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        基于USB的温度传感器电路的设计

        时间:2019-02-19 08:39:14来源:不详 作者:电子爱好者 点击:
        使用模拟MCU£¬LDO£¬外部热敏电阻和一些分立器件£¬您可以构建高精度的温度传感应用¡£图1中的电路显示了Analog DevicesADuC7122精密模拟微控制器的工作原理可用于精确的热敏电

        使用模拟MCU£¬LDO£¬外部热敏电阻和一些分立器件£¬您可以构建高精度的温度传感应用¡£

        图1中的电路显示了Analog DevicesADuC7122精密模拟微控制器的工作原理可用于精确的热敏电阻温度监测应用¡£ ADuC7122集成了多通道12位SAR ADC£¬12个12位DAC£¬1.2 V内部基准电压源£¬以及ARM7内核£¬126 kB闪存£¬8 kB SRAM以及各种数字外设£¬如UART£¬定时器£¬SPI £¬以及两个I2C接口¡£ ADuC7122连接到4.7kΩ热敏电阻¡£

        基于USB的温度传感器电路的设计

        图1£ºADuC7122用作温度监控器£¬与热敏电阻连接£¨简化原理图£¬所有连接均未由于ADuC7122£¨7 mm×7 mm£¬108球BGA封装£©的小外形尺寸£¬整个电路可以安装在极小的PCB上£¬从而进一步降低了成本¡£

        与RTD类似£¬热敏电阻是低成本的温度敏感电阻器£¬由固体半导体材料构成£¬具有正或负温度系数¡£热敏电阻价格低廉£¬灵敏度高¡£它们检测温度的微小变化£¬这是RTD或热电偶无法观察到的¡£但是£¬热敏电阻是高度非线性的;因此£¬如果不应用线性化技术£¬它们仅限于具有非常窄的温度范围的应用¡£电路线性化技术可以用软件完成¡£

        尽管功能强大的ARM7内核和高速SAR ADC£¬ADuC7122仍然提供低功耗解决方案¡£ ARM7内核运行在326.4 kHz且主ADC处于活动状态并测量外部温度传感器£¬整个电路通常消耗7 mA¡£在温度测量之间£¬可以关闭ADC和/或微控制器£¬以进一步降低功耗¡£

        电路描述

        图1所示电路完全由USB接口供电¡£使用ADP3333£¨3.3V£©低压差线性稳压器将USB的5 V电源调节至3.3 V. 3.3 V稳压电源为ADuC7122提供DVDD电压¡£如图所示£¬ADuC7122的AVDD电源具有额外的滤波功能¡£滤波器也放置在线性稳压器输入端的USB电源上¡£

        在此应用中使用ADuC7122的以下功能£º

        12位SAR ADC¡£

        ARM7TDMI内核£º功能强大的16/32位ARM7内核£¬集成126 kB闪存和SRAM内存£¬运行用户代码£¬用于配置和控制ADC£¬处理来自热敏电阻传感器的ADC转换通过UART/USB接口控制通信¡£

        UART£ºUART用作主机PC的通信接口¡£

        两个外部开关/?#30913;¥£?#26410;显示£©用于强制部件进入闪光启动模式¡£通过将DOWNLOAD保持为低电平并切换RESET开关£¬ADuC7122将进入引导模式而不是正常用户模式¡£在引导模式下£¬可以使用USB接口通过I2CWSD工具重新编程内部闪存¡£

        BUF_VREF£º带隙参考还通过缓冲器连接到BUF_VREF1和BUF_VREF2引脚£¬这些引脚可用作?#20302;?#20013;其他电路的参考¡£这些引脚应连接至少0.1μF的电容£¬以降低噪声¡£

        电路中使用的热敏电阻为4.7kΩ电阻£¬型号为NCP18XM472¡£它采用0603表面贴装封装¡£图2电路中使用的热敏电阻在25°C时具有以下规格£ºß= 3500£¨ß参数描述电阻与温度的关系£©和电阻£¨R25£©=4.7kΩ¡£

        基于USB的温度传感器电路的设计

        图2£º采用ADuC7122实现的简单温度传感器电路¡£

        ADuC7122的USB接口采用FT232R UART转USB收发器实现£¬可转换USB直接向UART协议发送信号¡£

        除了图1所示的去耦之外£¬USB电缆本身应该有一个铁氧体£¬以增加EMI/RFI保护¡£该电路中使用的铁氧体磁珠是Taiyo Yuden£¬BK2125HS102-T£¬在100 MHz时阻抗为1,000Ω¡£

        电路必须在具有大面积接地平面的多层PC板上构建¡£必须使用适当的布局£¬接地和去耦技术来实现最佳?#38405;Ü¡?/p>

        图2中的输入热敏电阻电路设计用于在0°C至90°C范围内进行精确的温度测量¡£请注意£¬此?#20302;?#19981;包含温度校准¡£该电路包含一个简单的热敏电阻电路£¬不包含电路线性化¡£如果该电路采用线性化技术£¬它可以在更宽的温度范围内工作;然而£¬这会降低传感器的分辨率¡£

        图2中的电路设置为分压器配置¡£这将允许我们使用以下公式将ADC结果D转换为RTH£¨热敏电阻£©电阻的测量值£º

        一旦计算出热敏电阻的电阻£¬就可以使用Steinhart-Hart方程确定当前的温度传感器¡£ Steinhart-Hart方程的简化ß参数变化的传统形式为£º

        基于USB的温度传感器电路的设计

        其中£º

        T2 =未知温度V1 =298Kβ=热敏电阻@ 298K或25°C的β参数¡£ β= 3500 R25 =热敏电阻@ 298K或25°C的电阻¡£ R25 =4.7kΩRTH=热敏电阻的电阻@未知温度£¬由上式计算得出容源电子网为你提供技术支持£¬本站网址£ºwww.qj5v.com

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