熱電偶利用熱電原理進行溫度測量。其中，直接用作測量介質(zhì)溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）。

常用的K型熱電偶實物如圖1所示，它可以直接測量各種生產(chǎn)中從0℃到1300℃范圍的液體蒸汽和氣體介質(zhì)以及固體的表面溫度。

熱電偶實際上是一種能量轉(zhuǎn)換器，它將熱能轉(zhuǎn)換為電能，用所產(chǎn)生的熱電勢測量溫度。

熱電偶具有線性度好，熱電動勢較大，靈敏度高，穩(wěn)定性和均勻性較好，抗氧化性能強，價格便宜等優(yōu)點，所以在工業(yè)應(yīng)用中使用非常廣泛。

熱電偶測量端的實際溫度由冷端溫度和測量端溫度構(gòu)成，它們的關(guān)系為

熱電偶測量端的溫度 = 冷端溫度 + 測量端溫度。

在本方案中，測量端和冷端的溫度都用CS1237(ADC轉(zhuǎn)換芯片)來測量。

其中，冷端溫度直接使用CS1237內(nèi)部的溫度傳感器來測量，該溫度傳感器的誤差約為3°左右。

在使用CS1237內(nèi)部的溫度傳感器時，需要將其內(nèi)部的配置寄存器的通道選擇位ch_sel[1:0]配置為2’b10 ，此時ADC模擬信號輸入接到內(nèi)部溫度傳感器，其它的模擬輸入信號無效。

ADC 通過測量內(nèi)部溫度傳感器輸出的電壓差來推導(dǎo)出實際的溫度值。當(dāng)ch_sel[1:0]=2’b10 時，ADC只支持PGA=1。

溫度傳感器需要進行單點校正。校正方法為：在某個溫度點A下，使用溫度傳感器進行測量得到碼值Ya。

那么其他溫度點B對應(yīng)的溫度= Yb*(273.15+A)/Ya-273.15 (1)

A點的溫度單位是攝氏度。Ya是A點對應(yīng)的溫度碼值。Yb是B點對應(yīng)的溫度碼值。

比如，在溫度點29.1°C下，Ya = 0xc1c29,那么溫度點B對應(yīng)的溫度為

那么其他溫度點B對應(yīng)的溫度= Yb*(273.15+29.1)/0xc1c29-273.15

所以要想測出任意時刻的冷端溫度，需要先在某一個確定的溫度下，讀出溫度數(shù)值，并代入式(1)對CS1237內(nèi)部的溫度傳感器進行單點校正。

設(shè)計精度高、性能優(yōu)良而又價格低廉的工業(yè)測溫方案，國產(chǎn)的CS1237可能是一個比較好的選擇。近期，我們將和正點原子一起推出一期全面而深入的國產(chǎn)高精度溫控器的設(shè)計與實現(xiàn)方案的學(xué)習(xí)，詳情可以看正點原子的公眾號。

在該方案中，我們將對冷端溫度的跳變、最終溫度校正進行詳細的介紹，考慮到modbus在工業(yè)應(yīng)用中的廣泛應(yīng)用，我們還在該方案中給出了modbus的RTU通信的詳細實現(xiàn)，當(dāng)然，還包含了困擾大家的freemodbus的移植。測溫的目的是控溫。