主题:【第十六届原创】TM-902C测温仪电路解析及校准方法

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sc360xp
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  TM-902C测温仪是一款廉价的热电偶温度测量仪,测温范围-50℃~+1300℃(具体范围,以配备的测温探头型号为准),在日常生活中比较实用。该机集成度高,电路简单,没有电路图,没有调零电位器,一般人不知道如何校准。下面通过拆解,了解仪器电路结构及原理,确定校准方法。

一、仪器情况

下图的TM-902C测温仪,测温范围-50℃~+1300℃。配置玻纤K型热电偶测温线,测温上限400℃:


K型热电偶探头(传感器)是由两种不同的金属线(镍铬-镍硅)焊接在一起,理论上测温上限可达1300℃,但由于本款玻纤软线耐温不高,该类型探头测温上限为400℃:


二、拆解

该仪器使用2节AAA(7号)电池。卸下机壳背面2颗固定螺丝:


内部好简单,吃了一惊,满满的“山寨风”,不会遇到假货了吧?


继续拆,卸下电路板3颗固定螺丝:


将电路板取下,看见电路板上一颗黑胶封装MCU,几颗电阻电容,LCD显示屏,的确很简单:




三、电路工作原理分析

根据电路板上的元件分布,绘出电路图如下:


  单片MCU的采用,大大简化了这款热电偶测温仪的电路结构。图中,TCK是热电偶。上面的电路图看起来有些吃力,不好理清电路原理。下面稍加分析补充一下(见下图),看得更清楚:相关电阻与MCU内部前级构成一个同相比例运算放大器电路, 其放大倍数Av=1+R4/R2=1+100K/1K=101。将热电偶传感器的微弱电势进行放大,再进行模数转换、调理、计算,MCU的后级是一个数字电压表。也许MCU内部还有温度补偿电路,只有待实验去验证。MCU内部的LCD驱动电路带动液晶屏幕显示测量结果。


根据电路图分析,若该测温仪有较大误差,在热电偶探头及MCU无故障的情况下,可以通过调整前级电路放大比例来减少误差,调整R2或R4即可。

四、调校方案

  本仪器调节前级电路的电势放大倍数。有两种方法。若仪器检测温度值偏低,需提高放大倍数,一是增大R4阻值,或减少R2阻值;若仪器检测温度值偏高,需降低放大倍数,一是减少R4阻值,或增大R2阻值。通常,调节R4阻值比较好操作。

下图黄圈内电阻100K,即是R4,脱焊一端,其两端用双股飞线引出机外。可根据误差大小,确定一个合适的电位器(例如110K)焊在飞线两端。


  将本机和标准表开机,观看温度显示数值,从电位器大约90K处开始,慢慢调节阻值,使本机温度显示与标准表一致。再将两表的温度探头放入高温区,观看温度测量值。一般来讲,在被测表的线性度不是太差的情况下,电位器基本上在相同位置。调好后,测量电位器阻值,用一只固定电阻取代电位器焊接好。如果被测表的线性度太差,确定常用段的电阻值就行了,记下误差大的温度段,以后对测量数值增减就行了。

结语:现在,随着国内芯片电子技术的发展,许多电子仪器设备的电路设计大大简化,使得原来采用大量分离元件的电路,只需小小一片MCU就能实现其功能,成本大大降低。不得不感叹时代的进步很快!但可供人们调校维修的手段越来越少,许多低价仪器坏了就扔,不再修理,维修难啊!
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wccd
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K型热电偶的温度曲线在中温段线性较好,低温段和高温端都需要温度补偿,从电路图看没有发现低温段的温度补偿(即冷端补偿)电路,如果IC仅为一一般运放,则低温段(+100度至-50度)测量误差比较大,建议用其他测温表测量。高温段(+800度—1300度)需要制作成耐高温结构感温头,此段若无温度补偿电路,测温误差稍显偏大,但可以接受。

若该测温IC为含运放的单片机,内部已存存了全温段校正曲线数据,那测温应该在误差范围内的。
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2023/10/10 18:13:55 Last edit by wccd
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