同的导体相互接触时产生 的一种热电势。当两种不同的导体A和B相接触时，假设 导体A和B的电子密度分别为Na和Nb并且Na>Nb,则在 两导体的接触面上，电子在两个方向的扩散率就不相同， 由导体A扩散到导体B的电子数比从B扩散到A的电子数要 多。导体A失去电子而显正电，导体B获得电子而显负电。 因此，在A、B两导体的接触面上便形成一个由A到B的静 电场，这个电场将阻碍扩散运动的继续进行，同时加速电 子向相反方向运动，使从B到A的电子数增多，最后达到 动态平衡状态。此时A、B之间也形成一电位差，这个电 位差称为接触电势。

热电偶的优点测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不 受中间介质的影响 测量范围广。构造简单，使用方便。 可以根据

热电偶测温不准的原因

a．热电偶的补偿导线接反。这主要是基建时出现的问题，负责接线的人员一时的粗心造成，属人为因数。当出现热电偶的补偿导线接反情况时，操作员控制站上的显示通常比实际值偏大或偏小（根据通道测量回路而定）。

b．热电偶的补偿导线绝缘层被磨破，造成信号回路接地。这主要是因为补偿导线较硬，而且在接线盒内又未被安放平整，处理故障时多次旋拧接线盒盖碰到补偿导线而将其磨破。此类故障反映在操作员控制站上其温度示值一般偏小。

c．接线盒内接线端子接触不良。因补偿导线和热电偶的导线都比较硬，所以现场检修时紧固接线比较困难，有时候开始把导线拧紧了但过段时间随着导线的变形又松了。此类故障反映在操作员控制站上的温度示值为无显示或显示值超量程。

d．补偿电阻故障。此类故障表现为热电偶接上后温度显示值缓慢上升或下降。

e．锅炉尾部烟道测量热电偶故障率较高。停机检修时将热电偶拆下发现热电偶的头部包括护套管被烟气冲刷后严重磨损，将护套管改由耐磨钢材料制成后，才消除了此类故障隐患。

f．信号屏蔽系统DCS柜内接地不良。此类故障极容易造成电荷在信号线上积累，引起信号漂移或晃动。由于该问题故障点较难查明，通常的处理方法是解开信号线，对其进行对地放电处理。

g．温度输入信号经隔离器