产品应用方案｜基于士模微CM1103和CM1106的热电偶测温应用方案

01 引言

将两种不同材料的金属导体连接在一起，当端部和连接点存在温差时，两金属导体端部会产生电势差。通过获取导体间的电势差，两金属导体端部的参考温度，再结合热电偶的特征参数，即可求得测量端的实际温度。
热电偶价格便宜，测温范围优越，构造简单，使用方便，在各类工业场景中被广泛应用。ITS-90标准中规定了8种常见的热电偶类型及其测量温度范围。

其中，K型热电偶是使用最为广泛的热电偶类型，以它为例：当测量-270℃时，热电偶的输出电压位-6.458mV；而测量1372℃正满量程温度时，其输出电压位54.886mV；在其整个测量范围内，温度每变化1℃，输出电压变化40uV。

由于热电偶输出电压信号微弱，信号处理和采集电路往往需要极高的精度。又由于工业现场，TC热电偶到数据采集板卡之间的引线较长，往往会在信号上叠加较大的共模干扰噪声，因此信号采集处理的时候就需要在提取并放大差分信号的同时，尽量抑制共模噪声对于被测差分信号的影响。

02 CM1103功能特性

◆ 低功耗，高精度，小体积的sigma-delta ADC模拟前端

◆ 可以广泛应用在温度，光学，液体，气体等各类传感器的信号采集

◆ 具有最高2kSPS的采样速率，4通道轮询可编程

◆ 可编程增益放大器，能够实现±256mV到±6.144V满量程输入范围的灵活可配置

◆ 超过1M 欧姆的高输入阻抗，便于ADC直接连接各类传感器，免去了额外的传感器调理和ADC驱动电路

 

◆ 最低可达7.81uV的无噪声采样精度，足以实现热电偶传感器微弱电势差的精准测量

◆ 差分通道超过100dB的共模抑制比，也有利于降低工业现场干扰对于信号采集的影响

03 方案介绍

CM1103具有灵活的通道配置，4个输入端口支持最多2路差分信号或者4路单端信号输入。如下图所示，实际应用中，可以使用一路差分通道连接热电偶温度传感器，而用另外一路单端通道连接贴近冷端放置的NTC热敏电阻。TC和NTC两个通道可以配置各自的输入增益和采样速率，非常便利。

CM1103方案框图

 

士模微电子另一款产品CM1106在CM1103的基础上，增加了片上温度传感器；通过SPI接口，能够实时读取CM1106的结温。对于冷端靠近ADC的应用场景，选用CM1106可以省去一个额外的冷端测量通道，实现更高的温度通道数。