热电偶放大电路图
图3 — 47是热电偶放大电路。电路中,LTC2053是仪用放大器，它为低功率仪器产品提供了一个极好的平台，例如，电池供电的热电偶放大电路等。由于采用了与开关电容的组合以及零漂移运算放大器的工艺,因此，LTC2053的输入偏移电压最大为10 共模抑制比CMRR和电源抑制比PSRR达到116dB。最理想的工作电源采用低电压2.7V到llV的单电源或土5V的双电源,另外，由于消耗电流非常低，典型值为85 pA 因此，应用于电池供电的放大器非常理想。调节R1、RP1和R2可方便对电路增益进行编程。
作为热电偶放大器必须满足一些特殊要求，通常采用的K型热电偶的灵敏度为
40.6 而电路的输出一般要求为lOmV /C，因此，要选用额定增益为246的精
密放大器。另外，热电偶一般容易受到工业环境中电子噪声的影晌,因此，仪用放大器
允许输入不同的电压有助于消除由于共模噪声引起的误差。为了避免出故障，采取的保护措施是不能让热电偶无意识地接触到瞬变电源或高电压，但保护措施不能兼顾到精度。LTC2053有满足这些要求的补偿特性，它在任何引脚上都可以承受10mA的故障电流，因此，在不损坏集成芯片的情况下,10kQ (R4和R5 )保护电阻允许承受土100V 故障电压。
本模块包括电压式温度传感器TMP35和K型热电偶。其中热电偶的工作原理是根据
热端和冷端的温度差而产生电势差。由于实际测量时，冷端的温度往往不是OC,所以要对热电偶进行温度补偿。热电偶温度补偿公式如下：
E(t, 0)=E(t , t0)+E(t0 , 0)
其中，E(t0,0)是实际测量的电动势，t代表热端温度，t0代表冷端温度，0代表O C。在现场温度测量中，由于热电偶冷端温度一般不为OC,而是在一定范围内变化着，因
此测得的热电势为E(t, t0)。如果要测得真实的被测温度所对应的热电势E(t, 0),就必
须补偿冷端不是0C所需的补偿电势E(t0 , 0),而且，该补偿电势随冷端温度变化的特性必须与热电偶的热电特性相一致，这样才能获得最佳补偿效果。
图2所示是一个温度补偿电路的原理图。图中，温度传感器TMP35很好的完成了
温度补偿工作，TMP35输出的电压先经电阻分压，再经放大器放大,就是K型热电偶对应的E(t0 , O)。
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扃里<] ；I补偿后扇电势
:冷端：0*2kQ j……X
图2 K型热电偶温度补偿原理图
查看原图(大图)
2系统软件设计
发射板的软件设计主要包括以C8051F020的主控制模块程序和以Atmegal6为中心的无线发射模块程序。主控程序模块主要完成温度采集、数据处理、向无线发射模块发送数据以及测试温度数据的保存、和上位机的通讯等。无线发射程序模块主要负责对CC1000的初始化，在等待状态时接收C805lF020的数据包，并通过CC1000发送。
电路中LTC1025对热电偶进行温度补偿，确保在各种环境条件下温度的测量精度，并要靠近热电偶的节点安装，以便对温度进行最佳的跟踪。LTC1025对不同的环境温
度输出相应的电压，输出灵敏度为10mV /C,因此，0C时输出电压为lOmV ,室温
(25 C)时输出250mV。测量探头温度相应的电压是补偿电压和被放大的热电偶电压之和，补偿电路的输出端与LTC2053的REF (5脚)输入端连接的所有这一切都要加上这两种电压。对于这种电路结构，考虑的仅是校正的电压必需能供出或吸收反馈电阻中电流。由于，LTC1025只供出电流，因此，可采用缓冲器LTC2050驱动REF, LTC2050是一种零漂移的运算放大器。采用单电源的缺点是，对于有效的输出探头和放大器单元的温度都必须超过0C。若需要对负温度进行调节的话，可采用简单的充电
泵变换器，例如LTC1046 构成负电源
在常规的线性电源应用中，只要所有热电偶都连接上而LTC1025进行热跟踪，可
以采用单个LTCI025和缓冲放大器去修正LTC2053热电偶放大器的不同通道。由于
LTC2053工作于采样的输入信号，因此，感兴趣的频率一般低于几百Hz,这样，在反
馈电路中增设0.1 电容C1就可以加速放大器的响应。接在热电偶输入网络的电容
C2和C3有助于吸收射频干扰及抑制在热电偶探头出现的采样干扰。接在热电偶中的
电阻R6?R9提供高阻抗偏置，这样在探头无电压降的情况下使其抗干扰性达到最大。
短的热电偶使共模信号最小，探头节点可以接地。5.1V的稳压管VD1构成电源保护电
路，即防止电源出现过电压以及6V电池的极性接反，R3是限流电阻。