【应用】基于士模sigma-delta ADC的热电偶测温应用方案,通道配置灵活,最高采样速率2kSPS
将两种不同材料的金属导体连接在一起,当端部和连接点存在温差时,两金属导体端部会产生电势差。通过获取导体间的电势差,两金属导体端部的参考温度,再结合热电偶的特征参数,即可求得测量端的实际温度。
热电偶价格便宜,测温范围优越,构造简单,使用方便,在各类工业场景中被广泛应用。ITS-90标准中规定了8种常见的热电偶类型及其测量温度范围。
其中,K型热电偶是使用最为广泛的热电偶类型,以它为例:当测量-270℃时,热电偶的输出电压位-6.458mV;而测量1372℃正满量程温度时,其输出电压位54.886mV;在其整个测量范围内,温度每变化1℃,输出电压变化40μV。
由于热电偶输出电压信号微弱,信号处理和采集电路往往需要极高的精度。又由于工业现场,TC热电偶到数据采集板卡之间的引线较长,往往会在信号上叠加较大的共模干扰噪声,因此信号采集处理的时候就需要在提取并放大差分信号的同时,尽量抑制共模噪声对于被测差分信号的影响。
CM1103功能特性
◆ 低功耗,高精度,小体积的sigma-delta ADC模拟前端
◆ 可以广泛应用在温度,光学,液体,气体等各类传感器的信号采集
◆ 具有最高2kSPS的采样速率,4通道轮询可编程
◆ 可编程增益放大器,能够实现±0.256mV到±6.144V满量程输入范围的灵活可配置
◆ 超过1M欧姆的高输入阻抗,便于ADC直接连接各类传感器,免去了额外的传感器调理和ADC驱动电路
◆ 最低可达7.81μV的无噪声采样精度,足以实现热电偶传感器微弱电势差的精准测量
◆ 差分通道超过100dB的共模抑制比,也有利于降低工业现场干扰对于信号采集的影响
方案介绍
CM1103具有灵活的通道配置,4个输入端口支持最多2路差分信号或者4路单端信号输入。如下图所示,实际应用中,可以使用一路差分通道连接热电偶温度传感器,而用另外一路单端通道连接贴近冷端放置的NTC热敏电阻。TC和NTC两个通道可以配置各自的输入增益和采样速率,非常便利。
士模微电子另一款产品CM1106在CM1103的基础上,增加了片上温度传感器;通过SPI接口,能够实时读取CM1106的结温。对于冷端靠近ADC的应用场景,选用CM1106可以省去一个额外的冷端测量通道,实现更高的温度通道数。
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