[发明专利]一种基于MAX31856的热电偶测温仪及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于热电偶测温仪，具体涉及一种基于MAX31856的热电偶测温仪及测试方法。

背景技术

温度是工业生产和科研过程中一个重要的技术指标。目前，主要使用铂电阻和热电偶测量温度。铂电阻温度传感器具有测量精度高、重复性好、稳定性强等优点，但其缺点是测温响应时间较慢；热电偶温度传感器具有构造简单、温度测量范围宽、测温响应时间相对较快等优点，缺点是需要进行冷端补偿、测量精度略差、温度测量存在非线性补偿问题。本文介绍一种热电偶测温电路，很好的解决了热电偶冷端补偿、非线性校正问题，有助于各种分度号的热电偶在科研、生产过程中得到广泛使用。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于MAX31856的热电偶测温仪及测试方法，很好的解决了热电偶冷端补偿、非线性校正问题，有助于各种分度号的热电偶在科研、生产过程中得到广泛使用。

技术方案

一种基于MAX31856的热电偶测温仪，其特征在于包括热电偶、MAX31856热电偶模数数字转换器和ARM主控芯片；热电偶与MAX31856热电偶模数数字转换器的连接关系为：热电偶两端分别通过2KΩ电阻连接T+和T-端口，其中连接T-端口的热电偶一端通过2KΩ电阻连接BIAS端口；T+和T-之间连接100nF电容，AVDD端口连接0.1μF陶瓷电容，旁路至GND；T+与GND之间连接10nF电容，T-与GND之间连接10nF电容；MAX31856热电偶模数数字转换器与ARM主控芯片通过SPI接口进行数据交换；ARM主控芯片将温度测量值通过SPI接口输出至OLED进行实时显示。

所述100nF电容为陶瓷表贴电容。

一种利用所述任一项基于MAX31856的热电偶测温仪测试温度的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：主控芯片根据所使用的热电偶分度号，读取MAX31856热电偶模数转换器中经过冷端自动补偿后的温度值，同时读取热电偶状态数据；

步骤2：主控芯片根据热电偶状态数据判断热电偶是否工作正常？如果热电偶有故障，则显示故障类型并排除故障；如果热电偶工作正常则进行下一步；

步骤3：主控芯片将温度值送OLED进行实时显示，将温度值通过串口上传至工控机存储或显示。

有益效果

本发明提出的一种基于MAX31856的热电偶测温仪及测试方法，选择Maxim公司最新推出的MAX31856作为热电偶数字转换器。MAX31856内置19位模/数转换器(ADC)。MAX31856具有内部温度传感器，可进行热电偶冷端自动补偿功能。MAX31856内部具有支持不同分度号的热电偶的温度查询表，温度查询表可对热电偶温度数据进行非线性修正。本发明解决了热电偶冷端补偿问题、解决了热电偶测温的非线性校正问题。该测温仪的温度分辨能力为0.0078125℃。热电偶电压测量精度达±0.15％。本测温仪即可便携使用，也可与电脑相连实时显示数据，极大方便工程技术人员的工作，具有一定的实用价值。

附图说明

图1：热电偶原理图

图2：MAX31856内部结构

图3：采用MAX31856与热电偶的接线测温电路

图4：热电偶测温仪原理图

图5：本方法测温流程示意图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

1.热电偶冷端补偿原理

两种不同材质的导体A、B组成的闭合回路就构成了热电偶。同一导体当其两端存在温度差时，回路中就会产生电流，此时两端之间就存在电动势，该电动势被称为热电势。热电偶两端为两个热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为冷端(自由端)，冷端通常处于某个恒定的温度。根据热电偶测温原理可知,热电偶产生的总电动势等于两个接点所产生的热电动势之差。

E_AB(T,T₀)＝E_AB(T)-E_AB(T₀)(1)

E_AB(T,T₀)：通过测量得出的热电势；

E_AB(T)：热端的电动势；

E_AB(T₀)：冷端的电动势；

当T₀＝0℃时：