可编程电源中,利用热电效应将温度变化转换为电压信号主要基于塞贝克效应,通过特定材料组合与电路设计实现。以下是具体原理和实现方式:
热电效应原理:热电效应包含塞贝克效应、珀尔帖效应和汤姆逊效应。其中塞贝克效应是指将两种不同的导体连接成闭合回路,若两个接点的温度不同,回路中会产生一个电势,即热电势,且温度差越大,热电势越大。这种效应使得金属导体的一端因温度差异略微呈现正电荷,另一端呈现负电荷,不同金属因内部原子和电子束缚能力不同,产生的电压差也不同,将两种不同金属连接在一起,会形成净电动势和单向流动的电流。
实现温度到电压转换的方式:在可编程电源中,常使用热电偶或热电堆等基于热电效应的传感器。热电偶由两种不同金属组成,当一端受热时,由于塞贝克效应,会在两端产生与温度差成正比的电压信号。例如,某些热电偶在特定温度范围内,每摄氏度温差可产生几十微伏的电压。通过测量这个电压信号,结合已知的热电偶特性曲线或分度表,就可以精确计算出温度值。
信号处理与转换:热电偶产生的电压信号通常比较微弱,需要经过放大器放大到适合A/D转换的电平。对于高速变化的信号,在A/D转换前还需经过采样保持环节,以保证转换精度。放大后的信号经过A/D转换器转换为数字量,再由处理器(如微型计算机或专用数字处理器)进行处理和存储,处理或存储的结果可通过D/A转换器转换为相应的模拟量,用于控制被控对象,如调节器、显示器或打印设备等。