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

2024-06-21 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。

VTC=(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=VTC + VCJ

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

授权代理商:世强先进(深圳)科技股份有限公司
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