溫度采集系統電子電路設計

目前市場(chǎng)中大多數溫度采集卡的測量范圍、測量方式及測量精度在出廠(chǎng)時(shí)就已經(jīng)固定。測量方式單 、測量范圍固定、傳感力式也只能適應一定的場(chǎng)合。因此不能很好的適用一些多測量方式及測量范圍的場(chǎng)合。再者它們的測量程序和查表數據庫已經(jīng)固定，對于一些有特殊要求的場(chǎng)合不能適用。本系統采用現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(PFGA(EPIK30QC208-3))對數據進(jìn)行處理?它的程序能夠在線(xiàn)修改，因此有極強的可塑性?？梢赃m時(shí)的對其程序及查表數據庫進(jìn)行改進(jìn)和更新，能使系統的性能得到升級。從而可以使系統滿(mǎn)足不同的場(chǎng)合需要。

溫度采集系統硬件設計

由于不同的傳感器有不同的輸出量，但是最終都需要轉換為。0~10V的電壓值，從而才能滿(mǎn)足A/D轉換器的轉換要求。因此各個(gè)傳感器需要不同的轉換和放大電路。轉換后的電壓量經(jīng)過(guò)多路模擬開(kāi)關(guān)選擇送到同一個(gè) A/D轉換器進(jìn)行轉換。再經(jīng)FPGA進(jìn)行數據處理及顯示輸出。整機框圖如圖1所示。

由于PN結隨溫度變化產(chǎn)生的是一個(gè)電壓信號，溫度每升高1℃.PN結的正向導通壓降下降lmV。但在 0℃時(shí)要求輸出電壓為OV，因此必須將 PN結連接成單臂非平衡直流電橋 并且將輸出電壓放大到0~10v范圍送A/D轉換電路 電路原理圖如圖(2)所示：

由于PT100熱電阻隨溫度變化產(chǎn)生的是一個(gè)電阻信號，當溫度升高時(shí)電阻值增大。因此必須將熱電阻接成單臂直流電橋，將其阻值變化轉換為電壓變化信號。再將這個(gè)電壓信號放大到0~10V范圍送A/D轉換電路。

熱電偶測溫原理硬件電路

熱電偶的輸出是一個(gè)隨溫度變化的電壓信號 ，它必須加上冷端補償電路才能正常工作，并且它的輸出也要轉換為0~10V的范圍 A/D轉換電路。電路圖如圖 3所示：

溫度采集系統軟件分為單片機程序設計和F比A程序設計，單片機程序采用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)，實(shí)現對外圍電路的控制。FPGA采用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)實(shí)現對數據的處理及被測溫度的顯示輸出。該溫度采集系統能夠實(shí)現PN結(20~100℃)、熱電阻(PT100)(0~800℃)、熱電偶種方式的溫度測量?？梢詽M(mǎn)足不同測量范圍、不同測量精度及不同場(chǎng)合的需要。本設計采用EDA作為開(kāi)發(fā)工具，搭配單片機控制 使得整個(gè)設計具有較新的設計思想。采用12ADC模數轉換器，使得測量精度得到了極大的提高。數據處理采用現場(chǎng)可編程門(mén)陣列 PFGA(EPIK30QC208-3)，它極高的程序執行速度使得系統響應更快更精確。

本文介紹了一種用單片機和EDA協(xié)同設計溫度采集系統，該溫度采集系統能夠實(shí)現 PN結、熱電阻(PT100)、熱電偶(鎳錯一鎳硅K型)3種方式的溫度測量 可以滿(mǎn)足不同的測量范圍、不同的測量精度及不同場(chǎng)合的需要。本設計采用EDA作為開(kāi)發(fā)工具，搭配單片機控制，使得整個(gè)設計具有較新的設計思想。