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-长途多通谈温度高精度数据采全体例安排

发布时间:2021-09-22 05:21:47
来源:bob综合体育下载

  :依据长途收集使用途境下的温度衡量需求,计划出一种基于以太网的长途多通道高精度温度编造。编造由下位机和长途主机组成,下位机硬件闭键由温度传感器PT1000、仪用放大器INA128组成的安排电道、A/D转换器MaX1300、32位微控器PIC32MX795以及物理网卡芯片组成,上位机为长途PC机。正在恒流源的勉励下,PT100电压的蜕变依赖温度的蜕变,经信号安排、16bitA/D转换后由PIC32MX795求解出高次方程的数值根即温度值,然后通过以太网发送给长途主机举办管束。编造充足欺骗PIC32MX795的筹划功能,欺骗牛顿法直接寻找高次方程的数值根即为温度值,其衡量精度优于0.1℃。编造持久作事宁静。

  大凡的温度衡量编造中,温度传感器常采用模仿热敏锐器件如热电阻、热电偶或热敏电阻,或者集成数字式温度传感器等。此中,热电阻由于其衡量精度高、功能宁静等归纳原由正在低温衡量周围拥有一席之地。本文计划的编造采用铂热电阻PT1000为温度传感器,衡量范畴为-50~250℃,采用高精度恒流源供应勉励,欺骗高功能32位PIC单片机直策应用牛顿法寻求传感器的温度值,高次方程寻根筹划时代是ms量级,且筹划与衡量精度优于0.1℃,从硬件电道和数值筹划算法两方面合伙确保了衡量精度和编造的牢靠性。

  编造总体框图如图1所示,长途端温度数据采撷硬件道理框图如图2所示。恒流源勉励PT1000出现的电压信号颠末安排电道,送给A/D转换器MAX1300,转换的数字量送给32位管束器PIC32MX795筹划出温度值。DS1302时钟电道为编造供应时代和日期。液晶显示模块LCD12864用以显示温度、时代和日期等音讯。编造内嵌TCP/IP同意栈,可同时采撷8道温度信号,并将采撷的温度数据颠末Internet发送至长途供职器举操持会和管束。

  全体编造的精度和宁静性由恒流源勉励和弱信号安排电道的精度、宁静性合伙裁夺,以是,正在编造的计划经过中,这两局限需求用心计划。

  本文编造中采器械有低失调电压的严紧运放OP97为主题计划恒流源电道,为了有用低重编造电源的纹波,电源编造的电压采用变压器降压和线性LDO降压芯片组成的双电源供电,恒流源的计划中,采用由MAX1300的参考电压输出端供应编造的基准电压。因为恒流源电道与A/D转换电道应用统一个参考电压,低重了参考基准电压的漂移对编造衡量结果的影响。恒流源电道如图3所示,恒流源的电流值设定为I=10 A,其值由电阻器R4裁夺。电压基准、运放的静态偏置电流、电阻R2的温度宁静性和精度合伙影响该电流源的功能,以是应抉择宁静性好的高精度、低温漂电阻。

  衰弱信号安排电道闭键是由INA128、OP97组成的两级放大、滤波电道构成,如图4所示。INA128是仪用放大器,输入偏置电流幼、精度高、增益成立和治疗单纯。通过一个接正在INA128的1脚和8脚之间的电阻RG即可成立编造增益,增益G=1+49.4k/RG。编造的衡量范畴是0~200℃,PT1000对应的电阻值为1000~1940.981,依据恒流源成立,PT1000对应的输出电压为10~19.41mV,弱信号安排电道的输出电压为0~5V。以是,安排电道的放大和滤波计划为250倍放大,2阶低通30Hz滤波,末了送入A/D转换器的电压幅度为:2.5~4.8525V。

  A/D转换器采用8通道、16位转换器MAX1300,微控器选用32位管束器PIC32MX795,连结联系如图5所示。MAX1300作事于表部时钟形式,由PIC32MX795的SPI口读写时钟供应A/D转换时钟,REF输出一个4.096V的基准电压行动恒流源参考电压。图6所示为DP83848的收集接口。

  PT1000的阻值和温度的联系正在-200~850℃范畴内满意如下联系式:

  温度和电阻值之间的联系不是线性联系,为了抬高衡量精度,守旧的做法是欺骗近似的举措,分段举办线性化管束,正在每一个温度范畴内将温度和电阻值的联系作为是线性联系,然后用最幼二乘法举办弧线拟合,平时看待筹划本领不高的管束器,这种管束举措是一个首选的计划,然则看待PIC32管束器,欺骗该管束器的强盛的筹划本领举办科学筹划该当是首选的计划。

  由严紧I=10 A恒流源电道和安排电道可知,A/D转换器件的输入电压为:

  下位机欺骗牛顿迭代法竣工温度数据的求取,然后欺骗精简的TCP/IP同意竣工长途数据发送,温度转换及流程如图7所示。

  正在温度区间0~100℃用差异举措举办衡量的温度与实质温度比照如表1所。