高精度温度芯片Si7051在热电偶补偿中的应用

热电偶(TC)测温是温控仪必备的功能。TC测温需进行冷端温度补偿,补偿的精度决定着TC的测温精度。本文要介绍的就是用Si7051所测量的TC冷端温度,来对TC进行温度补偿,使TC的测温精度能达到或接近0.1度℃。重点是讲述用STM32F103CBT6单片机从I2C总线读取Si7051芯片中的温度编码值,即编程。涉及TC补偿原理、Si7051与STM32单片机的I2C接口电路与和程序流程。

数字温控器的高精度测温设计

选用高精度测温芯片(Si7051)对热电偶做冷端补偿;为做温度↔电压的转换,在热电偶分度表中做高密度双向线性插值;用三线Pt100做动肩构成不平衡电阻桥来检测热电阻值;通过解析法求解Pt100的一元四次热电阻方程得到温度;使用高精度Σ—Δ且有易驱动功能的模数转换器(ADC);选用ARM Cortex-M3结构高性能32位微处理器STM32F103。综合这些技术,能使温控器测温分辨率达到0.001°C。对以上相关内容的误差分析以及在STM32F103上的编程实现是本文论述的重点。

通过计算分度函数及反函数实现热电偶高精度测温

提高测控精度是对温控器的一个永恒要求。为此,要不断地在设计中引入新技术。本文论述通过用嵌套乘法计算热电偶的分度函数(温度到电压)及反函数(电压到温度)多项来进行温度补偿和测量。此法比之常规的查分度表或在表中做线性插值的方法,精度又有提高,可达0.01℃。ARM Cortex-3结构的高性能32位微处理器STM32F103则能保证很好地完成这种计算(保持14位有效数字)。重点是讲述此测温方法在STM32F103上编程实现,包括算法。

数字PID温控器7参数辨识和扰动抑制

扩展阿斯特罗姆(Astrom,Karl Johan)的继电反馈法在温控器中的应用,把最初仅辨识PID控制3参数(比例系数、积分和微分时间常数)增加到包括温控系统中最大升温与降温率、平均维持功率和控制周期在内的7参数(依次表示为K_(P)、T_(i)、T_(d)、TR_RM、TD_RM、AMPow和T_(p));用“温变速率法”快速辨识热负载扰动大小并用动态变参PID控制及时抑制扰动;依据温控系统的热容量大小变化把温控的全过程划分在4种状态,区别处理。结果是STC温控器在热负载扰动下的控制性能大大提升,可与国外知名品牌RKC媲美。