MAX31856

测量精度±0.15%,冷结精度±0.7℃(-20℃~+85℃),详细描述MAX31856内置19位模数转换器(ADC)。内部功能包括热电偶非线性校正、输入保护、冷结补偿传感和校正、数字控制器、spi兼容接口和相关控制逻辑。

温度过高、过低检测:

对冷结温度和线性化和冷结补偿温度读数均可进行过温和过温故障检测。两个寄存器(03h和04h)包含冷结温度的高阈值和低阈值。将寄存器OAh和OBh中的冷结温度值与阈值进行比较。如果超过阈值,则在故障状态寄存器(OFh)中设置相应的位,如果没有被屏蔽,则Fault输出。四个寄存器(05h到08h)包含线性化和冷结补偿温度的过低温阈值。将这些阈值寄存器值与寄存器0Ch、0Dh和0Eh中发现的线性化温度读数进行比较。如果超过阈值,则在故障状态寄存器(0Fh)中设置相应的位,如果没有,则Fault输出。

集成输入保护内部

电路通过T+和T-输入和BIAS输出的集成mosfet保护热电偶电缆免受过高电压的影响。当输入电压为负或大于VDD时,这些mosfet关闭。mosfet能够承受高达±45V的输入电压。如果预计故障电压超出±45V限制,请参阅应用信息部分。当T+或T-的绝对输入电压为负或大于VDD时,在故障状态寄存器(OFh)中设置过/欠压故障位,位1,并且Fault引脚如果没有被屏蔽则被确认。当OVUV故障出现时,转换将暂停,当故障消除时,转换将恢复。

开路故障检测

以使用配置0寄存器(00h)中的第4位和第5位来启用或禁用开路故障的检测,例如由热电偶电线断裂引起的故障。故障检测是通过强制一个小电流通过热电偶电线。检测开路所需的时间取决于引线电阻的值和热电偶输入端的任何滤波电容,因此,第4位和第5位也选择了允许开路故障检测的时间。可以选择10ms、32ms或100ms的标称检测时间。开路检测模式表(表4)显示了这两个位对转换时间的影响。当设备处于一次射击模式时,开路检测可以被禁用或设置为每一次射击转换发生一次。当设备处于自动转换模式时,开路检测可能被禁用,或者可能被设置为每16个转换周期自动测试开路。如果需要按需检测,选择“检测禁用”(00),然后选择设置。期望的时间常数。电流转换完成后立即进行开路检测测试。在比较器模式下,当存在打开故障时禁用打开故障检测将不会清除故障位或fault引脚。如果发生这种情况,为了随后清除故障,必须将MAX31856置于中断模式,然后清除故障。注意,当冷结感知被启用时,op环线故障检测和冷结感知同时发生。因此,当使能op环线故障检测时,冷结温度传感对整体循环时间没有影响。开路故障由故障状态寄存器(0Fh)中的开路故障位0表示,如果没有屏蔽,则fault引脚进行显示

冷结和热电偶超范围检测

热电偶特性,测量电路和线性化计算限制了冷结和测量结(“热结”)的温度范围。Fault Status寄存器的D7位表示冷结温度落在最佳范围之外,D6位表示热结温度超出最佳范围。表1显示了适用于所支持的热电偶类型的温度限制。这些值四舍五入到最接近的°C。当温度下降到给定测量的极限之外时,报告的热电偶温度被夹在极限值。请注意,FAULT引脚从不显示超出范围的故障。

当线性化热电偶温度寄存器中有新的转换结果时,DRDY输出变低。当线性化热电偶温度寄存器或冷结温度寄存器(如果启用)的读取操作完成时,DRDY返回高。

热电偶温度传感指南

在感知温度时,将热电偶电线连接到输入T+和T-;确保导线连接到正确的输入,如图8所示。将BIAS输出连接到T-。这使得热电偶偏置在输入的共模范围内。

噪音问题

由于涉及的信号电平很小,热电偶温度测量容易受到电源耦合噪声的影响。通过在VDD引脚和GND附近放置0.1μF的陶瓷旁路电容器,可以将电源噪声的影响降至最低。输入放大器是一个低噪声放大器,设计用于实现高精度输入传感。保持热电偶和连接线远离电气噪声源。强烈建议添加一个100nF陶瓷表面贴装差动电容器,放置在T+和T-引脚上,以过滤热电偶线路上的噪声。在高噪声水平,特别是显著射频场的环境中,一个在T+和T-之间的100nF电容,应该在T+和GND之间补充一个10nF电容,在T-和GND之间再补充一个10nF电容。

这些值可能需要根据噪声拾取的性质进行修改。其他技术,如增加串联电阻和屏蔽热电偶电线和电路板,也可能是必要的存在较大的噪声源。图8显示了添加输入电容和输入电阻的典型应用电路。

输入保护±45V输入保护电路防止由T+, T-或BIAS的过电压条件引起的IC损坏。如果可能出现较大的输入故障,则应增加外部保护。与T+、T-和BIAS串联的电阻可以增加可接受的故障电压。例如,将2kΩ与这些输入串联在一起,可以在达到20mA输入电流极限之前额外增加±40V的超速。然而,请注意,如果输入有45V, 20mA流入其中,由于该输入的超速,功耗将为900mW。同时使其他输入过载将进一步增加功耗。始终确保如果预期持续超速电压大于±45V,任何限流电阻都足够大,以保持总功耗低于IC的绝对最大功耗。还请注意,与T+和T-串联添加的电阻可以增加偏置电压,如串联电阻的影响部分所述。

MAX31856位置

由于MAX31856包含一个内部冷结温度传感器,因此请将其放置在温度尽可能接近冷结的位置。如果热电偶引线直接焊接到PCB上,MAX31856应尽可能靠近热电偶引线连接,IC和热电偶连接之间的热梯度应最小化。如果热电偶引线在连接器中终止,将IC安装在尽可能靠近连接器的地方,并再次最小化连接器和IC之间的热梯度

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