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2019年05月12日 | 基于 K型热电偶CAT-TCS0018的医疗器械体外诊断监控96孔PCR反应
2019-05-12
TE Connectivity作为传感器行业的龙头企业，涉及的传感器类型多种多样，在温度传感器方面，TE是领先的NTC热敏电阻、RTD（铂电阻、镍电阻）、热电偶、热电堆、数字输出温度传感器以及客户定制传感器组件的设计商和生产商。本设计应用在医疗器械体外诊断行业，为监控96孔PCR反应管内部液体温度，选择TE Connectivity 小封装K型热电偶CAT-TCS0018，该热电偶封装小，测温范围宽（-40/+240℃），响应速度快，使用灵活方便，满足本项目需求。本文通过设计合适的热电偶驱动电路，实现对温度的精确测量。
图1：TE热电偶CAT-TCS0018
热电偶是利用塞贝克效应制作成的温度传感器，如果给它们的连接点和基准点提供不同的温度，就会产生电压（热电动势）。
图2：热电偶测温原理
热电偶输出电压比较小40uV/℃（非严格线性），此信号易受噪声影响，对硬件电路要求较高，并且需要冷端补偿，具体已经硬件方案如下：
图3：硬件驱动电路
本设计冷端补偿采用温度传感器IC LM35DT，该集成电路输出为10mV/℃，通过电阻分压补偿K热电偶电动势电压。RT3与CT3构成低通滤波器，可以调整它的时间常数，根据实际应用带宽，来达到响应速度和滤波功能的均衡。在ADC前端通过R5和C5进行低通滤波，本设计ADC采用ADI的AD7685，单通道16bit ADC。最后将ADC采集到的电压值通过查表法与温度值进行转换，输出热电偶的测温值。
通过实验验证，该K型热电偶能够很好的实时监控PCR反应管内液体温度。
图4：热电偶监控温度数据
史海拾趣
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