如何利用ADUCM360精密監控熱電偶溫度(一)

電路功能與優(yōu)勢

本電路顯示如何在精密熱電偶溫度監控應用中使用精 密模擬微控制器ADuCM360/ADuCM361。ADuCM360/ADuCM361集成雙通道24位-型模數轉換器（ADC）、雙通道可編程電流源、12位數模轉換器（DAC）、1.2 V內部基準電壓源、ARM Cortex-M3內核、126 kB閃存、8 kB SRAM以及各種數字外設，例如UART、定時(shí)器、SPI和I2C接口等。

在本電路中，ADuCM360/ADuCM361連接到一個(gè)熱電偶和一個(gè)100 鉑電阻溫度檢測器（RTD）。RTD用于執行冷結補償。

在源代碼中，ADC采樣速率選擇4 Hz。當ADC輸入可編程增益放大器（PGA）的增益配置為32時(shí)，ADuCM360/ADuCM361的無(wú)噪聲代碼分辨率大于18位。

圖1. ADuCM360/ADuCM361用作溫度監控控制器與熱電偶接口（原理示意圖，未顯示所有連接）

電路描述

本應用中用到ADuCM360/ADuCM361的下列特性：

- 在軟件中，為熱電偶和RTD配置了32倍PGA增益的24位∑-△型ADC。ADC1在熱電偶信號采樣與RTD電壓信號采樣之間連續切換。

- 可編程激勵電流源，用來(lái)驅動(dòng)受控電流流經(jīng)RTD。雙通道電流源可在0A至2mA范圍內配置。本例使用200A設置，以便將RTD自熱效應引起的誤差降至最小。

- ADuCM360/ADuCM361中的ADC內置1.2V基準電壓源。它的內部基準電壓源精度高，適合測量熱電偶電壓。

- ADuCM360/ADuCM361中的ADC內置外部電壓基準電壓源。它可測量RTD電阻；采用比率式設置，將一個(gè)外部基準電阻（RREF）連接在外部VREF+和VREF引腳上。

- 偏置電壓發(fā)生器（VBIAS）。VBIAS用于將熱電偶共模電壓設置為AVDD/2。

- ARMCortex-M3內核。功能強大的32位ARM內核集成了126kB閃存和8kBSRAM存儲器，用來(lái)運行用戶(hù)代碼，可配置并控制ADC，通過(guò)RTD處理ADC轉換，以及控制UART/USB接口的通信。

- UART用作與PC主機的通信接口。

- 兩個(gè)外部開(kāi)關(guān)用來(lái)強制該器件進(jìn)入閃存引導模式。使SD處于低電平，同時(shí)切換RESET按鈕，ADuCM360/ADuCM361便進(jìn)入引導模式，而不是正常的用戶(hù)模式。在引導模式下，通過(guò)UART接口可以對內部閃存重新編程。

熱電偶和RTD產(chǎn)生的信號均非常小，因此需要使用PGA來(lái)放大這些信號。

本應用使用的熱電偶為T(mén)（銅-康銅）型，其溫度范圍為?200°C至+350°C。靈敏度約為40V/°C，這意味著(zhù)ADC在雙極性模式和32倍PGA增益設置下可以覆蓋熱電偶的整個(gè)溫度范圍。

RTD用于執行冷結補償。本電路使用鉑100ΩRTD，型號為Enercorp PCS 1.1503.1。它采用0805表貼封裝。溫度變化率為0.385Ω/°C。