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图1中的电路专为使用 ADT7320同时测量3个K型热电偶而设计，该器件是一款±0.25°C精度、16位数字SPI温度传感器。zyclxmzsw 热电偶电压测量 采用热电偶连接器和滤波器作为热电偶与AD7793 ADC之间的接口。每个连接器（J1、J2和J3）都直接与一组差分ADC输入相连。AD7793输入端的滤波器可在信号到达ADC的AIN （+）和AIN（?）输入端之前降低任何热电偶引脚上叠加的噪声。AD7793集成片内多路复用器、缓冲器和仪表放大器，可放大来自热电偶测量结点的小电压信号。 冷结测量 ADT7320精密16位数字温度传感器用于测量基准结（冷结） 温度，其精度在?20°C至+105°C温度范围内可达±0.25°C。 ADT7320完全经过工厂校准，用户无需自行校准。它内置一个带隙温度基准源、一个温度传感器和一个16位Σ-Δ型 ADC， 用来测量温度并进行数字转换， 分辨率为 0.0078°C。 AD7793和ADT7320均利用系统演示平台 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，这两个器件也可由微控制器控制。 图2. EVAL-CN0172-SDPZ电路评估板 图2显示带有3个K型热电偶连接器的EVAL-CN0172-SDPZ 电路评估板，AD7793 ADC， 和ADT7320温度传感器安装在独立柔性印刷电路板（PCB）的两块铜触点之间，用于基准温度测量。 图3是安装在独立柔性PCB上ADT7320 的侧视图，该器件插在热电偶连接器的两个铜触点之间。图3中的柔性PCB更薄更灵活，比小型FR4类PCB更具优势。它允许将ADT7320巧妙地安装在热电偶连接器的铜触点之间，以尽量降低基准结和ADT7320之间的温度梯度。 图3. 安装在柔性PCB上ADT7320的侧视图 小而薄的柔性PCB还能使ADT7320快速响应基准结的温度变化。 图4显示ADT7320的典型热响应时间。 图4.ADT7320典型热响应时间 本解决方案较为灵活，允许使用其它类型的热电偶，如J型或T型。本电路笔记中，选择K型是考虑到其更受欢迎。实际选用的热电偶具有裸露 。测量结位于探头壁（probe wall）之外，暴露在目标介质中。 采用裸露 的优势在于，它能提供 的热传导率、具有快的响应时间，并且成本低、重量轻。不足之处是容易受到机械损坏和腐蚀的影响。因此，不适合用于恶劣环境。但在需要快速响应时间的场合下，裸露 是 选择。若在工业环境中使用裸露 ，则可能需对信号链进行电气隔离。可使用数字隔离器达到这一目的 （见 不同于传统的热敏电阻或电阻式温度检测器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解决方案，无需在电路板装配后进行多点校准，也不会因校准系数或线性化程序而消耗处理器或内存资源。它在3.3 V电源下工作时的典型功耗仅为700μW，避免了会降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。 精密温度测量指南 下列指南可确保ADT7320地测量基准结温度。 电源： 如果ADT7320 从开关电源供电，可能产生50 kHz以上的噪声，从而影响温度精度。为了防止此缺陷，应在电源和VDD. 之间使用RC滤波器。所用元件值应仔细考虑，确保电源噪声峰值小于1 mV 去耦： ADT7320必须在尽可能靠近 VDD 的地方安装去耦电容，以确保温度测量的精度。使用诸如0.1μF高频陶瓷类型的去耦电容。此外，还应使用一个低频去耦电容与高频陶瓷电容并联，如10μF 至 50 μF 钽电容。 热传导： 塑料封装和背面的裸露焊盘（GND）是基准结至ADT7320的主要热传导路径。由于铜触点与ADC输入相连，本应用中无法连接背面的焊盘，因为这样做会影响 ADC输入的偏置。 精密电压测量指南 下列指南可确保AD7793地测量热电偶测量结电压。 去耦：AD7793必须在尽可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安装去耦电容，以确保电压测量的精度。应将0.1 μF陶瓷电容与 10 μF钽电容并联，将AVDD去耦到GND。此外，应将0.1 μF 陶瓷电容与10 μF钽电容并联，将DVDD去耦到GND。 更多有关接地、布局和去耦技巧的讨论，请参考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 滤波：AD7793的差分输入用于热电偶线路上的大部分共模噪声。例如，将组成差分低通滤波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可热电偶引脚上可能存在的叠加噪声。C1和C2电容提供额外的共模滤波。由于输入ADC 的AIN（+）和AIN（?）均为模拟差分输入，因此，模拟调制器中的多数电压均为共模电压。AD7793的出色共模抑制（100 dB小值）进一步了这些输入信号中的共模噪声。 本方案解决的其它难题 下文总结了本解决方案是如何解决前文提到的其它热电偶相关难题。 热电偶电压放大：热电偶输出电压随温度的变化幅度只有每度几μV。本例中所用的常见K型热电偶变化幅度为41μV/°C。这种微弱的信号在ADC转换前需要较高的增益级。 AD7793内部可编程增益放大器（PGA）能够提供的 增益为128。本解决方案中的增益为16，允许AD7793通过内部基准电压源运行内部满量程校准功能。 热电偶的非线性校正：AD7793在宽温度范围（–40°C至 +105°C）内具有出色的线性度，不需要用户校正或校准。为了确定实际热电偶温度，必须使用美国 标准技术研究院（NIST）所提供的公式将参考温度测量值转换成等效热电电压。此电压与AD7793测量的热电偶电压相加，然后再次使用NIST公式将两者之和再转换回热电偶温度。另一种方法涉及查找表的使用。然而，若要获得同样的精度，查找表的大小可能有较大不同，这就需要主机控制器为其分配额外的存储资源。所有处理均通过EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。 欲查看完整原理图和EVAL-CN0172-SDPZ的布局，请参见 CN-0172设计支持包： 常见变化 对于精度要求较低的应用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC对于基准温度测量，可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 数字温度传感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。
zyclxmzsw 张亚锋(1993-)，男，工程师，研究方向：无线网络通信系统和时间服务器。 摘要：本文主要介绍了WIFI模块在仪器仪表中的应用。加入了SD2431ALPI模块的仪器仪表通过连接无线路由器可以实现与APP或PC端的通信。在此局域网内，通过软件系统控制仪器仪表进行测量操作，并将测量数据实时返回端或PC端。该设计使得工业测量更加智能和便捷。 引言 无线网络已经成为工业智能化、生活便捷化不可缺少的组成部分，也是未来科技发展的趋势。而频率测量是电子工业中极其重要的一步，普通的频率计测量和记录数据操作很繁琐，使用了WIFI模块SD2431ALPI的频率计可以在PC端或移动端通过软件远程控制频率计进行测量，实时记录测量数据，绘制时间频率变化曲线，更好地对测试数据进行分析和评估。 1 WIFI模块SD2431ALPI 1.1 模块简介 SD2431ALPI是一种具有内置WIFI网络校时电路、晶振、I2C串行接口的高精度实时时钟模块，MCU可使用该接口通过6位地址来寻址读写片内64字节的数据，还可以通过该接口来收发网络数据。该模块内置充电电池，在电池充满电的情况下可保证内部时钟运行时间超过半年，累计电量超过550mAh，电池使用寿命为5～8年。 1.2 SD2431ALPI硬件实现 (1)参考电路如图1所示; (2)SD2431ALPI管脚功能表如表1所示。 1.3 SD2431ALPI时钟功能 MCU通过I2C接口读取SD2431ALPI内部实时时钟数据。SD2431ALPI在无网络校时的情况下，时钟精度为±5ppm(在25±1℃下)，即年误差小于2.5分钟;SD2431ALPI在有网络的情况下，可通过内部的网络校时功能，保证时钟误差为100ms，能满足一些对时钟精度要求较高且不希望人工校时的场合;建议每天对SD2431ALPI进行一次网络校时。 SD2431ALPI通过连接香港天文台服务器Daytime端口获得标准UTC时间。本模块的Daytime服务是基于TCP的应用，服务器在TCP端口号13侦听，一旦有连接建立就返回ASCII形式的日期和时间数据，在传送完之后关闭连接。SD2431ALPI收到时间数据之后检测字符串是否有“UTC”以判断时间格式是否准确。然后将时间信息转换成RTC芯片识别的格式对SD2431ALPI内部时间进行校正。 2 SD2431ALPI的软件设计 2.1 SD2431ALPI配置指令 开启I2C总线之后，首先打开WIFI模块的网络传输功能(SD2431ALPI内部无线网络功能的器件地址是0x74)，配置指令如图2。 接着配置需要连接的SSID(无线接入点名称)与密码，用户在不更改SSID与密码的情况下只需配置一次网络连接指令信息。配置指令如图3所示。 识别码“U”后面传输SSID与密码，例如：+U“ABC”，“12345678”。下一步，需要配置无线的传输协议类型。与网络连接的配置类似，配置指令如图4所示。 传输的格式是先传协议类型(UDP/TCP)，再传输IP地址， 传输端口号。只有网络传输配置的网络协议类型(UDP/TCP)与IP地址需要使用引号引起来，而端口号不需要使用引号。传输方式、IP地址、端口号需要使用逗号隔开。例如：“TCP”，“172.27.35.4”，8080，即网络协议类型为：TCP协议，IP地址为：172.27.35.4，传输端口号为：8080。 2.2 SD2431ALPI与MCU的通信 (1)SD2431ALPI与MCU的通信流程图如图5所示。
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