Измерители температуры получили широкое распространение в технике, где требуется регулирование температуры объектов или процессов, коррекция характеристик, защита при выходе температуры за допустимые пределы. Для этих целей компания Maxim Integrated предлагает широкий спектр специализированных микросхем.
Наибольшее распространение получили термисторы – полупроводниковые термозависимые резисторы, металлические резистивные датчики (RTD), термопары – термоэлектрические датчики (PT-RTDs), полупроводниковые датчики с использованием P-N-переходов [1]. Для нашей разработки измерителя температуры выбран интеллектуальный высоко интегрированный датчик с использованием Pt-RTDs, реализованный на микросхеме MAX31865. Она состоит из 15-битного сигмадельта-АЦП, цепей питания опорного сопротивления и RTD, защит входов от перенапряжений и коммутации входных напряжений, а также специализированного цифрового контроллера с SPI-интерфейсом. Измерительный ток протекает последовательно по образцовому опорному резистору, имеющему стабильное сопротивление, и резистору-термодатчику. Для корректной работы требуется, чтобы опорное сопротивление было не меньше, чем у RTD, во всем диапазоне температур. Результатом АЦП является код сопротивление от 0,1 до 1 кОм.
Термопары могут использоваться для измерения как криогенных, так и экстремально высоких температур – вплоть до 1800 °С. В точке соединения двух разных металлов или сплавов возникает ЭДС, величина которой примерно пропорциональна температуре. Термопара является недорогим средством измерения температуры, изменяющейся в широком диапазоне, с приемлемой линейностью и умеренной сложностью схемы обработки сигнала. Основным недостатком термопар является малая величина термоЭДС, поскольку ее температурный коэффициент обычно находится в пределах от 10 до 70 мкВ/°С [1].
Управляющие функции (поддержка в рабочем диапазоне температур от –40 до 125 °С) интеллектуального устройства выполняет микроконтроллер MC 68HC903GP32 фирмы Motorola, к которому подключается микросхема MAX31865 через синхронный последовательный интерфейс SPI. Восьмиразрядный микроконтроллер MC68HC908GP32 фирмы Motorola отличается простотой применения, широкими функциональными возможностями и достаточно высокой производительностью [2].