基于Cortex-M3的微控制器熱電偶測量系統
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RTD溫度是運用查找表計算出來(lái)的，并且對RTD的運用方式與對熱電偶一樣。注意，描述RTD溫度與電阻關(guān)系的多項式與描述熱電偶的多項式不同。
有關(guān)線(xiàn)性化和實(shí)現RTD最佳性能的詳細信息，請參考應用筆記AN-0970“利用ADuC706x微控制器實(shí)現RTD接口和線(xiàn)性化”.
代碼的溫度至電流輸出部分
測得最終溫度后，將DAC輸出電壓設置為適當的值，以便在RLOOP上產(chǎn)生所需的電流。輸入溫度范圍應該是？200°C至+350°C.代碼針對？200°C和+350°C設置的輸出電流分別是4 mA和20 mA.代碼實(shí)施的是閉環(huán)方案，如圖7所示，其中AIN9上的反饋電壓通過(guò)ADC0測量，然后此值用于補償DAC輸出設置。FineTuneDAC（void）函數執行此項校正。
為獲得最佳結果，應在開(kāi)始該電路的性能測試前校準DAC.
圖7. 閉環(huán)控制4 mA至20 mA的DAC輸出
出于調試目的，以下字符串會(huì )在正常工作期間發(fā)送至UART（見(jiàn)圖8）。
圖8. 用于調試的UART字符串
常見(jiàn)變化
對于標準UART至RS-232接口，可以用ADM3202等器件代替FT232R收發(fā)器，前者需采用3 V電源供電。對于更寬的溫度范圍，可以使用不同的熱電偶，例如J型熱電偶。為使冷結補償誤差最小，可以讓一個(gè)熱敏電阻與實(shí)際的冷結接觸，而不是將其放在PCB上。
針對冷結溫度測量，可以用一個(gè)外部數字溫度傳感器來(lái)代替RTD和外部基準電阻。例如，ADT7410可以通過(guò)I2C接口連接到ADuCM360.
有關(guān)冷結補償的更多詳情，請參考ADI公司的《傳感器信號調理》第7章“溫度傳感器”.
如果USB連接器與本電路之間需要隔離，則必須增加ADuM3160/ADuM4160隔離器件。
電路評估與測試
電流輸出測量
DAC和外部電壓電流轉換器電路性能測試全都一起完成。
一個(gè)電流表與VLOOP+連接串聯(lián)，如圖1所示。所用的電流表為HP 34401A.執行初始校準和使用VDAC輸出的閉環(huán)控制時(shí)的電路性能導致DAC輸出電路報告的溫度值為0.5°C.借助24位ADC,DAC和外部晶體管電路的非線(xiàn)性誤差可以調零。因為溫度是一個(gè)變化較慢的輸入參數，所以此閉環(huán)方案非常適合這種應用。圖9顯示了未采用閉環(huán)控制（ADC0沒(méi)有用于補償DAC輸出）時(shí)的理想DAC輸出（藍色）和實(shí)際DAC輸出。未采用閉環(huán)控制時(shí)的誤差可能會(huì )大于10°C.
圖9. 溫度（°C）與輸出電流（mA）的關(guān)系（藍色 = 理想值，開(kāi)環(huán)操作：未補償DAC輸出）
圖10顯示了按推薦方式采用閉環(huán)控制時(shí)的相同信息。誤差非常微小，與理想值相差不到0.5°C.
圖10. 溫度（°C）與輸出電流（mA）的關(guān)系（藍色 = 理想值，閉環(huán)操作：通過(guò)ADC0測量補償DAC輸出）
熱電偶測量測試
基本測試設置如圖11所示。熱電偶連接至J2.
使用兩種方法來(lái)評估本電路的性能。首先使用連接到電路板的熱電偶來(lái)測量冰桶的溫度，然后測量沸水的溫度。使用Wavetek 4808多功能校準儀來(lái)充分評估誤差，如圖11所示。這種模式下，校準儀代替熱電偶作為電壓源。為了評估T型熱電偶的整個(gè)范圍，利用校準儀設置T型熱電偶？200°C至+350°C的正負溫度范圍之間52個(gè)點(diǎn)的等效熱電偶電壓（T型熱電偶請參見(jiàn)ISE, Inc.的ITS-90表）。圖6顯示了測試結果。
圖11. 用于在整個(gè)熱電偶輸出電壓范圍內校準和測試電路的設置
RTD測量測試
為了評估RTD電路和線(xiàn)性化源代碼，以精確的可調電阻源代替了電路板上的RTD.所用的儀器是1433-Z十進(jìn)制電阻。RTD值的范圍是90 Ω至140 Ω，代表？25°C至+114°C的RTD溫度范圍。
圖12顯示了RTD測量的測試設置電路，圖13則顯示了RTD測試的誤差結果。
圖 12. RTD誤差測量的測試設置
圖13. 使用分段線(xiàn)性代碼和ADC0測量結果進(jìn)行RTD測量時(shí)的°C誤差
電流測量測試
正常工作時(shí)，整個(gè)電路的功耗通常為2.25 mA.保持在復位狀態(tài)時(shí)，整個(gè)電路的功耗不到600 μA.
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