СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 2011-1

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЭЛЕКТРОНИКА 37 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 1 2011 который усиливает выходной сигнал термопары К типа настолько, чтобы соответствовать выходному напряже нию 5 мВ/ ° C. Внутри блока «Компен сация эталонного спая» находится дат чик окружающей температуры. Когда температура измерительного спая под держивается постоянной, дифферен циальное напряжение от термопары будет снижаться, если температура эталонного спая возрастает по любой причине. Если миниатюрный (3,2 × × 3,2 × 1,2 мм) усилитель AD8495 нахо дится в тепловой близости к образцо вому спаю, схема компенсации вводит дополнительное напряжение в усили тель, с тем чтобы выходное напряже ние оставалось постоянным, компен сируя, таким образом, изменение эта лонной температуры. В таблицу 2 сведеныхарактеристики интегрального аппаратного решения, использующего микросхему AD8495. Р ЕШЕНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ 2: ОПТИМИЗИРОВАННОЕ ДЛЯ ТОЧНОСТИ И ГИБКОСТИ Рисунок 8 показывает схему для из мерения термопары J , K и T типа с большой степенью точности. Эта схе ма включает высокоточный АЦП для измерения малых напряжений тер мопары и высокоточный датчик для измерения температуры эталонного спая. Оба прибора управляются по интерфейсу SPI от внешнего микро контроллера. Как эта конфигурация удовлетворя ет требованиям обработки сигнала, приведённым ранее? Удалить помехи и усилить напряже ние. Микросхема AD7793, показанная в подробностях на рисунке 9, является высокоточным аналоговым входным интерфейсом с малымпотреблениеми используется для измерения напряже ния термопары. Выход термопары фильтруется внешним способоми под соединяется к набору дифференциаль ных входов, AIN1(+) и AIN1(–). Затем сигнал поступает на коммутатор, бу ферный усилитель и измерительный усилитель, который усиливает малый сигнал термопары, и на АЦП, который преобразовывает сигнал в цифровой. Компенсация температурыэталонно го спая. Микросхема ADT7320 (см. блок схему на рис. 10), будучи установлен ной достаточно близко к образцовому спаю, может измерять температуру это го перехода с точностью до ±0,2 ° C в ди апазоне от –10 до +85 ° C. Встроенный в кристалл датчик температуры генери рует напряжение, пропорциональное абсолютной температуре, которое срав нивается с внутреннимопорнымисточ ником и прикладывается к высокоточ ному цифровому модулятору. Оцифро ванный результат от модулятора обновляет 16 разрядный регистр зна чения температуры. Регистр значения температуры затем может быть считан обратно из микроконтроллера при по мощи интерфейса SPI и объединён с цифровымотсчётомиз АЦПдля выпол нения компенсации. Измерительный спай термопары SPI_CLK SPI_MISO SPI_MOSI SPI_SEL_A SPI_CLK SPI_MISO SPI_MOSI SPI_SEL_B SPI_SEL_A SPI_SEL_A VDD GND EP INT ADT7320 CT SCLK AIN+ AIN– VDD VDD VDD GND VDD GND DOUT DIN SCLK CS AD7793 DOUT DIN CS Эталонный спай Датчик температуры Фильтрация Сигма дельта АЦП Микроконтроллер Развязка Развязка Рис. 8. Решение для измерения 2 AIN1(+) Напряжение смещения Источник опорного напряжения Тактовый генератор AIN2(+) AIN1(–) AIN2(–) Сигма дельта АЦП Последовательный интерфейс и управляющая логика Коммутатор Буферный усилитель Измерительный усилитель IOUT1 AV DD AV DD GND GND CLK AD7793 IOUT2 AV DD REFIN(+)/AIN3(+) REFIN(–)/AIN3(–) GND DV DD DOUT/RDY DIN SCLK CS Рис. 9. Функциональная схема AD7793 Таблица 2. Решение 1 (см. рис. 6), сводка характеристик Тип термопары Диапазон температуры измерительного спая Диапазон температуры эталонного спая Точность при 25 ° C Потребляемая мощность K –25…400°C 0…50 ° C ±3 ° C (группа А) ±1 ° C (группа С) 1,25 мВт Термопара – IN 1 МОм А2 + IN + – А1 – + А3 SENSE AD8494/AD8495/ AD8496/AD8497 Компенсация эталонного спая Защита от электро статического разряда и перенапряжения Защита от электро статического разряда и перенапряжения OUT REF – + Рис. 7. Функциональная блок схема AD8495 © СТА-ПРЕСС