热电偶和冷端温度测量简介

热电偶利用热电原理进行温度测量。其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）。

常用的K型热电偶实物如图1所示，它可以直接测量各种生产中从0℃到1300℃范围的液体蒸汽和气体介质以及固体的表面温度。

热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度。

热电偶具有线性度好，热电动势较大，灵敏度高，稳定性和均匀性较好，抗氧化性能强，价格便宜等优点，所以在工业应用中使用非常广泛。

热电偶测量端的实际温度由冷端温度和测量端温度构成，它们的关系为

热电偶测量端的温度 = 冷端温度 + 测量端温度。

在本方案中，测量端和冷端的温度都用CS1237(ADC转换芯片)来测量。

其中，冷端温度直接使用CS1237内部的温度传感器来测量，该温度传感器的误差约为3°左右。

在使用CS1237内部的温度传感器时，需要将其内部的配置寄存器的通道选择位ch_sel[1:0]配置为2’b10 ，此时ADC模拟信号输入接到内部温度传感器，其它的模拟输入信号无效。

ADC 通过测量内部温度传感器输出的电压差来推导出实际的温度值。当ch_sel[1:0]=2’b10 时，ADC只支持PGA=1。

温度传感器需要进行单点校正。校正方法为：在某个温度点A下，使用温度传感器进行测量得到码值Ya。

那么其他温度点B对应的温度= Yb*(273.15+A)/Ya-273.15 (1)

A点的温度单位是摄氏度。Ya是A点对应的温度码值。Yb是B点对应的温度码值。

比如，在温度点29.1°C下，Ya = 0xc1c29,那么温度点B对应的温度为

那么其他温度点B对应的温度= Yb*(273.15+29.1)/0xc1c29-273.15

所以要想测出任意时刻的冷端温度，需要先在某一个确定的温度下，读出温度数值，并代入式(1)对CS1237内部的温度传感器进行单点校正。

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在该方案中，我们将对冷端温度的跳变、最终温度校正进行详细的介绍，考虑到modbus在工业应用中的广泛应用，我们还在该方案中给出了modbus的RTU通信的详细实现，当然，还包含了困扰大家的freemodbus的移植。测温的目的是控温。