圖1中的電路專為使用 ADT7320同時(shí)測量3個(gè)K型熱電偶而設(shè)計(jì)，該器件是一款±0.25°C精度、16位數(shù)字SPI溫度傳感器。zyclxmzsw 　　熱電偶電壓測量 　　采用熱電偶連接器和濾波器作為熱電偶與AD7793 ADC之間的接口。每個(gè)連接器（J1、J2和J3）都直接與一組差分ADC輸入相連。AD7793輸入端的濾波器可在信號到達(dá)ADC的AIN （+）和AIN（?）輸入端之前降低任何熱電偶引腳上疊加的噪聲。AD7793集成片內(nèi)多路復(fù)用器、緩沖器和儀表放大器，可放大來自熱電偶測量結(jié)點(diǎn)的小電壓信號。 　　冷結(jié)測量 　　ADT7320精密16位數(shù)字溫度傳感器用于測量基準(zhǔn)結(jié)（冷結(jié)） 溫度，其精度在?20°C至+105°C溫度范圍內(nèi)可達(dá)±0.25°C。 ADT7320完全經(jīng)過工廠校準(zhǔn)，用戶無需自行校準(zhǔn)。它內(nèi)置一個(gè)帶隙溫度基準(zhǔn)源、一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)16位Σ-Δ型 ADC， 用來測量溫度并進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換， 分辨率為 0.0078°C。 　　AD7793和ADT7320均利用系統(tǒng)演示平臺 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，這兩個(gè)器件也可由微控制器控制。 　　圖2. EVAL-CN0172-SDPZ電路評估板 　　圖2顯示帶有3個(gè)K型熱電偶連接器的EVAL-CN0172-SDPZ 電路評估板，AD7793 ADC， 和ADT7320溫度傳感器安裝在獨(dú)立柔性印刷電路板（PCB）的兩塊銅觸點(diǎn)之間，用于基準(zhǔn)溫度測量。 　　圖3是安裝在獨(dú)立柔性PCB上ADT7320 的側(cè)視圖，該器件插在熱電偶連接器的兩個(gè)銅觸點(diǎn)之間。圖3中的柔性PCB更薄更靈活，比小型FR4類PCB更具優(yōu)勢。它允許將ADT7320巧妙地安裝在熱電偶連接器的銅觸點(diǎn)之間，以盡量降低基準(zhǔn)結(jié)和ADT7320之間的溫度梯度。 　　圖3. 安裝在柔性PCB上ADT7320的側(cè)視圖 　　小而薄的柔性PCB還能使ADT7320快速響應(yīng)基準(zhǔn)結(jié)的溫度變化。 圖4顯示ADT7320的典型熱響應(yīng)時(shí)間。 　　圖4.ADT7320典型熱響應(yīng)時(shí)間 　　本解決方案較為靈活，允許使用其它類型的熱電偶，如J型或T型。本電路筆記中，選擇K型是考慮到其更受歡迎。實(shí)際選用的熱電偶具有裸露 。測量結(jié)位于探頭壁（probe wall）之外，暴露在目標(biāo)介質(zhì)中。 　　采用裸露 的優(yōu)勢在于，它能提供 的熱傳導(dǎo)率、具有快的響應(yīng)時(shí)間，并且成本低、重量輕。不足之處是容易受到機(jī)械損壞和腐蝕的影響。因此，不適合用于惡劣環(huán)境。但在需要快速響應(yīng)時(shí)間的場合下，裸露 是 選擇。若在工業(yè)環(huán)境中使用裸露 ，則可能需對信號鏈進(jìn)行電氣隔離。可使用數(shù)字隔離器達(dá)到這一目的 （見 　　不同于傳統(tǒng)的熱敏電阻或電阻式溫度檢測器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解決方案，無需在電路板裝配后進(jìn)行多點(diǎn)校準(zhǔn)，也不會因校準(zhǔn)系數(shù)或線性化程序而消耗處理器或內(nèi)存資源。它在3.3 V電源下工作時(shí)的典型功耗僅為700μW，避免了會降低傳統(tǒng)電阻式傳感器解決方案精度的自發(fā)熱問題。 　　精密溫度測量指南 　　下列指南可確保ADT7320地測量基準(zhǔn)結(jié)溫度。 　　電源： 如果ADT7320 從開關(guān)電源供電，可能產(chǎn)生50 kHz以上的噪聲，從而影響溫度精度。為了防止此缺陷，應(yīng)在電源和VDD. 之間使用RC濾波器。所用元件值應(yīng)仔細(xì)考慮，確保電源噪聲峰值小于1 mV 　　去耦： ADT7320必須在盡可能靠近 VDD 的地方安裝去耦電容，以確保溫度測量的精度。使用諸如0.1μF高頻陶瓷類型的去耦電容。此外，還應(yīng)使用一個(gè)低頻去耦電容與高頻陶瓷電容并聯(lián)，如10μF 至 50 μF 鉭電容。 　　 熱傳導(dǎo)： 塑料封裝和背面的裸露焊盤（GND）是基準(zhǔn)結(jié)至ADT7320的主要熱傳導(dǎo)路徑。由于銅觸點(diǎn)與ADC輸入相連，本應(yīng)用中無法連接背面的焊盤，因?yàn)檫@樣做會影響 ADC輸入的偏置。 　　精密電壓測量指南 　　下列指南可確保AD7793地測量熱電偶測量結(jié)電壓。 　　去耦：AD7793必須在盡可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安裝去耦電容，以確保電壓測量的精度。應(yīng)將0.1 μF陶瓷電容與 10 μF鉭電容并聯(lián)，將AVDD去耦到GND。此外，應(yīng)將0.1 μF 陶瓷電容與10 μF鉭電容并聯(lián)，將DVDD去耦到GND。 更多有關(guān)接地、布局和去耦技巧的討論，請參考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 　　濾波：AD7793的差分輸入用于熱電偶線路上的大部分共模噪聲。例如，將組成差分低通濾波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可熱電偶引腳上可能存在的疊加噪聲。C1和C2電容提供額外的共模濾波。由于輸入ADC 的AIN（+）和AIN（?）均為模擬差分輸入，因此，模擬調(diào)制器中的多數(shù)電壓均為共模電壓。AD7793的出色共模抑制（100 dB小值）進(jìn)一步了這些輸入信號中的共模噪聲。 　　本方案解決的其它難題 　　下文總結(jié)了本解決方案是如何解決前文提到的其它熱電偶相關(guān)難題。 　　熱電偶電壓放大：熱電偶輸出電壓隨溫度的變化幅度只有每度幾μV。本例中所用的常見K型熱電偶變化幅度為41μV/°C。這種微弱的信號在ADC轉(zhuǎn)換前需要較高的增益級。 AD7793內(nèi)部可編程增益放大器（PGA）能夠提供的 增益為128。本解決方案中的增益為16，允許AD7793通過內(nèi)部基準(zhǔn)電壓源運(yùn)行內(nèi)部滿量程校準(zhǔn)功能。 　　熱電偶的非線性校正：AD7793在寬溫度范圍（–40°C至 +105°C）內(nèi)具有出色的線性度，不需要用戶校正或校準(zhǔn)。為了確定實(shí)際熱電偶溫度，必須使用美國 標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院（NIST）所提供的公式將參考溫度測量值轉(zhuǎn)換成等效熱電電壓。此電壓與AD7793測量的熱電偶電壓相加，然后再次使用NIST公式將兩者之和再轉(zhuǎn)換回?zé)犭娕紲囟?。另一種方法涉及查找表的使用。然而，若要獲得同樣的精度，查找表的大小可能有較大不同，這就需要主機(jī)控制器為其分配額外的存儲資源。所有處理均通過EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以軟件方式完成。 　　欲查看完整原理圖和EVAL-CN0172-SDPZ的布局，請參見 CN-0172設(shè)計(jì)支持包： 　　常見變化 　　對于精度要求較低的應(yīng)用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC對于基準(zhǔn)溫度測量，可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 數(shù)字溫度傳感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。

zyclxmzsw 　　張亞鋒(1993-)，男，工程師，研究方向：無線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)和時(shí)間服務(wù)器。 　　摘要：本文主要介紹了WIFI模塊在儀器儀表中的應(yīng)用。加入了SD2431ALPI模塊的儀器儀表通過連接無線路由器可以實(shí)現(xiàn)與APP或PC端的通信。在此局域網(wǎng)內(nèi)，通過軟件系統(tǒng)控制儀器儀表進(jìn)行測量操作，并將測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)返回端或PC端。該設(shè)計(jì)使得工業(yè)測量更加智能和便捷。 　　引言 　　無線網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為工業(yè)智能化、生活便捷化不可缺少的組成部分，也是未來科技發(fā)展的趨勢。而頻率測量是電子工業(yè)中極其重要的一步，普通的頻率計(jì)測量和記錄數(shù)據(jù)操作很繁瑣，使用了WIFI模塊SD2431ALPI的頻率計(jì)可以在PC端或移動端通過軟件遠(yuǎn)程控制頻率計(jì)進(jìn)行測量，實(shí)時(shí)記錄測量數(shù)據(jù)，繪制時(shí)間頻率變化曲線，更好地對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和評估。 　　1 WIFI模塊SD2431ALPI 　　1.1 模塊簡介 　　SD2431ALPI是一種具有內(nèi)置WIFI網(wǎng)絡(luò)校時(shí)電路、晶振、I2C串行接口的高精度實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，MCU可使用該接口通過6位地址來尋址讀寫片內(nèi)64字節(jié)的數(shù)據(jù)，還可以通過該接口來收發(fā)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。該模塊內(nèi)置充電電池，在電池充滿電的情況下可保證內(nèi)部時(shí)鐘運(yùn)行時(shí)間超過半年，累計(jì)電量超過550mAh，電池使用壽命為5～8年。 　　1.2 SD2431ALPI硬件實(shí)現(xiàn) 　　(1)參考電路如圖1所示; 　　(2)SD2431ALPI管腳功能表如表1所示。 　　1.3 SD2431ALPI時(shí)鐘功能 　　MCU通過I2C接口讀取SD2431ALPI內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘數(shù)據(jù)。SD2431ALPI在無網(wǎng)絡(luò)校時(shí)的情況下，時(shí)鐘精度為±5ppm(在25±1℃下)，即年誤差小于2.5分鐘;SD2431ALPI在有網(wǎng)絡(luò)的情況下，可通過內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)校時(shí)功能，保證時(shí)鐘誤差為100ms，能滿足一些對時(shí)鐘精度要求較高且不希望人工校時(shí)的場合;建議每天對SD2431ALPI進(jìn)行一次網(wǎng)絡(luò)校時(shí)。 　　SD2431ALPI通過連接香港天文臺服務(wù)器Daytime端口獲得標(biāo)準(zhǔn)UTC時(shí)間。本模塊的Daytime服務(wù)是基于TCP的應(yīng)用，服務(wù)器在TCP端口號13偵聽，一旦有連接建立就返回ASCII形式的日期和時(shí)間數(shù)據(jù)，在傳送完之后關(guān)閉連接。SD2431ALPI收到時(shí)間數(shù)據(jù)之后檢測字符串是否有“UTC”以判斷時(shí)間格式是否準(zhǔn)確。然后將時(shí)間信息轉(zhuǎn)換成RTC芯片識別的格式對SD2431ALPI內(nèi)部時(shí)間進(jìn)行校正。 　　2 SD2431ALPI的軟件設(shè)計(jì) 　　2.1 SD2431ALPI配置指令 　　開啟I2C總線之后，首先打開WIFI模塊的網(wǎng)絡(luò)傳輸功能(SD2431ALPI內(nèi)部無線網(wǎng)絡(luò)功能的器件地址是0x74)，配置指令如圖2。 　　接著配置需要連接的SSID(無線接入點(diǎn)名稱)與密碼，用戶在不更改SSID與密碼的情況下只需配置一次網(wǎng)絡(luò)連接指令信息。配置指令如圖3所示。 　　識別碼“U”后面?zhèn)鬏擲SID與密碼，例如：+U“ABC”，“12345678”。下一步，需要配置無線的傳輸協(xié)議類型。與網(wǎng)絡(luò)連接的配置類似，配置指令如圖4所示。 　　傳輸?shù)母袷绞窍葌鲄f(xié)議類型(UDP/TCP)，再傳輸IP地址， 傳輸端口號。只有網(wǎng)絡(luò)傳輸配置的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型(UDP/TCP)與IP地址需要使用引號引起來，而端口號不需要使用引號。傳輸方式、IP地址、端口號需要使用逗號隔開。例如：“TCP”，“172.27.35.4”，8080，即網(wǎng)絡(luò)協(xié)議類型為：TCP協(xié)議，IP地址為：172.27.35.4，傳輸端口號為：8080。 　　2.2 SD2431ALPI與MCU的通信 　　(1)SD2431ALPI與MCU的通信流程圖如圖5所示。