【应用】多点高精度温度监控系统的采集控制设计方案
背景：
AC/DC、 DC/DC产品研发过程中，多数情况都需要对电路进行一个热设计的验证，但是热像仪只能对表面测试进行检测，不能检测产品内部的温度，这还需要用多路高精度温度检测模块对产品各个点位进行实时监控。因此笔者设计了一款多点高精度温度监控系统，本文将就改系统的设计方案进行器件应用介绍。
图1 多点高精度温度监控系统
温度采集控制单元框架：
图2为笔者设计的温度采集控制单元的框架图，该单元的工作原理是，电路通过运放电路将 PT电阻的温度信号转换为电压信号，多路信号通过模拟开关SGM4582依次切换进入C8051F350的ADC中，MCU对ADC进行转换为温度值。
图2 温度采集控制单元框架
1、MCU设计
C8051F350是SILICON LABS公司推出的8位MCU，是一款混合信号系统级芯片，具有CIP-51微控制器内核，与MCS-51指令集完全兼容;机器周期由标准的12个系统时钟降为1个系统时钟周期，处理速度大大提高，峰值速度可达50MIPS。
C8051F350单片机片上资源有24位∑-△型ADC、电压基准、UART0、SPI、SMBus等。本系统利用C8051F350片上24位∑-△型ADC来实现模拟信号的A/D转换，使用外部高精度电压基准源作为参考电压，A/D转换及主控制器电路如图3所示。为了获得较高的转换精度和稳定性，PGA =1，并使用SINC3滤波器，ADC0调制时钟MDCLK为2.21184MHz，抽取比为1728，转换速率为10Hz。
使用C8051F350可节省一个基准、ADC两个芯片，大大降低设计难度、产品BOM成本。
图3
2、模拟开关
在该系统单元中采用的模拟开发SGM45822是由圣邦微电子公司推出的一种高电压CMOS模拟IC，配置为两个4通道多路复用器。该CMOS器件可从±1.8V到±5.5V双电源或从+3.6V到+11V单电源供电。每个开关可以处理轨对轨模拟信号。在25℃时，漏电电流仅为10nA。
SGM45822的作用是扩展MCU中AD口的输出路数，实现采集超多路的温度采集器。
图4
3、运放电路
由于涉及专利技术，保密这里就不贴出。
4、PT电路选型
4.1、为什么选PT铂电阻？
PT100铂电阻的主要技术参数如下：
·测量范围：-200℃～+850℃；
·允许偏差值△℃：A级±（0.15+0.002│t│），B级±（0.30+0.005│t│）；
·热响应时间<30s；
·最小置入深度：热电阻≥200mm；
·允通电流≤5mA。
另外，PT100铂电阻还具有抗振动、稳定性好、准确度高、耐高压等优点。最重要的原因是：精度高、线性好、范围宽。
4.2、针对多温度点热设计检测检测设备应用选型
在本系统中，PT100铂电阻笔者采用的是TE的铂电阻温度传感器，其可实现各种复杂场合的温度测量（如：曲面）。
TE铂电阻种类繁多，其中包括：
·玻璃纤维温度传感器（不适用温度监控应用），主要专用于定子传感器；
·硅橡胶温度传感器，主要用于柔性应用场合与定子端；
·SMD 1206温度传感器（不适用温度监控应用），主要用于PCB板内的应用场合；
·铜质尖端不锈钢探针探头，主要用于无绝缘要求的通用型号；
·接线陶瓷元件温度传感器，主要用于有绝缘要求的通用型号；
·接线玻璃元件温度传感器（不适用温度监控应用），主要用于食品、化学及医药应用；
·PTFE接线温度传感器，主要用于曲面、物体测量应用；
·接线硅温度传感器，主要用于曲面、物体测量应用。
图5 TE铂电阻
通用场合应用，优先选用“铜质尖端不锈钢探针探头”与“接线陶瓷元件温度传感器”，另一个对应非绝缘应用，一个对应绝缘应用。
针对特殊场合，如：曲面场合、产品内部的一些特定场合，这时就要“硅橡胶温度传感器”、“PTFE接线温度传感器”、“接线硅温度传感器”使用这三种柔性的传感器。
应用小结：
1、由于C8051F350内部自建基准、及内嵌ADC，还集成3个芯片，使用这个MCU可大大降低设计难度、产品BOM成本。
2、使用模拟开关SGM45822可轻松实现超多通道采集。
3、TE的PT铂电阻种类非常多，故在特殊的应用场合可选用多种柔性的传感器，可插入相应的缝中、可迎合曲面场合，可量测到我们要测的温度。
4、TE的PT铂电阻量程宽，精度超高，非常适合在我们这种应用场合。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 1
本文由RyanHsiung提供，版权归世强硬创平台所有，非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明“来源：世强硬创平台”。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
BB5x 8位MCU用于嵌入式的三大优势——小尺寸、经济高效、设计简化
芯科科技的8位MCU产品组合，在芯科科技提供Simplicity Studio软件开发平台上同步支持8位和32位产品，还可支持EFR32系列无线SoC。这种单一平台解决方案有助于消除设计过程中不必要的复杂性，使设计人员能够将时间和精力集中在产品研发方面，而不是适应新的开发环境，从而缩短了开发周期并加快了上市时间。
【应用】主频高达50MHz的芯科科技8位MCU用于电子烟，静态功耗低至1.3μA
芯科科技EFM8BB51F8G-A-QFN20这颗多功能的8位MCU，具有小型的综合功能集包裹具有高效的8051核、支持5V的I/O、精确模拟和增强的脉宽调制，本文主要介绍芯科科技EFM8BB51F8G-A-QFN20 MCU应用于电子烟产品。
【应用】芯科8位MCU用于分酸分注器上，集成12位分辨率的ADC采样，主频达49MHz
分酸分注器，通过控制电机打开关闭阀门，将酸性液体注入到石油中，采用芯科的8位MCU EFM8BB31F64I-D-5QFN32作为信息采集和控制信号发送，此芯片集成了2个UART和 1个IIC接口，满足产品对外设接口的需求。
【经验】Silicon Labs 8位MCU 烧录程序异常的解决方法
本文介绍Silicon Labs的8位MCU C8051F/EFM8系列的芯片在量产烧录过程中遇到问题的解决方法。
SILICON LABS 8-bit Microcontroller选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，MCU Core 8051，频率20MHz~100MHz，Flash存储2kB~120kB，RAM存储0.25kB~8kB。
|
产品型号
|
品类
|
系列
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
Dig I/O Pins
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
DAC
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
VREF
|
Debug Interface
|
|
C8051F392-A-GM
|
8位MCU
|
C8051F39x Small Form Factor
|
50
|
16
|
1
|
1.8
|
3.6
|
QFN20
|
4x4
|
±2
|
17
|
10-bit, 16-ch., 500 ksps
|
Temp Sensor
|
6
|
3
|
10-bit, 2-ch.
|
1
|
1
|
1
|
2
|
0
|
0
|
0
|
0
|
VREF
|
C2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
【经验】8位MCU EFM8LB1的SPI时钟频率度计算方法
EFM8LB1系列是Silicon Labs公司推出的高性能8位MCU，带有通信速率最高12 Mbps的 SPI，支持主/从模式，本文将介绍SPI时钟频率度是如何计算的，以及要产生一个时钟频率，软件如何初始化。
Silicon Labs EFM8系列8位MCU的IO Crossbar硬件分配
EFM8系列是Silicon Labs公司的8位MCU，总共分为4个系列：通用型EFM8BB系列、低功耗EFM8SB系列、带USB的EFM8UB系列和高性能的EFM8LB系列。EFM8系列MCU的IO具有Crossbar功能，即软件上可以分配IO的外设，为硬件设计提供了灵活性。但是Crossbar功能分配外设时并不是引脚随意分配，而是具有优先级要求的。
简单至关重要：为何8位MCU将持续发展？
几十年来，8位MCU一直是无数嵌入式应用的主力，尤其是消费产品和医疗器械中的应用。简单、有效的8位MCU在推动智能物联网产品的发展中发挥了核心作用。虽然其后代的功能（如32位和无线MCU）继续领先，但对于广泛的应用来说，8位MCU的普及和偏好没有放缓的迹象。
【经验】8位MCU EFM8SB2擦除Flash会复位的解决方法
SILICON LABS的EFM8SB2是最节能的小封装8位MCU。采用高效的8051内核，最低睡眠电流为50nA，功耗可达170μA/MHz，可应用手持设备、电池驱动式消费电子设备、传感器接口等。
【经验】简介EFM8SB2 8位MCU的3线制SPI配置，使片选线(CS/NSS)的选择更灵活
嵌入式开发中，我们经常会用到SPI通讯，本文主要介绍Silencon Labs EFM8SB2 8位MCU的3线制SPI。当使用3线制的SPI时，我们可以更方便的配置片选线。
SILICON LABS C8051F35x Analog-Intensive MCUs选型表
SILICON LABS 8位MCU选型，基于50MHz Frequency,8kB Flash,0.75kB RAM等参数进行选型
|
产品型号
|
品类
|
MCU Core
|
Frequency（MHz）
|
Flash (kB)
|
RAM (kB)
|
Dig I/O Pins
|
5 Volt Tolerant
|
ADC 1
|
Temp Sensor
|
Timers (16-bit)
|
PCA Channels
|
DAC
|
Comparators
|
UART
|
SPI
|
I2C
|
HS I2C Slave
|
I2S
|
EMIF
|
CAN
|
LIN
|
Vdd min（V）
|
Vdd max（V）
|
Package Type
|
Package Size (mm)
|
Internal Osc.
|
VREF
|
Debug Interface
|
|
C8051F350
|
MCU
|
8051
|
50
|
8
|
0.75
|
17
|
5 Volt Tolerant
|
24-bit, 8-ch., 1 ksps
|
Temp Sensor
|
4
|
3
|
8-bit, 2-ch.
|
1
|
1
|
1
|
1
|
0
|
0
|
0
|
0
|
0
|
2.7
|
3.6
|
QFP32
|
9x9
|
±2
|
VREF
|
C2
|
选型表 - SILICON LABS 立即选型
【经验】8位MCU EFM8系列内部BOOTLOADER的空间分配
本文介绍Silicon Labs的8位MCUEFM8系列内部BOOTLOADER占用FLASH空间的情况，及程序中对FLASH空间地址的分配。
【经验】Silicon Labs 8位MCU EFM8LB SMBUS通信异常状态的处理
Silicon Labs 8位MCU EFM8LB芯片工作主频可以达到72MHz，在3*3mm的极小封装内集成有14位ADC、12位DAC、±3℃温度传感器、模拟比较器及高速通信外设等功能，芯片集成度高，运算速度快，在信号处理等领域有广泛的应用。 本文介绍Silicon Labs 8位MCU EFM8L SMBUS总线通信异常的分析及解决方法。
【经验】8位MCU EFM8LB1 FLASH擦写操作步骤
EFM8LB1系列是silabs专门针对光模块以及消费市场推出的高度集成的3x3mm小封装8位MCU，内部自带温度传感器，+/-3℃温度范围，可选0-4路DAC，UART或者SMBUS bootloader，以及其他通用接口。本文主要介绍EFM8LB1系列Flash的擦写方式以及步骤。
【经验】如何读取8位MCU EFM8SB2的UID值？
Silicon Labs的8位MCU EFM8BB2系列中有一个唯一识别码，叫做UID。我们在开发中有些时候需要使用读取UID，本文将分享如何在程序中读取EFM8BB2系列MCU的UID。
电子商城
现货市场
服务
使用FloTHERM和Smart CFD软件，提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务，热仿真技术团队专业指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”，分辨率80*160~3840*2160，TN/IPS视角，支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口，配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
最小起订量： 1000 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论