热电偶信号放大模块使用说明
一、测试方法:
1. 在CN1的1脚接5V,2脚接地,3脚和4脚短接
2. 用万用表测试LM358的1脚输出端,应该在0.48V左右 3. 1脚输出电压在0.4V左右都正常
4. 如果不对,测试CN1的5脚,看是否在0.5V左右
二、原理分析
R6VrefR1R3100KV1+R21KC11042K220KR720K311KR4R8100K100K2U1ALM358V1O*VDDC31040RJ18VSS*CN1123456CON6VDDVSSV1+GNDVrefNTCVDD:+5VVSS:GNDV1+:接输入信号+GND:接输入信号-4R9VSS U1A构成了一个同相加法运算放大电路,它可以解决:当运放单电源供电时,输入很小幅值信号时,输出非线性的问题,例如:当要对K分度热电偶的信号进行放大时,这个电路就比较适合 (电路板上R3实际焊接为2.7K), 右图是零点直偏置输出电压=0.481V。即接入热电偶,冷热端均在室温下时,测LM358的1脚输出电压 电路分析,通过虚短可得,
V1O = (R4+R8)/R4*( (R1/ (R1+R2) )*Uv1+ (R2/ (R1+R2) )*Vref )
代入电路中的参数,Vref=0.481V 解之得:
V1O=100 Uv1+0.481
即对输入信号放大100倍,直流偏置为0.481V
例如:V1+输入1mV,输出V1O=0.001*100+0.481=0.581V
三、实验数据
实验器材:
热电偶信号放大模块、三位半数字万用表、K分度热电偶、K分度热电偶测温表、数显温度表、电烙铁 实验原理:
使用K分度热电偶测量电烙铁升温过程,用K分度热电偶测温表显示电烙表的温度值,三位半数字万用表测试对应的电压值,数显温度表测试当前室温(冷端温度)。通过查K分度表,就可以验证热电偶信号放大模块的性能参数。
1. 电烙铁升温到43度时,测得的经过运处放大器LM358后,1脚输出电压为538mV。数显温
度表测试当前冷端温度为32度
数据分析:
方法1:从电势方向推温度(这是用单片机来测试温度,编程时用的)
1) 2) 3) 4) 5) 6)
当前测得的电压为:538mV,放大电路零点直偏置输出电压481mV, 放大100倍 即:热电偶温差对应的实际输出电势为:(538-481)/100=57mV/100=0.57mV
查K分度表:0.57mV电势对应的温差为:14到15度之间,取中间值,14.5度 当前冷端温度为32度,即,热端的温度为:32+14.5=46.5度 K分度热电偶测温表显示:43度, 两者偏差为:46.5-43=3.5度
方法2:从温度方向推电势
1) 当前热电偶冷热端温度差为:43-32=11度 2) 查K分度表:11度温差对应电势0.437mV 3) 0.437mV经放大100倍后为:43.7mV 4) 放大电路零点直偏置输出电压481mV 5) 即,运放电路理想输出为:43.7+481=524.7 mV 6) 但,运放电路实际输出为:538mV 7) 两者偏差为:538-524.7=13.3mV
8) 这个偏差是放大了100倍的,实际为0.133mV 9) 查表可知,0.133mV对应温差约为3.5度左右
2. 电烙铁升温到51度时,测得输出电压为569mV,当前冷端温度为32度
3. 电烙铁升温到56度时,测得输出电
压为588mV,当前冷端温度为32度
4. 电烙铁升温到308度时,测得输出电压为1.616V,当前冷端温度为32度
1) 2) 3) 4) 5) 6)
当前测得的电压为:1616mV,放大电路零点直偏置输出电压481mV, 放大100倍 即:热电偶温差对应的实际输出电势为:(1616-481)/100=1135mV/100=11.35mV 查K分度表:11.35mV电势对应的温差为:279.5度
当前冷端温度为32度,即,热端的温度为:32+279.5=311..5度 K分度热电偶测温表显示:308度, 两者偏差为:311.5-308=3.5度
(中间升温过程数据照片,见附件中的照片资料,请同学们自行分析数据)