概述

在工業(yè)自動(dòng)化控制過(guò)程中，溫度測(cè)量已成為必不可少的重要指標(biāo)。本文主要介紹基于SD25F101芯片實(shí)現(xiàn)的通用溫度變送器方案，可支持兩線制4-20mA、三線制0-5V，三線制0-10V輸出，方案及配套調(diào)試工具可支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多種通信調(diào)試方式選擇，能夠檢測(cè)、調(diào)理和處理市場(chǎng)主流的溫度傳感器如熱電阻RTD的PT100/PT1000/Cu、熱電偶TC的K/E/S/B/J/T/R/N、以及電阻和電壓等輸入信號(hào)。實(shí)現(xiàn)非線性溫度信號(hào)的線性化處理、熱電偶冷端補(bǔ)償、量程遷移及標(biāo)定等，系統(tǒng)綜合精度達(dá)到0.1%以內(nèi)。

SD25F101為溫度變送器解決方案的主芯片，可選擇不同的傳感器輸入類型，并優(yōu)化了電流環(huán)輸出噪聲、系統(tǒng)測(cè)量精度等。同時(shí)提供相關(guān)配套工具，包括APP調(diào)試工具、基于PC端校準(zhǔn)標(biāo)定工具等，更方便于生產(chǎn)測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品調(diào)試等。

功能指標(biāo)

l 信號(hào)輸入：

熱電阻(RTD)：PT100, PT1000, Cu50

熱電偶(TC)：K, E, S, B, J, T, R, N

電阻：RES1(0-400R),RES2(0-4000R)

電壓：mV(0-100mV)

傳感器檢測(cè)：開(kāi)路、短路

冷端類型：內(nèi)部溫度傳感器、NTC（冷端支持關(guān)閉）

l 輸出：

輸出方式：兩線制4-20mA， 三線制0-5V， 三線制0-10V

輸出精度：優(yōu)于0.1% F.S（分辨率<1uA）

l 組態(tài)設(shè)置：

支持分度號(hào)、單位、阻尼、量程、精度設(shè)置

l 在線調(diào)整：

支持組態(tài)參數(shù)、模擬量輸出的在線修調(diào)

l 冷端補(bǔ)償：

補(bǔ)償傳感器類型：

· 內(nèi)部溫度傳感器

· 外部NTC溫度傳感器（僅支持5K型號(hào)）

· 關(guān)閉

l 熱電阻接線方式：

兩線、三線、四線

l 電磁兼容：

符合GB/T18268工業(yè)設(shè)備應(yīng)用要求(IEC61326-1)

二

方案優(yōu)勢(shì)

SD25F101內(nèi)置24位高精度低噪聲模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（S-D ADC）、儀表放大器、低溫漂基準(zhǔn)、高精度16bits DAC、OP，非常適合RTD、TC等溫度傳感器應(yīng)用。內(nèi)置OP，可滿足熱電阻測(cè)量時(shí)兩線、三線、四線比例接法。內(nèi)置溫度傳感器，可做熱電偶測(cè)量冷端補(bǔ)償使用，補(bǔ)償精度0.5℃。支持外部基準(zhǔn)，適合熱電偶測(cè)量對(duì)溫漂敏感的應(yīng)用。內(nèi)置DSP，滿足非線性溫度信號(hào)的線性化處理、熱電偶冷端補(bǔ)償、量程遷移及標(biāo)定等。支持兩線制4-20mA、三線制0-5V，三線制0-10V輸出，滿足NE 43標(biāo)準(zhǔn)。

1多種傳感器類型

支持多種傳感器輸入，同一個(gè)硬件同時(shí)滿足熱電阻RTD (PT100, PT1000, Cu50、熱電偶TC（K, E, S, B, J, T, R, N）和普通電阻電壓信號(hào)的測(cè)量與變送輸出。支持傳感器開(kāi)短路檢測(cè)與熱電阻兩線、三線、四線接線方式切換。

2靈活的功能定義

支持組態(tài)、模擬量輸出調(diào)整等常用功能。組態(tài)功能可實(shí)現(xiàn)傳感器類型選擇、量程設(shè)置、阻尼設(shè)置和變送精度設(shè)置，變送精度可對(duì)傳感器信號(hào)進(jìn)行濾波，對(duì)抗干擾有一定幫助。組態(tài)調(diào)整、模擬量輸出調(diào)整和復(fù)測(cè)可實(shí)現(xiàn)儀表在線修調(diào)及驗(yàn)證。

復(fù)測(cè)，可查詢儀表的主變量、模擬量、百分比、冷端溫度信息。

3多種工具支持

提供多種工具幫助完成生產(chǎn)與調(diào)試需求。

PC端調(diào)試軟件

支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多種通信調(diào)試方式：

手機(jī)端APP

提供安卓手機(jī)端APP調(diào)試軟件，借助OTG與通信線實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。手機(jī)端APP界面如下：

自動(dòng)化標(biāo)定工具

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溫度傳感器自動(dòng)化標(biāo)定工具支持4-20mA 、0-10V、0-5V三種通信調(diào)試方式，集成電流電壓表，高精度溫度傳感器、計(jì)算機(jī)接口，配合PC上位機(jī)軟件的使用，根據(jù)需要勾選自動(dòng)化流程，可自動(dòng)化完成DAC校準(zhǔn)、多種傳感器信號(hào)標(biāo)定、儀表復(fù)測(cè)、參數(shù)配置和保存等步驟，中間數(shù)據(jù)顯示在上位機(jī)窗口中。

本工具支持1路儀表的同時(shí)校準(zhǔn)。

4產(chǎn)品方案應(yīng)用

基于SD25F101實(shí)現(xiàn)的溫度變送器，借助內(nèi)部的PGIA、ADC、OP、溫度傳感器等資源實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)，大大簡(jiǎn)化硬件電路的復(fù)雜度，提高產(chǎn)品的一致性。

以F101T-420溫度變送器板卡為例，根據(jù)一體化溫度變送器外形設(shè)計(jì)，支持市場(chǎng)主流的溫度傳感器應(yīng)用。

以F201T-HART溫度液晶表頭方案為例，液晶顯示和按鍵操作更方便用戶調(diào)試使用。

三總結(jié)

基于SD25F101實(shí)現(xiàn)的溫度變送器方案，測(cè)量精度高，可測(cè)量傳感器種類豐富，配套豐富的調(diào)試工具與自動(dòng)化工具，大大提高了方案的易用性，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。