基于MAGICORE ADC模数转换芯片MCT1248的热电偶温度测量系统设计

时间： 2024-06-21 来源：MAGICORE（模数智芯微电子公众号）

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热电偶温度测量系统

方案说明

热电偶是广泛用于各种商业和工业应用的常见温度传感器。虽然热电偶的精度略低于电阻温度检测器 (RTD)，但热电偶支持的温度范围广、采用自供电方式且响应迅速。热电偶的结构简单，因此价格低廉、经久耐用。由于传感器电压较小且噪声要求较低，Δ-Σ模数转换器 (ADC) 是热电偶测量的理想数据转换器。

本方案采用了K型热电偶，测试温度的范围-270℃至1370℃。ADC芯片采用了MAGICORE MCT1248芯片，如果热电偶发生故障或烧毁可实现自动烧毁检测。冷端补偿电路采用3线RTD冷端补偿方式。

Part.1 硬件结构

热电偶温度测量系统方案由以下部分组成

1. K型热电偶1个

2. ADC模数转换芯片MCT1248

3. 3.3V供电电路

4. 3 线RTD冷端R电阻1个

5. MCU主控电路

6. 与温度检测上位机的通信接口

Part.2 电路说明

1. 通过U4连接器接入热电偶U5接入冷端补偿热敏电阻，传感器信号电压通过低通滤波后分别接入MCT1248的2路差分模拟输入通道。

2. 差分信号经过MCT1248模数转换芯片放大转换后通过SP接口输出到MCU芯片由MCU完成数据的采集和处理，并将结果上传到上位机。

3. 供电部分采用type-c口供电，并通过LDO转换成3.3v供电。

Part.3 软件设计

1. 测量转换

使用外部电压基准时，输出代码将转换为测得的热电偶电压。

V_TC=(VREF·Code)/(2^23·Gain)

测量冷端温度并将温度转换为等效的冷端热电电压。将热电偶电压与等效冷端电压相加。

V=V_TC + V_CJ

将产生的电压 (V) 转换为温度以确定精确的热电偶温度。

2. 寄存器设置

● 启用内部基准或使用外部基准，设置ADC基准

● 为AINP和AINN选择多路复用器设置，以便测量热电偶的引线

● 启用PGA，将增益设置为所需值

● 启用两个恒流源IEXC1/IEXC2,用于三线RTD测量冷端温度，具有更好的精度。

● 选择数据速率和数字滤波器设置

● 为烧毁测量启用烧毁电流源(可选)

● 冷端补偿测量设置

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