如何使用ADUCM360精确监控热电偶的温度

电路特性和优势该电路说明如何在精密热电偶温度监控应用中使用精密模拟微控制器ADuCM360 / ADuCM361。

ADuCM360 / ADuCM361集成了双通道24位型模数转换器(ADC),双通道可编程电流源,12个数模转换器(DAC),1.2 V内部基准电压源,ARM Cortex- M3内核,126 kB闪存,8 kB SRAM和各种数字外设,例如UART,定时器,SPI和I2C接口。

在该电路中,ADuCM360 / ADuCM361连接至热电偶和一个100铂电阻温度检测器(RTD)。

RTD用于执行冷端补偿。

在源代码中,ADC采样率为4 Hz。

当ADC输入可编程增益放大器(PGA)增益配置为32时,ADuCM360 / ADuCM361的无噪声代码分辨率大于18位。

图1.用作温度监控控制器和热电偶接口的ADuCM360 / ADuCM361(原理图,未显示所有连接)电路说明本应用中使用的ADuCM360 / ADuCM361的以下功能:-在软件中,它配置用于热电偶和RTD A具有32倍PGA增益的24位和-△ADC。

ADC1在热电偶信号采样和RTD电压信号采样之间连续切换。

-可编程激励电流源,用于驱动受控电流流过RTD。

双通道电流源可在0A至2mA的范围内配置。

本示例使用200A的设置来最小化RTD自热效应引起的误差。

-ADuCM360 / ADuCM361中的ADC具有内置的1.2V参考电压源。

其内部基准电压源具有高精度,适合于测量热电偶电压。

-ADuCM360 / ADuCM361中的ADC具有内置的外部基准电压源。

它可以测量RTD电阻;使用比例设置,将外部基准电阻器(RREF)连接到外部VREF +和VREF引脚。

-偏压发生器(VBIAS)。

VBIAS用于​​将热电偶共模电压设置为AVDD / 2。

-ARMCortex-M3内核。

强大的32位ARM内核集成了126kB闪存和8kBSRAM存储器,以运行用户代码,配置和控制ADC,通过RTD处理ADC转换以及控制UART / USB接口通信。

-UART用作与PC主机的通信接口。

-两个外部开关用于强制设备进入闪存启动模式。

将SD保持在低电平并同时切换RESET按钮,ADuCM360 / ADuCM361将进入启动模式,而不是正常用户模式。

在引导模式下,可以通过UART接口对内部闪存进行重新编程。

由热电偶和RTD产生的信号非常小,因此需要PGA来放大这些信号。

在该应用中使用的热电偶是T(铜-常数)型,并且其温度范围是从-200℃到+ 350℃。

灵敏度约为40V /°C,这意味着ADC可以在双极性模式下覆盖热电偶的整个温度范围,并且是PGA增益设置的32倍。

RTD用于执行冷端补偿。

该电路使用铂100& Omega;。

RTD,模型为Enercorp PCS 1.1503.1。

它采用0805表面贴装封装。

温度变化率是0.385Ω/℃。

注意,基准电阻器RREF应为5.6kΩ的精度。

(±0.1%)电阻器。

ADuCM360 / ADuCM361的USB接口通过FT232R UART转USB收发器实现,该收发器直接将USB信号转换为UART。

除了图1所示的去耦之外,USB电缆本身还必须使用铁氧体磁珠来增强EMI / RFI保护。

在该电路中使用的铁氧体磁珠是太阳诱电(Taiyo Yuden)#BK2125HS102-T,其在100MHz的阻抗为1000Ω。

该电路必须构建在具有大面积接地平面的多层印刷电路板(PCB)上。

为了获得最佳性能,应使用适当的布局,接地和去耦技术。

用于评估该电路的PCB如图2所示。

图2.该电路中使用的EVAL-ADuCM360TCZ板

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