我目前正在尝试将 K 型热电偶集成到电子项目中。我打算将此热电偶与MAX31855冷端补偿热电偶数字转换器 IC 连接。
我不是热电偶和塞贝克效应方面的专家,所以我有点好奇我应该如何将热电偶实际安装到 PCB 上。假设我使用的是松散的热电偶线。
问题:
我可以使用任何类型的端子(比如简单的通孔螺丝端子)将电线连接到 PCB 上吗?或者这些新的路口会引入错误吗?
端接方法是否取决于热电偶类型?例如,将这个端子用于 K 型,将另一个端子用于 J 型,等等。
我目前正在尝试将 K 型热电偶集成到电子项目中。我打算将此热电偶与MAX31855冷端补偿热电偶数字转换器 IC 连接。
我不是热电偶和塞贝克效应方面的专家,所以我有点好奇我应该如何将热电偶实际安装到 PCB 上。假设我使用的是松散的热电偶线。
问题:
我可以使用任何类型的端子(比如简单的通孔螺丝端子)将电线连接到 PCB 上吗?或者这些新的路口会引入错误吗?
端接方法是否取决于热电偶类型?例如,将这个端子用于 K 型,将另一个端子用于 J 型,等等。
使用普通材料制成的接线端子对于您所瞄准的相对适中的精度系统来说已经足够了。
冷端补偿取决于冷端传感器(在这种情况下是芯片本身)与热电偶线过渡到铜的两个连接点的温度相同。换句话说,这三个都应该是等温的——因此您希望最大限度地减少由 PCB 上的耗散引起的梯度以及由沿导线向下流动的热量引起的梯度。您可以通过接地平面或至少倾倒并保持任何可以散发大量热量的东西远离 T/C 块来极大地帮助这一点。保持气流远离接线端子。当然,您会将芯片放在尽可能靠近接线端子的位置,无论是物理上还是散热上。
就这一点而言,大多数传感器之间没有太大区别,因为大多数热电偶都是相当线性的(几个百分点),因此冷端的 1°C 误差大约是温度读数的 1°C 误差。
如果连接在微风中悬挂或处于升高的(例如)温度下,最好使用由热电偶材料制成的连接器,这通常用于面板安装连接器和直列连接器。它们通常是彩色编码的。在北美,我们使用 ISA 颜色代码,K 型(Chromel-Alumel)为黄色,J 型(铁-康铜)为黑色。例如,您可以有一个隔板 K 连接器,并将其在外壳内连接到 PCB。在此示例中,您必须在内部和外部使用正确的热电偶延长线,并且必须以正确的方式连接(如果交换极性,错误实际上会加倍)。请记住,在北美 T/C 颜色代码中,红色 = 负值。
材料的任何变化都会在信号上引入错误。但是,如果两个端子上的变化相同(在材料和温度方面),那么这些错误将被抵消。所以你可以使用任何你喜欢的方法,只要你保持对称。
需要注意的两件事 - 首先,测量的温度是热电偶结与两条电线成为相同材料的温度之间的差异,通常是 PCB 或接线板上的铜迹线。这意味着如果您使用螺丝端子,那么您的冷端温度传感器需要与那些螺丝端子处于相同的温度。任何差异都将在您的测量中反映为错误。
其次要注意 PCB 上的温度梯度,例如,如果一个端子更靠近电源或远离某些气流源,它可能会稍微变暖,这会影响最终结果。如果端子在盒子外面,而冷端参考在里面被 CPU 加热,那么你会得到一个很大的错误。
您必须在某个时候更换金属,才能连接到 31855。
我为了做冷端补偿,31855必须知道这个点的温度。该点的温度与 31855 感应到的点之间的任何温度差异都将在温度读数中显示为错误。
31855 将其芯片温度测量为“冷端”。这意味着只要 31855 和您的“热电偶线到铜”结处于相同的温度,一切都会好的。这通常意味着使结尽可能靠近 IC,并且在 IC 附近的任何地方都没有产生热梯度的热元件。
快速回答:是的。
长答案:热电偶利用两种金属在温度下的差异来产生代表温度的电压。这意味着从热电偶到传感器的所有电缆都需要是这种特殊的金属组合,才能准确地测量温度。为此,您可以购买热电偶线。
话虽如此,我使用的系统有一个 K 型热电偶,进入 PCB 上的标准接头,在进入传感器之前通过标准轨道,这可以给我们一个价值。使用正确标题以外的其他东西的问题是读数的准确性。我们大致知道偏移量是多少(在我们感兴趣的温度下似乎是 +4C 左右的偏移量)并相应地进行了调整。但这是在我们自己的测试单元中的优势,我们有其他传感器来比较值。
因此,虽然您应该使用适当的连接器,但您可以不这样做。