热电偶至DMM接口电路原理图

热电偶作为经济高效且坚固耐用的温度测量仪器脱颖而出。它们尺寸小，可以快速响应，特别适合对温度变化快速反应至关重要的应用。 K 型热电偶具有广泛的温度范围，可用于低温学和喷气发动机排气分析等多个领域。本文描述的电路将热电偶输出转换为梯度为 10 mV °C-1 的直流电压。这种转换正是促进使用数字万用表 (DMM) 进行温度读数所需的转换。或者，接口输出信号可以被引导至计算机系统以用于更高级的温度记录目的。

AD595A 由 Analog Devices 开发，作为集成到单个芯片中的综合仪表放大器和热电偶冷端补偿器。该单片解决方案包含冰点基准和预校准放大器，直接从热电偶信号生成 10 mV ‘C-1 输出。 AD595A 专门针对 K 型（铬镍铁合金）热电偶进行了激光修整，为精确温度测量提供了多功能解决方案。

在这个简单的应用中，可以毫不费力地使用 AD595A。 K 型热电偶连接到指定的插座，并策略性地集成了电阻器 R1，以防止热电偶回路中感应的共模电压转换为正常模式。利用 AD595A 的报警输出 +ALM（引脚 12），在此设置中驱动低电流 LED。当其中一个或两个热电偶引线中断时，+ALM 输出会切换为低电平。值得注意的是，冷端补偿（AD595A 的一项功能）在警报电路激活时就会受到影响。因此，警报激活期间获取的任何读数均被视为无效。

由于热电偶输出电压和温度之间存在非线性关系（参见表格），并且考虑到 AD595A 线性放大补偿信号，因此必须应用特定的传递函数。确定实际输出电压的公式为Uo = 247.3 (Uth + 0.011)，其中Uo代表AD595A的输出，Uth是以mV为单位的热电偶输出。值得注意的是，由相同合金组成的 ANSI K 型和 DIN NiCr-Ni 热电偶都可以与所提供的接口无缝使用。

由于涉及的部件很少，因此界面构造并不复杂。值得注意的是，转换器芯片下方的铜区域受到关注，该区域经过策略性实施以增强热电偶插座与 IC 之间的热接触。保持低热阻对于确保片上冰点基准的正常运行至关重要。

该接口提供多种电源选项，可适应对称和不对称配置。在后一种情况下，“0”和“接地”端子互连并连接到电池端子。然而，必须认识到，当采用单端电源时，无法准确测量低于 0 °C 的温度。选择对称电源（最好由两节 9V 电池供电）可打开整个测量温度范围。该电路的电流消耗保持适度，当热电偶连接时不超过 1 mA，当热电偶断开时不超过 10 mA，从而激活警报 LED。