多点热电偶精密测试电路的硬件设计

　　1引言

　　一个塑料成品的成型好坏，表面是否光亮，是否光滑平整，内部密度是否一致性良好，注塑机内部各段加热塑料原材料的温度测量，温度控制尤为重要。如何达到精密测量和精密控制注塑机，是提高成品优等率的一大因素，但实际测量中，由于注塑机械体积宠大，内部加热部件重达几十公斤，使得加热后的热惯性增大，温度测量不准确，控制滞后于所测温度。为克服热惯性引起控制温度漂移，本文设计了一个高精度的测温仪器，使受控温度误差不超过士0. 5 0C，其原因是在1s时间内循环测出各点数次的温度值送单片机进行数据加工处理，应用模糊控制理论算出提前控制量进行超前控制，从而达到精密温度测量和控制加热装里目的。

　　2温度测试主要部分电路硬件设计

　　2.1多点热电偶转换电路

　　为使该系统能进行多点温度测量，本文采用分时控制方法，将CPU送来的控制信号加到二块多路转换器CD4051的AO , Al , A2控制端，分别对YO,...,y7进行选通控制，在不同的时间段内选通不同的热电偶，达到测t不同点温度的目的。热电偶的热电势分别由CD4051的第3脚输出。如图1所示，图中TXO^-TX7为热电偶。Co,伪为输人滤波电容，因为热电偶的热电势很小，如果电容漏电大，就会产生漂移电压，假如Co漏电流为0. 1μA，经后级放大1000倍会产生0.1μAX 1000=100μA的漂移电流。因此有必要选用漏电极小的祖电容。R1,R2,D1,R'1,R'2,D'1为热电偶断线保护(图中只标注了一路其余路皆同)。

　　2. 2热电偶的放大电路

　　由于热电偶的输出电压极低，其值为几十μV/°C ,因此设计优良的放大电路是保证测量精度的先决条件。本文采用3个组成高翰人阻抗的同相并联型差动比例放大器，如图2所示。该电路增益调节范围比较宽，而且共模电压全部加在电阻R95两端，因而完全不影响输出电压，且与R96 , R97反馈电阻无关，推导结果是放大的共模抑制比:

　　可见，本电路的共模抑制能力主要取决于两个运算放大器共模抑制比的一致性。因此，选用线性好、低失调、高精度、低漂移、共模抑制能力强的运算放大器ADOP07组成热电偶的放大电路。通过精心设计与调整，经实测该放大电路线性度已达到设计预期目标，如表1所示。

2. 3热电偶的线性化电路

　　由于热电偶的热电势与温度关系为非线性关系，K型热电偶的热电势与温度关系曲线在0℃到6000C时最大非线性误差为一1%，非线性化特性曲线如图3所示。因此，为保证测量精度就要进行线性优化。根据多项式线性化的方法，设温度为T，各项系数为a0 ,""",aN，则热电偶的热电势E可表示为: