UTI芯片在PT100数字化应用

温度测量系统legal应用

介绍

温度测量有大量的传感器。Pt100是著名的**传感器的精度和线性度。唯一的问题是需要益的高精度放大器，这大大增加了系统的成本。

在不降低精度的情况下降低整个系统成本的方法是采用UTI(通用传感器接口芯片)。这大大简化了传感器与微处理器之间的硬件接口。UTI将模拟信号转换为在逻辑层面可直接与微处理器输入兼容的脉冲序列。达到14bits几乎所有的应用程序都不需要精度使用昂贵的仪器使用放大器和其他模拟电路，包括模数转换。

而且在legalappllications在中间，需要进行特殊测量，以确保适当的系统功能。在提到的电路中，使用四线模式进行测量PT因此，所有寄生热电偶、导线电阻和系统错误源都被排除在外。同时，100Ohm三线模式测量大控制电阻。这样，程序操作规则就可以很容易地识别系统是否正常工作。

传感器

标准的Pt100传感器用作温度传感器。参考和控制应具有优异的温度和长期稳定性。

功能

图1中的电路板设计用于提供温度测量和legal应用程序。用四线模式测量温度，用三线模式测量控制电阻。结果是三线RS232接口传输给主机。可以使用UTI快速或慢速模式。

具体的电路描述

供电电压

系统的供电电压可达8V到30V之间。使用固定电压整流器MC7805为系统的数字部分提供必要的5V供电。模拟供电 5V它是通过数字电源的整流获得的。整个系统的功耗接近20mA。

模拟部分

从传感器信号模拟到数字的获取和模拟UTI实现的。电阻R1限制了通过Pt100传感器电流。显然，电流越大，灵敏度越高。但另一方面，传感器的自热效应也降低了系统的精度。这就是为什么需要在大信号和自热之间做出折衷。对一个200K/W(空气中)热敏电阻为0℃和2mA在电流下，自热引起的温度错误是80Mk。这是A级Pt初始精度的两倍。在5V供电时，获得2mA的电流要求R1等于2.1KΩ。在这种模式下，UTI的非线性优于150ppm。

数字部分

Microchip的PIC16C作为这项工作，73单芯片控制器20MHz时钟下测量系统的核心。成本很低，包装小，对这样的系统很有吸引力。它具有集成输入计时功能，大大简化了正确性UTI测量输出脉冲时序。这使得脉冲宽度测量时的分辨率达到200ns。UTI微处理器通用目的输出提供其他控制信号。

RS232接口

RS基于微控制器的232接口SCI子系统。The0-5VtoTS232levelstranslationisdonebyasinglesupplyMAX232interfacechip.Thestandardnon-returntozerostandardisused,传输率为19200波特，没有奇偶校正，一个停止位。

消除EMC问题

低功耗本身导致了电磁兼容性问题。隔离电容器完成了对电源线干扰的抑制。铁氧体磁珠可以安装在电源线上，以进一步减少。模拟电源部分与数字电源部分用低通滤波器隔离。PCB板上的所有连接都尽可能短，以减少天线效应。固定地层防止电流循环。

时钟发生器提供高频信号，这就是为什么振荡器总是被放置在离微处理器时钟引脚越近的地方。进一步减少电磁辐射的方法是用地层包围时钟引线。

程序运算法则

下图显示了系统软件的流程图

程序分为两个主要部分-PC通信程序和测量程序

PC通信程序：这部分程序负责PC通过RS通信232接口。SCI不允许中断连接。

测量程序：UTI基于不同状态的测量PIC16C输入获取功能73。当信号上升时，16-bit数值timer被寄存在16-bit在寄存器中，程序从寄存器中读取。当每个溢出中断时，这16-bit的timer和另外一个8-bitsell在软件中叠加后，创建4位counter。AdedicatedsoftwarelogicisimplementedinordertoeliminatetheproblemofeventuallychangingthissellbetweenreadingthehardwareCaptureregisterandthis“Mostsignificantbyte”ofthetimer。

允许计时器溢出中断，其功能是添加此*重要字节sell以得到一个24-bit的timer系统。

系统表现

量化过程错误如下：

快速模式：

-电阻-*小数字接近6500，这意味着高于12-bit量化精度(5MHz时钟)

慢速模式：

-电阻-*小数字接近5万，这意味着高于15-bit量化精度(5MHz时钟)

快速模式下的标准差为0.慢速模式下014%的标准差为0.003(100个测量结果)。

结论

UTI的使用为在**同时测量温度**可以测量已知电阻值的控制电阻。legal应用它提供了可能性。使用它。UTI大大简化了传感器与微处理器的接口连接。通过去除昂贵的模拟元件，不牺牲传感器的精度，*最终降低了系统总成本。

PCB布线