一、方案说明

热电偶是广泛用于各种商业和工业应用的常见温度传感器。虽然热电偶的精度略低于电阻温度检测器 (RTD)，但热电偶支持的温度范围广、采用自供电方式且响应迅速。热电偶的结构简单，因此价格低廉、经久耐用。由于传感器电压较小且噪声要求较低，Δ-Σ 模数转换器 (ADC) 是热电偶测量的理想数据转换器。

本方案采用了 K 型热电偶，测试温度的范围-270 至 1370。ADC 芯片采用了 MCT3648 芯片，如果热电偶发生故障或烧毁可实现自动烧毁检测。冷端补偿电路采用 3 线 RTD 冷端补偿方式。

电路方案如下：

二、硬件结构

热电偶温度测量系统方案由以下部分组成

1. K型热电偶1个

2. ADC 模数转换芯片 MCT3648

3. 3.3V 供电电路

4. 3 线 RTD 冷端R电阻1个

5. MCU 主控电路

6. 与温度检测上位机的通信接口

三、电路说明

1. 通过 U4 连接器接入热电偶,U5 接入冷端补偿热敏电阻，传感器信号电压通过低通滤波后分别接入 MCT3648 的 2路差分模拟输入通道。

2. 差分信号经过 MCT3648 模数转换芯片放大转换后通过 SP 接口输出到 MCU 芯片由 MCU 完成数据的采集和处理，并将结果上传到上位机。

3. 供电部分采用 type-c 口供电，并通过 LDO 转换成 3.3v 供电。

四、软件设计

1. 测量转换

使用外部电压基准时，输出代码将转换为测得的热电偶电压。

VTC=(VREF·Code)/(2^23·Gain)

测量冷端温度并将温度转换为等效的冷端热电电压。将热电偶电压与等效冷端电压相加。

V=VTC + VC](7)

将产生的电压 (V) 转换为温度以确定精确的热电偶温度。

2. 寄存器设置

l 启用内部基准或使用外部基准，设置 ADC 基准

l 为 AINP 和 AINN 选择多路复用器设置，以便测量热电偶的引线

l 启用 PGA，将增益设置为所需值

l 启用 两个恒流源 IEXC1/IEXC2,用于三线 RTD 测量冷端温度，具有更好的精度。

l 选择数据速率和数字滤波器设置

l 为烧毁测量启用烧毁电流源(可选)

l 冷端补偿测量设置