多路高精度热电偶采集板研制
第28卷第1期2011年1月
机电工程
Journal of Mechanical ＆Electrical Engineering
Vol．28No．1Jan．2011
收稿日期：2010－06－09
作者简介：袁建挺（1986－），男，浙江慈溪人，主要从事智能仪表与控制装置，嵌入式系统方面的研究．E-mail ：yuanouwen@sina．com 通信联系人：姜周曙，男，教授，硕士生导师．E-
mail ：jzs@hdu．edu．cn 多路高精度热电偶采集板研制
袁建挺，姜周曙*
，黄国辉
（杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018）
摘要：为了满足工业应用现场多点测温的需求，研制了16路热电偶高精度数据采集板。选取ADI 公司的高性能芯片AD μC834作为主芯片，利用其片上24位∑-Δ型A /D 、外部高精度参考电压模块，结合信号调理电路和下位机软件的设计，实现了高精度数据采集。采用多路转换芯片，可实现了16路采集通道间的切换。采用热电阻PT100传感器采集热电偶冷端温度实现冷端补偿。实验结果表明，该采集板具有多通道、精度高、成本低、测温范围宽、操作简单等优点。关键词：AD μC834；热电偶；16路；冷端补偿；高精度中图分类号：TH811；TP274
文献标志码：A
文章编号：1001－4551（2011）01－0087－03
Development of multi-channel high-accuracy thermocouple acquisition-board
YUAN Jian-ting ，JIANG Zhou-shu ，HUANG Guo-hui
（School of Automation ，Hangzhou Dianzi University ，Hangzhou 310018，China ）
Abstract ：In order to meet the requirement that industrial field need to measure lots of temperatures ，16-channels high-accuracy thermocou-ple acquisition-board was developed ，the AD μC834chip made by ADI Corporation was chased as main chip．By using the on-chip 24bit ∑-Δtype A /D ，external high-accuracy reference-voltage module ，combined with the rational design of signal conditioning circuit and MCU pro-gram ，the high-accuracy acquisition was realized．Multi-channel conversion chip could switch 16channels．To realize cold junction compen-sation ，thermal resistance PT100was used to acquire the cold-side temperature．The experiments show that the acquisition-board has the merits of multi-channel switch ，high-accuracy ，low cost ，wide metrical range of temperature ，simple operation ，etc．．Key words ：AD μC834；thermocouple ；16-channels ；cold junction compensation ；high-accuracy
0引言
随着工业的不断发展，测温技术越来越多地应用在化工、冶金、机械、食品等行业，在生产过程中有极其重要的地位。工业测温元件主要有热敏电阻、热电阻和热电偶等。热电偶作为工业上最常用的温度检测元件之一，它主要有测量精度高、测量范围广、构造简单、使用方便等特点。
很多工业现场都需测量多个温度点，为此，笔者研究开发了16路热电偶高精度采集板。该采集板采用了美国ADI 公司AD μC834芯片作主芯片，利用片上24位的∑-Δ型A /D 和外部高精度参考源，用热电阻
PT100传感器实现热电偶的冷端补偿，结合单片机程序的合理设计，可实现16路热电偶高精度采集。
1硬件电路设计
采集板选用的核心芯片是美国ADI 公司生产、内含
24位A /D 转换器的SoC 芯片—AD μC834。AD μC834是全集成的高性能数据采集系统，内部集成了200μA 恒流源和2路独立的高精度（16位和24位）∑-Δ型A /D ，体积小，功耗低，非常适用于各类智能仪表。AD μC834芯片有3个主要的优点：率先集成了精密ADC 、DAC 及快闪存储器于微转换器中，这一特点特别适合于测控系统和仪表；用RS232或一根口线实现
在线调试和在线编程的功能；兼容了8052内核
［1-2］。该芯片虽集成了内部参考源，但为提高采集精度选用了AD780作为高精度外部参考源，它能提供2．5V 参
考电压，
最大误差不超过1mV ［3-4］
。该采集板不仅可实现数字电源、模拟电源、通信电源间的隔离功能，也可实现控制信号隔离。采用金升阳公司生产的电源隔离模块实现电源隔离，AQY210S 光耦实现控制信号间的隔离。全隔离技术对于热电偶采集精度和单片机工作的稳定性和抗干扰性至关重要。
采集卡具有RS-232/RS-485总线通信方式，通过切换开关可以方便地选择总线。利用隔离DC /DC 电源模块单独供电，与单片机的通信利用三通道的磁耦数字隔离芯片ADuM1301作信号隔离，确保通信部分不受干扰。
采集板总体结构框图如图1所示
。
图1
采集板总体结构框图
热电偶传感器接到采集板通道的正负端，通过控制对应AQY210S 光耦选择通道进行数据采集，以实现16路采集通道的切换。毫伏信号通过滤波和保护电路后经过一个AD623组成的信号放大隔离电路，最后进入AD μC834的24位主A /D 中进行模/数转换。
为实现高精度温度采集，热电偶冷端温度测量用PT100传感器直接测温。通过控制相应的AQY210S 光耦选通PT100冷端温度测量通道进行冷端温度的采集。
为防止由于误操作引入大电压直接作用于单片机，在通道上设计了保护电路，主要由保险丝和TVS 、ESD 管组成。保险丝能够在通道电流输入过大的情况下自动烧断保护后续电路，而TVS 、ESD 管用于输入电压过大时保护单片机。
为了避免高低频噪声影响采集精度，提高采集板抗干扰性，
设计了滤波电路和仪表放大电路。滤波部分主要由磁珠和RC 滤波电路组成，磁珠能抑制高频噪声和尖峰干扰，还具有吸收静电脉冲的能力，RC 滤波电路能够抑制低频噪声和降低射频干扰。为消除输
入热电偶信号的共模噪声，采用AD623设计仪表放大［5-6］
。AD623，提供
了极好的随增益增大而增大的交流共模抑制比，保持最小的误差。MAX1720芯片为AD623提供了一个下摆幅负电压，上摆幅电压由AVDD 提供，使放大器具有有极宽的共模输入范围，
放大器的输出摆幅能达到电源的正负限。仪表放大电路如图2所示。
图2仪表放大电路
2
下位机软件设计
2．1
热电偶采集主程序设计
热电偶采集板主程序流程图如图3所示。函数首
先是初始化时钟，对AD μC834的A /D 进行校准，然后设置串口波特率，开串口中断和总中断。进入循环后
会等待发生串口中断将采集允许标志位置1，采集板开始采集热电偶数据并将数据发送到串口。
图3热电偶采集板主程序
2．2热电偶采集子程序设计
AD μC834主24位高精度∑-Δ型A /D 通道功能
框图如图4所示。
图4AD μC834∑-ΔADC 通道功能方框图
该A /D 通道具有缓冲器，可处理较高内阻的信号源。PGA 为增益可编程放大器，可配置A /D 满量程输入范围。∑-Δ调制器中的积分器用于量化噪声成形，可将噪声展宽到调制频率的一半
［7-10］
。A /D 的滤波器
·88·机电工程第28卷
是低通sin c 3
滤波器，可滤除由调制器引入的量化噪声。滤波器的转折频率和抽样数据输出速率（A /D 更新频率）可通过写入SF 滤波器控制字实现。
经研究发现热电偶采集精度与A /D 更新频率、A /D 量程和A /D 转换次数有关。A /D 更新频率越快，采集精度越低，但更新频率过慢，会导致采集时间过长；由于采集微小的热电偶毫伏信号，
A /D 量程不能过大，否则采集精度也会降低；ADC 不断对模拟输入信号进行变换，
sin c 3滤波器交替输出+Vo 和－Vo （Vo 代表通道的失调），这些失调由每两个数平均一次进行消除，模拟输入信号的每一次变换在ADC 此刻的两个输出数据中并不能够完全反映出来，但在紧接着的第3个输出数据中能够得到完全的响应，经过多次A /D 采样后的数据才是正确的。A /D 通道输入发生非连续的输入变化是ADC 建立时间如图5所示
。
图5输入发生同步变化后ADC 建立时间
最终设计的热电偶采集子程序流程图如图6所示。首先设置A /D 更新频率为19．79Hz ，然后通过控制光耦开关来进行通道选择，具体选择通道进行数据采集。接着通过PGA 进行量程选择后完成3次A /D 单次转换，最后将A /D 采集到的数据存放到单片机内存单元中
。
图6
热电偶采集子程序流程图
3采集板精度分析
由于PT100和热电偶都有非线性因素存在，需要
对PT100电阻/温度曲线和热电偶电势/温度曲线进行拟合，最大程度上逼近实际值。
实验过程如下：首先进行PT100电阻/温度曲线拟合。将实验用的PT100放入湖州双林信立仪表厂生产的RST-35A 制冷恒温槽中，以10?为单位递增调节恒温槽温度，采集板采集数据并记录采集电阻值，得到多组数据后计算得到相应温度对应的电阻平均值，然后利用拉格朗日插值法拟合出相应的PT100电阻/温度曲线。
其次进行热电偶电势/温度曲线拟合。将实验用的K 型热电偶放入RST-35A 制冷恒温槽中，将热电偶冷端延伸至另一个小恒温槽中并将小恒温槽温度设为10?。然后以10?为单位递增调节RST-35A 恒温槽温度，采集板采集数据并记录采集电势值，得到多组数据后计算得到相应温度对应的电势平均值，然后同样利用拉格朗日插值法拟合出相应的热电偶电势/温度曲线。
最后，将拟合出来的曲线函数应用到上位机软件处理采集值，将PT100置于空气中测量冷端温度，热电偶置于RST-35A 恒温槽温度，对应不同的真实温度值通过上位机软件就可得到采集板的采集值。得到采集板精度分析表如表1所示，其中真实值是RST-35A 恒温槽温度显示值。
表1
采集板精度分析表
采集值/（?）
真实值/（?）绝对误差/（?）相对误差/（?）
15．05034150．050343．35621．9964222－0．00358－0．16324．986725－0．0133－0．53235．00833350．008330．23851．00356510．003560．07065．00442650．004420．06871．9978572－0．00215－0．03084．9983385－0．00167－0．02092．9965993－0．00341－0．037
从图表中可以看到，采集板的温度测量偏差保持在?0．1?之内，相对误差保持在4?之内，热电偶采集板精度较高，
符合工业测控系统温度采集要求。4结束语
该16路热电偶高精度采集板软硬件已调试成功，
具有精度高、抗干扰性强、性价比高等诸多优点。该采集板符合工业高精度温度采集要求，具有良好的应用前
景。目前已成功应用于上海海事大学圆球导热系统、横管自然对流实验系统和上海交大热泵实验台中，运行情况良好。下一步要完成的工作是采用嵌入式技术将热电偶采集板和ARM 板结合，最终研发完成带显示、触摸功能的高精度热电偶采集仪。
（下转第114页）
·
98·第1期袁建挺，等：多路高精度热电偶采集板研制
同输入条件和控制对象的PID 控制系统响应曲线如图10（b ）所示，经比较可证明，模糊控制系统响应时间快，超调量小，比传统的PID 磨球机压力控制的效果要好
。
图10系统响应曲线
本研究进行偏心磨球和双自转磨球实验，并对两种控制系统的控制效果进行了比较，对比的双方所设定的上磨盘载荷相同，上下磨盘转速变化一致，磨削液材料浓度相同，所磨球来自同一批次。
在偏心磨球实验时，测得传统PID 控制系统下材料去除率为56μm /h 左右，平均球度为4．6μm ，而模糊控制系统下平均去除率为60μm /h 左右，平均球度为4．3μm ；在双自转磨球实验中，测得传统PID 控制系统下材料去除率为13μm /h 左右，平均球度为2．0μm ，而模糊控制系统下平均去除率为15μm /h 左右，平均球度为1．8μm
［11-13］
。
6结束语
经过仿真与实验证明，模糊策略的引入提高了材
料去除率，也改善了球度，由于系统响应较快，又达到了减少振动的效果，从而实现了提高加工效率和加工精度的目标，同时也延长了设备的使用寿命。参考文献（References ）：
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［编辑：李辉］
·411·机电工程第28卷
热电偶信号检测
热电偶信号检测 一、系统组成： 信号放大模块的放大倍数为125，当K型热电偶温度达到1000℃时，输出的电压接近40mv，放大125倍后，电压接近5V。调整的方法为：40mv对应5V输出。 二、电压采集校准参数的设定： 对热电偶的采集，首先是对热电偶输出的电压信号采集，由于热电偶输出的电压信号非常微弱，因此需要放大。采集系统采集到放大后的电压值，通过校准换算为热电偶的输出毫伏信号。 根据公式：工程量＝A+B*电压 由于采集板和调理模块S104都已经调零，所以A=0 当工程值＝40mv时，电压值＝5V，所以B=40/5000=0.008 这样就可以直接采集到mv信号。 软件操作方法： 主菜单\系统参数\通道属性配置\模拟量设置界面如下: 设定通道类型为K型热偶即可
三、低温补偿设定 在主菜单\系统参数\通道属性配置设置环境温度为当前环境温度，温度设定完成后，要求先退出程序，该参数只有进入程序才读取有效。 当正确设定环境温度后，当设定的通道类型为K型热偶时，就会自动增加该温度值。当设置通道类型为补偿K型热偶时，该参数不起作用。软件界面如下所示。 四、显示软件设定 在主菜单\显示\组合显示面板右击进行通道设置。
如上图所示，主菜单\显示\组合显示面板，显示组合面板，在组合面板上鼠标右击弹出菜单，选中顶层窗口，显示时自动显示等选项，并通过“定义显示格式及内容”进入设置功能，设置显示的行数与列数，并设置显示方式为块内平均值，设定各个通道的表示文字，就可以显示各个通道的结果了。 五、硬件连接及注意事项 在主菜单\显示\组合显示面板右击进行通道设置。 直流电源的＋15伏接S104的＋15伏电源；直流电源的－15伏接S104的－15伏电源；直流电源的地线接S104的AGND。 S104的AGND接采集系统的模拟地线。 S104的输出V1至V4分别接采集硬件的通道1至通道4。 热电偶的红端接S104相应通道的＋端，热电偶的非红端接S104相应通道的－端。 当用户采用补偿方式时，软件选用的通道类型应该为“补偿K型热偶” 注意事项： 1、外部电源千万不要接错，连接好并确认后才能通电。 2、采集硬件的地线要求与S104共地。
多路高精度热电偶采集板研制
第28卷第1期2011年1月 机电工程 Journal of Mechanical ＆Electrical Engineering Vol．28No．1Jan．2011 收稿日期：2010－06－09 作者简介：袁建挺（1986－），男，浙江慈溪人，主要从事智能仪表与控制装置，嵌入式系统方面的研究．E-mail ：yuanouwen@sina．com 通信联系人：姜周曙，男，教授，硕士生导师．E- mail ：jzs@hdu．edu．cn 多路高精度热电偶采集板研制 袁建挺，姜周曙* ，黄国辉 （杭州电子科技大学自动化学院，浙江杭州310018） 摘要：为了满足工业应用现场多点测温的需求，研制了16路热电偶高精度数据采集板。选取ADI 公司的高性能芯片AD μC834作为主芯片，利用其片上24位∑-Δ型A /D 、外部高精度参考电压模块，结合信号调理电路和下位机软件的设计，实现了高精度数据采集。采用多路转换芯片，可实现了16路采集通道间的切换。采用热电阻PT100传感器采集热电偶冷端温度实现冷端补偿。实验结果表明，该采集板具有多通道、精度高、成本低、测温范围宽、操作简单等优点。关键词：AD μC834；热电偶；16路；冷端补偿；高精度中图分类号：TH811；TP274 文献标志码：A 文章编号：1001－4551（2011）01－0087－03 Development of multi-channel high-accuracy thermocouple acquisition-board YUAN Jian-ting ，JIANG Zhou-shu ，HUANG Guo-hui （School of Automation ，Hangzhou Dianzi University ，Hangzhou 310018，China ） Abstract ：In order to meet the requirement that industrial field need to measure lots of temperatures ，16-channels high-accuracy thermocou-ple acquisition-board was developed ，the AD μC834chip made by ADI Corporation was chased as main chip．By using the on-chip 24bit ∑-Δtype A /D ，external high-accuracy reference-voltage module ，combined with the rational design of signal conditioning circuit and MCU pro-gram ，the high-accuracy acquisition was realized．Multi-channel conversion chip could switch 16channels．To realize cold junction compen-sation ，thermal resistance PT100was used to acquire the cold-side temperature．The experiments show that the acquisition-board has the merits of multi-channel switch ，high-accuracy ，low cost ，wide metrical range of temperature ，simple operation ，etc．．Key words ：AD μC834；thermocouple ；16-channels ；cold junction compensation ；high-accuracy 0引言 随着工业的不断发展，测温技术越来越多地应用在化工、冶金、机械、食品等行业，在生产过程中有极其重要的地位。工业测温元件主要有热敏电阻、热电阻和热电偶等。热电偶作为工业上最常用的温度检测元件之一，它主要有测量精度高、测量范围广、构造简单、使用方便等特点。 很多工业现场都需测量多个温度点，为此，笔者研究开发了16路热电偶高精度采集板。该采集板采用了美国ADI 公司AD μC834芯片作主芯片，利用片上24位的∑-Δ型A /D 和外部高精度参考源，用热电阻 PT100传感器实现热电偶的冷端补偿，结合单片机程序的合理设计，可实现16路热电偶高精度采集。 1硬件电路设计 采集板选用的核心芯片是美国ADI 公司生产、内含 24位A /D 转换器的SoC 芯片—AD μC834。AD μC834是全集成的高性能数据采集系统，内部集成了200μA 恒流源和2路独立的高精度（16位和24位）∑-Δ型A /D ，体积小，功耗低，非常适用于各类智能仪表。AD μC834芯片有3个主要的优点：率先集成了精密ADC 、DAC 及快闪存储器于微转换器中，这一特点特别适合于测控系统和仪表；用RS232或一根口线实现
数据采集系统
湖南工业大学科技学院 毕业设计（论文）开题报告 （2012届） 教学部：机电信息工程教学部 专业：电子信息工程 学生姓名：肖红杰 班级： 0801 学号 0812140106 指导教师姓名：杨韬仪职称讲师 2011年12 月10 日
题目：基于单片机的数据采集系统的控制器设计 1.结合课题任务情况，查阅文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述。 近年来，数据采集及其应用技术受到人们越来越广泛的关注，数据采集系统在各行各业也迅速的得到应用。如在冶金、化工、医学、和电器性能测试等许多场合需要同时对多通道的模拟信号进行采集、预处理、暂存和向上位机传送、再由上位机进行数据分析和处理，信号波形显示、自动报表生成等处理，这些都需要数据采集系统来完成。但很多数据采集系统存在功能单一、采集通道少、采集速率低、操作复杂、并且对操作环境要求高等问题。人们需要一种应用范围广、性价比高的数据采集系统，基于单片机的数据采集系统具有实现处理功能强大、处理速度快、显示直观，性价比高、应用广泛等特点，可广泛应用于工业控制、仪器、仪表、机电一体化，智能家居等诸多领域。总之，无论在那个应用领域中，数据采集与处理越及时，工作效率就超高，取得的经济效益就越大。 数据采集系统的任务，就是采集传感器输出的模拟信号转换成计算机能识别的信号，并送入计算机，然后将计算得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监测，其中一些数据还将被生产过程中的计算机控制系统用来控制某些物理量。 数据采集系统的市场需求量大，特别是随着技术的发展，可用数据器为核心构成一个小系统,而目前国内生产的主要是数据采集卡，存在无显示功能、无记忆存储功能等问题，其应用有很大的局限性，所以开发高性能的，具有存储功能的数据采集产品具有很大的市场前景。 随着电子技术的迅速发展，，一些高性能的电子芯片不断推出，为我们进行电子系统设计提供的更多的选择和更多的方便，单片机具有体积小、低功耗、使用方便、处理精度高、性价比高等优点，这些都使得越来越广泛的选用单片机作为数据采集系统的核心处理器。一些高性能的A/D转换芯片的出现也为数据采集系统的设计提供了更多的方便，无论是采集精度还是采样速度都比以前有了较大的提高。其中一些知名的大公司如MAXIM公司、TI公司、ADI公司都有推出性能比效突出的 A/D转换芯片，这些芯片普通具有低功耗、小尺寸的特点，有些芯片还具有多通道的同步转换功能。这些芯片的出现，不仅因为芯片价格便宜，能够降低系统设计的成本，而且可以取代以前繁琐的设计方法，提高系统的集成度。 数据采集器是目前工业控制中应用较多的一类产品，数据采集器的研制已经相当成熟，而且数据采集器的各类不断增多，性能越来越好，功能也越来越强大。 在国外，数据采集器已发展的相当成熟，无论是在工业领域，还是在生活中的应用，比如美国FLUKE公司的262XA系列数据采集器是一种小型、便携、操作简单、使用灵活的数据采集器，它既可单独使用又可和计算机连接使用，它具有多种测量
基于EP2C5T144C8的高速多路数据采集系统
基于EP2C5T144C8的高速多路数据采集系统 王剑 （长江大学计算机学院，荆州，434023） 摘要：针对传统工业测控领域里的主控制器的不足，提出一种基于FPGA芯片EP2C5T144C8的高速多路数据采集系统。该系统采集主频高，功耗低，全部控 制逻辑由硬件完成，可同时采集处理扩展64通道数据。 关键词：FPGA 多路数据采集 VHDL 数据采集在测控领域里有广泛的应用 ,它已成为计算机测控系统的一个重要的环节 ,尤其在设备故障监测系统中 ,由于各种设备的结构复杂 ,运动形式多种多样 ,发生故障的可能部位很难确定 ,因此我们需要从设备的各个部位来提取大量的、连续的数据作为设备状态的信息 ,以此来分析、判断设备是否存在故障 ,这就需要高速、高性能的数据采集系统来保证采集到的数据的实时性；同时 ,我们需要对同一设备的不同位置的信号进行同步采集 ,并借助一些手段来提取特征 (例如绘制轴心轨迹图 )以判断设备的运行状态。传统的数据采集系统设计中 ,通常采用单片机或 DSP作为主控制器来控制 ADC、存储器及其他相关的外围电路来工作[1]。 但是这些传统的设计中都存在着一些不足,单片机的时钟频率较低且通过软件编程来实现数据采集 ,难以实现高速、高性能、多通道数据采集系统的要求；DSP虽然速度快 ,但是它更擅长处理复杂的数学运算 ,对于数采系统要求的简单高速的读写操作来说 ,是一种资源的浪费。而 FPGA(现场可编程门阵列 )在高速数据采集上具有更大的优点 ,FPGA体积小、功耗低、时钟频率高、内部延时小、全部控制逻辑由硬件完成 ,另外编程配置灵活、开发周期短、利用硬件描述语言来编程,可实现程序的并行执行、这将会大大提高系统的性能[2]。 1 系统工作原理 采集系统上电后，由静态存储器 EPC1将固化在其中的数字逻辑电路映射到 FPGA器件EP2C5T144C8中，从而使 FPGA器件EP2C5T144C8成为真正意义上的控制核心。然后FPGA 控制模拟选择开关进行通道选择，并控制 8位高速模数转换器 TLC549进行模拟电压的采集，将采集到的实时数据存储到外置RAM中，然后将实时数据读取出来，通过串口传送给上位机，数据也能通过数码管实时显示。图1是系统总体结构框图。 基金项目：湖北省教育厅重点项目（D2*******），湖北省教育厅指导性项目（B20121203） 作者简介：王剑，男，硕士，讲师，主要从事嵌入式系统和信号采集处理方面的教学和研究。 通信地址：湖北省荆州市南环路1号长江大学计算机学院434023
高精度高自动化电压数据采集系统实现方案
青岛农业大学 大学生创新教育立项方案 项目名称高精度高自动化电压数据采集系统 申请人陈昌栋 专业班级通信工程09级2班 指导教师李言照李吉忠 申请日期 2011 年 10 月 28 日
一、人员结构： 项目人员情况 项目主持人 姓名 性 别 年 龄 学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作陈昌栋男22 理学与信 息科学学 院 通信工程 09级2班 曾获得全国大学生 电子设计大赛山东赛区 一等奖、第五届电子设 计大赛一等奖、网页设 计大赛三等奖、电脑知 识竞赛三等奖。精通电 子系统设计，精通C语 言编程、模拟电子设计 和单片机系统设计。 系统整体设 计整合，软 件部分编 程，电路设 计,软件部 分编程。 项目组主要成员 姓名 性 别 年 龄 学院专业班级专长、发表文章及奖励承担的工作丁胜朋男22 理学与信 息科学学 院 通信工程 09级2班 曾获得全国大学生 电子设计大赛一等奖、 第五届电子设计大赛一 等奖。精通C语言编程、 模拟电子设计和单片机 系统设计。 软件部分编 程，系统组 装实现。 指导教师情况 姓名性别年龄学历学位职称学院研究方向 李言照男52 硕士教授 理学与信息科 学学院主要从事计算机应用方面的教学与科研工作 李吉忠男41 博士副教授 理学与信息科 学学院主要从事通信算法应用方面的教学与科研工作
指导教师情况简介（包括专长、曾发表文章、奖励情况、指导学生情况等）： 李言照，1960年6月出生，大连理工大学硕士研究生毕业，中共党员，教授。中国计算机学会会员，青岛市计算机学会副秘书长。青岛市计算机学会教育分会委员，嵌入式分会委员。青岛农业大学理信学院总支书记，多次被评为“优秀教师”、“优秀共产党员”、“六和奖教金”等荣誉称号。 主要从事计算机应用方面的教学与科研工作，主持国家科技部项目1项，参加国家自然基金项目1项，主持或参加省级科研及教学课题8项，青岛市科研项目4项，目前在研课题经费80余万元。主编全国高等农林院校十五规划教材1部，“十一五”规划教材2部。获国家专利1项，软件著作权一项，农业部优秀教材2部，山东省优秀教学成果二等奖1项，山东省计算机应用优秀成果二等奖1项。山东省教育厅优秀科研成果三等奖 1项，08年主持山东省科技攻关计划“县域土壤养分管理和施肥信息系统的开发与应用”鉴定达到国内领先水平。发表论文40余篇。 参加工作以来，主讲过《微机原理及应用》、《微机接口原理及应用》、《计算机应用基础》、《PASCAL 程序设计》、《C语言程序设计》、《VB 程序设计》、《单片机原理》等课程。 李吉忠，1970年5月出生，北京邮电大学博士研究生毕业，副教授。青岛农业大学理信学院通信工程教研室主任。 1.指导老师参加的科研项目 1）参加了与GPSign公司合作项目“GSM-GPS混合定位系统的研究与开发”，负责研究定位算法，利用最优化理论中的Gauss-Newton法解算终端位置。 2）参加了与企业合作项目“移动通信系统中用户混合定位设备与系统研发”，整个混合定位系统采用AGPS（Assisted GPS）原理，负责其中定 位算法仿真、测试与分析。 3）参加了863项目“时空混沌密码系统及其在通信中的应用（2001AA144130）”，负责采用语音编码与混沌加密结合。
高精度数据采集放大器AD522及其应用
高精度数据采集放大器AD522及其应用 摘要：AD522是AD公司推出的高精度数据采集放大器，利用它可在恶劣工作环境下获得高精度数据。文中介绍了其主要特点，给出了AD522的典型应用电路，并对AD522在特殊应用情况下漂移、增益、共模拟制比的调整方法作了说明，最后还指出了AD522的误差形成原理及调整方法。 关键词：数据采集放大器共模抑制比漂移 AD522 1 概述 AD522集成数据采集放大器可以在环境恶劣的工作条件下进行高精度的数据采集。它线性好，并具有高共模抑制比、低电压漂移和低噪声的优点，适用于大多数12位数据采集系统。AD522通常用于电阻传感器（电热调节器、应变仪等）构成的桥式传感器放大器以及过程控制、仪器仪表、信息处理和医疗仪器等方面。 AD522具有如下特性： ●低漂移：2.0μV/℃(AD522B)； ●非线性低：0.005%（G=100）； ●高共模抑制比：>110dB(G=1000)； ●低噪声：1.5μVp-p(0.1～100Hz)； ●单电阻可编程增益：1≤G≤1000； ●具有输出参考端及远程补偿端； ●可进行内部补偿； ●除增益电阻外，不需其它外围器件； ●可调整偏移、增益和共模抑制比。 AD511采用14脚DIP封装，其结构外形和常用的AD521相似。图1给出了AD522的引脚排列。表1是各引脚的功能说明。 表1 引脚功能说明
2 AD522的主要特性 AD522可以提供高精度的信号调理，它的输出失调电压漂移小于1V/℃，输入失调电压漂移低于 2.0μV/℃,共模抑制比高于80dB(在G=1000时为110dB)，G=1时的最大非线性增益为0.001%，典型输入阻抗为10 9Ω。 AD522使用了自动激光调整的薄膜电阻，因而公差小、损耗低、体积小、性能可靠。同时，AD522还具有单片电路和标准组件放大器的最好特性，是一种高性价比的放大器。 为适应不同的精确度要求和工作温度范围，AD522提供有三种级别。其中“A”和“B”为工业级，可用于-25～+85℃。“S”为军事级，用于-55～+125℃。AD522可以提供四种漂移选择。输出失调电压的最大漂移随着增益的增加而增加。失调电流漂移所引起的电压误差等于失调电流漂移和不对称源电阻的乘积。另外，AD522的非线性增益将随关闭环增益的降低而增加。 AD522放大器的共模抑制比的测量环境条件为±10V,使用阻值为1kΩ的不对称电阻。在低增益情况下，共模抑制比主要取决于薄膜电阻的稳定性，但由于增益带宽的影响，AD522在60Hz以下频率时相对比较恒定。但在有限的带宽中，AD522的相移将随着直流共模抑制比的升高而增加。 在动态性能方面，AD522的稳定时间、单位增益带宽和增益成正比。 3 应用 3.1 典型应用 图2是AD522应用于桥型放大电路时的典型电路图。该电路可在低电压、高阻抗、大噪声的环境中获得最佳性能。当然，这需要正确的屏蔽和接地。在图2电路中，信号地和AD522直接连接，从而形成了输入放大器的偏置电流回路。用户在设计时，可以像图2所给电路那样直接连接，也可以通过小于1MΩ的电阻间接连接。 为了降低噪音，输入管脚和增益电阻应被屏蔽。利用自举电路可实现无源数据的保护以改善交流共模抑制比。这种方法可减小差分相移，同时也可抑制系统带宽下降。 利用图2这种平衡设计不需使用外部旁路电容就可以获得较理想的性能。但如果信号源被置于远处（10英尺或更远）或者携带超过几千毫伏的噪声时，就需要使用旁路电容来获得更好的性能。
标准热电偶型号
是否提供加工定制是品牌顺达 型号WR系列铠装热电偶品种铠装热电阻 分度号K、N、E、S 测量范围0℃-1200℃（℃）（℃） 允差等级 A 热响应时间≤8（s）（s） 图片，价格，产品属性，仅供参考,不作交易价格,具体以实物为准,欢迎来电咨询 WR系列铠装热电偶 铠装热电偶具有能弯曲、耐高压、热响应时间快和坚固耐用等许多优点，它和工业用装配式热电偶一样，作为测量温度的传感器，通常和显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用，同时，亦可以作为装配式热电偶的感温元件，它可以直接测量各种生产过程中从0℃～1100℃范围内的液体，蒸汽和气体介质以及固体表面的温度。 □ 主要技术指标 ·测温范围和允差 注：（1）t为被测量温度的绝对值< （2）T型分度号产品需与厂方协商订货。
热电偶温度计
WR口K系列铠装热电偶 ■执行标准：JB／T5582－91 铠装热电偶具有体形细长、热响应快、耐震动、使用寿命长以及便于弯曲等优点，广泛应用航空，原子能、石油、化工、治金、机械、电力等工业部门和科研领域，尤其适宜安装在管线狭窄，弯曲和要求快速反应，微型化的特殊测温场所。 铠装热电偶通常由铠装热电偶元件、安装固定装置和参比端连接装置等主要部件组成。 ■ 特点 测温范围大，反应速度快，外径小，温度变化反应迅速，安装方便，使用寿命长、气密性好，机械强度好。可在有震动、低温、高温条件下使用。 ■ 主要技术指标 ● 铠装热电偶推荐使用温度上限
● 型号及允差 ● 铠装热电偶热响应时间τ0.5 ● 铠装热电偶室温绝缘电阻
● 铠装热电偶的高温绝缘电阻 ● 铠装热电偶测量端形式 ■ 安装固定装置及公称尺寸 凡订( )尺寸的卡套法兰时，需在订货合同上注明：卡套法兰D1=65mm。 ■ 铠装热电偶的结构型号 说明： ·铠装热电偶最小外径，K型为Φ0.25mm，E型为Φ1.0mm，铠装热电偶最大外径，K型为Φ8mm，我所可提供Φ10mm。
多路高精度数据采集系统
多路高精度数据采集系统 无线电技术的快速发展，A/D 和D/A 向射频端靠近，对ADC、DAC的性能有了更高的要求：需要实现高速度、大的带宽、需要较大的动态范围，ADC技术是系统设计的难点，数据采集系统是数字信号处理系统的输入端，系统的模拟输入带宽、采样速率和动态范围等系统性能指标对电子系统的方案设计起着极其重要的影响，现在，越来越多的工程应用中，不只是单路采集系统要求高性能，多路采集系统也提出了更高的要求。 1研制背景及意义当今时代，微电子技术的快速发展，随着时间发展，数据采集及其应用越来越受到人们的广泛关注，数据采集系统得以迅速发展，它被广泛的应用于各个领域。在工厂及实验室等应用中的高精度数据采集装置在信号进行转换之前会有单级或多级的放大装置，放大装置的作用是把传感器检测到的微弱的模拟信号放大到进行将模拟信号转换为数字信号的要求，但数据采集系统的前置放大装置容易引起干扰，导致数据采集系统采集到的数据存在一定范围的误差，影响了采集系统采集信号的精度，对系统后面的运行有较大的不利影响，通常信号的采集是用多路模拟开关来对需要检测的信号进行分类选择，另外。采集系统的主要控制芯片用来模拟采样开关并控制A/D 转换芯片，造成了系统采集的误差，对系统性能产生了不利影响。选用单片机AT89S51为主要控制芯片大大减少了数据采集系统的成本，并且不需要外置的前置放大装置，避免了使用前置放大装
置使系统抵抗外界扰动的作用大大提高，使用单片机AT89S51使数据采集系统变的构造更加简单，并且使系统控制精度变的更高，系统的工作也更加稳定，便于维护、维修，大大提高改善了以往的数据采集系统的弊端。 2系统设计原理 多路高多路高精度数据采集系统的设计必须考虑以下问题： ①输入模拟信号特征。 ②输出的数字信号需求。 ③电路的抗干扰问题。 ④高速数字电路部分的信号完整性分析。输入模拟信号的特征 包括模拟信号的带宽和频段等性能特 征，这些系统性能的特征参数决定了A/D 转换器及外围电路的选取，输出数字信号的特定需求决定采样数据处理的方式，前置放大电路易引起扰动。 本设计中以单片机AT89S51为系统的控制核心，该系统从机负责数据采集并应答主机的命令。8路被测电压通过模数转换器ADC0809进行模数转换，实现对采集到的数据进行模拟量到数字量的转换，并将转换后的数据通过串行口MAX232专输到上位机， 由上位机负责数据的接受、处理和显示，并用LED数码显示器来显示所采集的结果。软件部分应用VC++编写控制软件，对数据采集系统、模数转换系统、数据显示、数据通信等程序进行了设计。系统采集段可分为十六个不同的部分，每个部分有检测系统数据参数的传
热电偶
热电偶非线性讨论及分度表的解读 摘要：热电偶的传感特性是非线性的，这种非线性直接影响到温度的测量精度，所以必须对其非线性传感特性进行建模和辨识。目前对热电偶非线性辨识的方法主要有：硬件补偿、多项式拟合法、神经网络法、支持向量机法等。采用硬件补偿需要增加模拟电路，从而产生温漂、增益和误差，同时也提高了测试系统的成本；采用多项式拟合需要较长的计算时间；查表法虽然较快，但是并不是很准确。上述方法不能满足高精度的温度测量和控制要求。本文主要介绍几种非线性补偿方法，如：查表法，曲线拟合法，多项式拟合法等。 为了在电势和需要的温度值之间搭建一座桥梁,从而完成温度值和电势值之间的转换。国家标准规定了部分仪器热电势与温度的关系和允许误差,并统一的绘制成表格的形式,即分度表，得到了分度表以后，需要进一步了解其原理及表达信息，因此通过解读分度表得到需要的温度和热电势相关信息。 关键词：非线性，热电势，查表发，曲线拟合法,分度表解读，工作温度，温度电压转换。
引言：在大量的热工仪器中，热电偶作为温度传感器，得到了广泛使用。它是利用热电效应来进行工作的，其热电势率一般为几十到几μV/0℃。它直接和被测对象接触，不受中间介质的影响，因而测量精度高，并且可以在-200~+1600℃范围内进行连续测量，甚至有些特殊热电偶，如钨—铼，可测量高达+2800℃的高温，且构造简单，使用方便。基于如上优点，热电偶在温度测量领域得到了广泛的应用。 随着科学技术的发展,传感器的作用越来越显著,它是实现自动检测和控制的首要环节]。热电偶是目前应用广泛技术完善的温度传感器,它在很多方面都具备了一种理想温度传感器的条件。它的测温是基于热电效应,即在两种不同的导体(或半导体)组成的闭合回路中,如果它们两个结点的温度不同,则回路中产生一个电动势。得到的都是电势值,而作为测温系统要得到的显然是温度值。由此产生了分度表一种包含温度和电势关系的表格）。
热电偶原理
热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。与热电偶的测温原理不同的是，热电阻是基于电阻的热效应进行温度测量的，即电阻体的阻值随温度的变化而变化的特性。因此，只要测量出感温热电阻的阻值变化，就可以测量出温度。目前主要有金属热电阻和半导体热敏电阻两类。 金属热电阻的电阻值和温度一般可以用以下的近似关系式表示，即 Rt=Rt0[1+α（t-t0）] 式中，Rt为温度t时的阻值；Rt0为温度t0（通常t0=0℃）时对应电阻值；α为温度系数。半导体热敏电阻的阻值和温度关系为 Rt=AeB/t 式中Rt为温度为t时的阻值；A、B取决于半导体材料的结构的常数。 相比较而言，热敏电阻的温度系数更大，常温下的电阻值更高（通常在数千欧以上），但互换性较差，非线性严重，测温范围只有-50~300℃左右，大量用于家电和汽车用温度检测和控制。金属热电阻一般适用于-200~500℃范围内的温度测量，其特点是测量准确、稳定性好、性能可靠，在程控制中的应用极其广泛。 热电阻材料 热电阻测温是基于金属导体的电阻值随温度的增加而增加这一特性来进行温度测量的。热电阻大都由纯金属材料制成，目前应用最多的是铂和铜，此外，现在已开始采用镍、锰和铑等材料制造热电阻。 热电阻种类（1）精密型热电阻：工业常用热电阻感温元件（电阻体）的结构及特点。从热电阻的测温原理可知，被测温度的变化是直接通过热电阻阻值的变化来测量的，因此，热电阻体的引出线等各种导线电阻的变化会给温度测量带来影响。为消除引线电阻的影响同般采用三线制或四线制。 （2）铠装热电阻：铠装热电阻是由感温元件（电阻体）、引线、绝缘材料、不锈钢套管组合而成的坚实体，它的外径一般为φ2~φ8mm，最小可达φmm。与普通型热电阻相比，它有下列优点： ①体积小，内部无空气隙，热惯性上，测量滞后小； ②机械性能好、耐振，抗冲击； ③能弯曲，便于安装； ④使用寿命长。 （3）端面热电阻：端面热电阻感温元件由特殊处理的电阻丝材绕制，紧贴在温度计端面。它与一般轴向热电阻相比，能更正确和快速地反映被测端面的实际温度，适用于测量轴瓦和其他机件的端面温度。 （4）隔爆型热电阻：隔爆型热电阻通过特殊结构的接线盒，把其外壳内部爆炸性混合气体因受到火花或电弧等影响而发生的爆炸局限在接线盒内，生产现场不会引超爆炸。隔爆型热电阻可用于Bla~B3c级区内具有爆炸危险场所的温度测量。 工业上常用金属热电阻
高速数据采集系统
目录 1高速数据采集系统简介 2 2几种常用的数据采集系统方案简介与分析比较 3 2.1基于ARM的高速数据采集系统 3 2.2基于MCU+FPGA组合的高速数据采集系统 6 2.3基于USB2.0芯片CY7C68013以及模数转换芯片MAX1195的高速数据采集系统 10 2.4几种高速数据采集系统的比较 12 3自行设计的基于单片机的高速数据采集系统 13 3.1设计原理 13 3.2 AD转换模块设计 14 3.3 DA输出模块设计 16 3.4 LCD显示模块设计 18 3.5 总的电路图 18 4程序设计 19 5心得体会 25 6参考文献 26
1高速数据采集系统简介 通用的数据采集系统有硬件和软件两部分组成。硬件部分主要完成数据采集，存储等功能，软件部分则完成对硬件控制、对采集数据进行处理等功能。与传统的中、低速数据采集系统相比，高速高精度数据采集系统有其特殊性。首先，对于采样率高到一定程度的系统，很难用软件和常规的微机接口对其采样、转换过程进行控制。在这种情况下，通常用硬件实现转换过程的控制和采样数据的同步；其次，如果系统的实时性要求高，必须采用高速缓存对数据进行存储和高速DS芯片完成数字信号的实时处理。高速高精度数据采集系统的主要任务是将外界模拟信号进行采集转换，然后送往计算机根据相关要求进行数据处理，其结构主要由信号调理、采样保持、模数转换和微机系统等部分组成，系统的结构框图如图1.1所示。 图1.1 高速高精度数据采集系统框图 其中数据采集系统前置电路一般包括传感器、放大器和滤波器等，传感器把外界信号转变成模拟电量(如热电偶传感器、流量传感器、速度传感器等等)，其转换后的信号一般比较微弱，需要进行放大处理，在传感器转换信号和放大器工作时，常常产生噪声信号影响采集的准确性，这就需要滤波器降低各种噪声信号提高系统的信噪比。数据采集系统中常常需要对多组模拟量进行采集，在模拟量信号变化周期不快的情况下就可以选用模拟多路开关，这样模数转换电路就可以只选取一套从而降低系统的开发成本。其中模数转换器是数据采集系统中的核心部分，其性能决定了数据采集系统所能实现的功能。 2几种常用的数据采集系统方案简介与分析比较
八通道热电偶采集模块(热电偶,电压,电流)说明书
FLEX4011八通道模拟量(热电偶/电压/电流) 采集模块用户手册
目 录 1 产品介绍 (3) 2 电气连接及安装 (5) 3 通讯协议 (9) 3.1 Modbus RTU/ASCII通信协议 (9) 3.1.1 Modbus寄存器地址映射 (9) 3.1.2 读取数据以及处理 (13) 3.2 ADAM研华通信协议 (16) 3.2.1 研华通信协议命令 (16) 3.2.1.1 读取单通道的数据命令 (16) 3.2.1.2 读取所有通道的数据命令 (18) 3.3 ASCII码对照表 (20) 4 设置软件使用说明 (20) 4.1 设置软件与处于设置状态的模块通信 (20) 4.2 串口通信参数如何设置 (23) 5 使用串口调试软件读取数据 (24) 5.1 Modbus-RTU通信协议 (24) 5.2 ADAM研华通信协议 (24) 附录A (26) A.1 模拟量数据格式 (26) A.2 模拟量输入范围 (26)
1 产品介绍 FLEX-4011热电阻采集模块是FLEX-4000系列智能测控模块之一，广泛应用于温度测量的工业场合，提供了多种热电偶信号的采集以及转换，线性处理并转换成线性化的数据值，经RS-485 总线传送到控制器。FLEX-4011具有八个测量通道，可连接J, K, T, E, R, S, B, N, C, D, G, L, U等多种规格热电偶进行测量。模块内部各处理单元之间提供了高于1500V 的电气隔离，有效的防止模块因外界高压冲击而损坏，为工厂自动化以及楼宇自动化提供了高效的解决方案。模块主要特点如下： · 八通道模拟量(热电偶/电压/电流)输入 · 可由软件设置传感器的类型以及模块参数 · 支持多种标准的热电偶 · 宽电压范围输入(18-36V DC)，功耗低 · RS-485网络连接，支持Modbus RTU/ASCII协议 · 内置看门狗，运行稳定可靠 · 外部供电/RS485通讯/模拟量输入之间3000V电气隔离 · 宽温度范围运行 · 安装方便，标准导轨卡装或螺钉固定
热电偶测温的14个常见问题
热电偶测温的14个问常见问题 为了方便我们的客户更好的了解热电偶的一些知识，热电偶工程师收集了热电偶的 14 个常见问题，方便你的使用： 1.热电偶的测量原理是什么？ 热电偶工作原理是基于赛贝克(seeback)效应,即两种不同成分的导体两端连接成回路，如两连接端温度不同，则在回路内产生热电流的物理现象。 热电偶由两根不同导线(热电极)组成，它们的一端是互相焊接的，形成热电偶的测量端(也称工作端)。将它插入待测温度的介质中；而热电偶的另一端 (参比端或自由端)则与显示仪表相连。如果热电偶的测量端与参比端存在温度差，则显示仪表将指出热电偶产生的热电动势。 2. 热电阻的测量原理是什么？ 热电阻是利用金属导体或半导体有温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分(感温元件)是用细金属丝均匀地绕在绝缘材料作成的骨架上或通过激光溅射工艺在基片形成。当被测介质有温度梯度时，则所测得的温度是感温元件所在范围内介质层的平均温度。 3. 如何选择热电偶和热电阻？ 根据测温范围选择：500℃以上一般选择热电偶，500℃以下一般选择热电阻；根据测量精度选择：对精度要求较高选择热电阻，对精度要求不高选择热电偶；根据测量范围选择：热电偶所测量的一般指“点”温，热电阻所测量的一般指空 间平均温度； 4. 什么是铠装热电偶，有什么优点？ 在IEC1515 的标准中名称为《mineral insulated thermocouple cable》, 即无机矿物绝缘热电电偶缆。将热电极、绝缘物和护套通过整体拉制而形成的，外表面好像是被覆一层“铠装”，故称为铠装热电偶。同一般装配式热电偶相比，具有耐压高、可弯曲性能好、抗氧化性能好及使用寿命长等优点。 5. 热电偶的分度号有哪几种? ? 有何特点？ 热电偶的分度号有主要有 S、R、B、N、K、E、J、T 等几种。其中 S、R、B 属于贵金属热电偶，N、K、E、J、T 属于廉金属热电偶。 S 分度号的特点是抗氧化性能强，宜在氧化性、惰性气氛中连续使用，长期使用温度 1400℃，短期 1600℃。在所有热电偶中，S 分度号的精确度等级最高，通常用作标准热电偶； R 分度号与 S 分度号相比除热电动势大 15%左右，其它性能几乎完全相同；} B 分度号在室温下热电动势极小，故在测量时一般不用补偿导线。它的长期使用温度为 1600℃，短期 1800℃。可在氧化性或中性气氛中使用，也可在真空条件下短期使用。
J型热电偶采集模块使用说明
J型热电偶采集模块使用说明 一.概述 8通道模拟量热电偶信号混合型采集模块,采用最新技术和进口原装芯片.具有精度高,性能稳定,抗干扰强，隔离，高速经济的特点,能在恶劣环境下运行. RS485接口,支持Modbus RTU ,DECON标准协议,停止位和波特率随意设置，是PLC控制系统扩展热电偶采集的最佳选择.可以直接连接PLC、DCS 以及国内外各种组态软件（亚控组态力控组态MCGS等等）。 二.技术指标 型号：TDAM7018 通道数： 8通道 信号类型：K，J，E，R，S，N,T,B,钨铼（2000多度）等型热电偶,通过软件设置各通讯输入类型 电流采集范围:±20mA, 0-20 mA, 4-20Ma 电压采集范围:±1000mV或±10V ±5V,±100mV,±500mV, ±1V 精度：0.1级 分辩率: 24位 扫描周期：100ms 采样频率：AD采样频率每通道1000次/秒，数据刷新3次/秒 通讯接口：RS485接口.光电隔离，ESD保护. 标准协议：MODBUS-RTU DECON协议 工作电源：9-36VDC 功耗: 1.0W 冷端补偿误差： <±1℃. 环境温度：温度-20～70℃ 相对湿度:≤85% RH 无凝结 通讯距离：1200米，可加中继延长 安装方式：DIN35mm标准导轨卡装或螺钉固定. 产品外观尺寸：100*70*26MM 含端子尺寸:120*70*26MM 三．功能和特点 z8路差分输入:提供高过压保护和传感器断线检测功能；抗干扰强隔离，高速经济,使用范围广. z采样频率： AD采样频率每通道1000次/秒，数据刷新3次/秒 z通讯接口： RS485接口. 隔离电压： 3000 VDC. z RS485通信： 光电隔离，ESD保护.通信部分电源隔离，信号采用高速光耦光电隔离，使通信更稳定可过压过流保护，TVS管保护，全方位保护通信芯片！ z标准协议： 支持DCON和Modbus RTU协议，停止位和波特率随意设置，是PLC控制系统扩展模拟量或热电偶采集的最佳选择. z业界独创1： 采用PT1000作为冷端补偿，冷端补偿温度精度更高，性能更稳定,模块内置测温元件，自动完成热电偶冷端温度补偿; z业界独创2: 唯一能采2000多度的钨铼型热电偶 z热电偶输入过压保护：±220V. 输入阻抗： 20兆欧姆. z电源输入端: 具有直流滤波器功能，抗干扰能力强，适用于恶劣环境下运行.
压力传感器的高精度数据采集
压力传感器的高精度数据采集 压力传感器的高精度数据采集 一、引言 在石油、化工、冶金、电力、纺织、轻工、水利等工业及科研领域中，都必须进行相关的压力检测与分析。通常压力值的变化速度较缓慢，但在测量压力值并把它由非电量转变成电量这一过程中，要求精度非常高，本文介绍了一种通用的高精度压力数据采集系 统。系统的压力传感器选用Motorola公司的高精度X型硅压力传感器MPX2100，转换精度高、灵敏度高，具有极好的线性度，在高性能单片机AT89S52的控制下，放大调理后的模拟电量通过高精度、高性能芯片ICL7135进行A/D转换，可以保证系统具有很高的数据采集精度和很强的抗干扰能力，使用寿命长。系统采用液晶显示及PS/2键盘接口，实现了良好的人机交换。PLD技术的应用，节省了硬件电路的开销。 二、系统的硬件组成及工作原理 高精度压力数据采集系统框图。压力传感器输出的模拟信号被放大调理后经模/数转换 模块转换为数字量，传送给单片机，经过标定、运算及零点补偿等处理，在液晶显示模块上显示出来，同时可经串行接口传送到上位机，实现良好的人机交换，键盘提供人机交互的手段。 1、压力数据采集及信号调理电路 压力传感器是一种将压力转换成电流/电压的器件，可用于测量压力、位移等物理量。 压力传感器的种类很多，其中硅半导体传感器因其体积小、重量轻、成本低、性能好、易集成等优点得到广泛的应用。硅压阻式传感器属于其中的一种，它是在硅片上用扩散或离子注入法形成四个阻值相等的电阻条，并将它们接成一个惠斯登电桥。当没有外加压力时，电桥处于平衡状态，电桥输出为零。当有外加压力时，电桥失去平衡而产生输出电压，该电压大小与压力有关，通过检测电压，即可得到相应的压力值。但这种传感器由于四个桥臂电阻不完全匹配而引起测量误差，零点偏移较大，不易调整。Motorola公司生产的X型硅压力传感器则可以克服上述缺点。，与惠斯登电桥不同， Motorola专利技术采用单个X型电阻元件，而不是电桥结构，其压敏电阻元件呈X型，因而称为X型压力传感器。该X型电阻是利用离子注入工艺光刻在硅膜片上，并采用计算机控制的激光修正技术，温度补偿技术，使Motorola硅MPX系列压力传感器的精
热电偶与热电阻的区别PT100
热电偶与热电阻的区别 一、热电偶 ①测量精度高。因热电偶直接与被测对象接触，不受中间介质的影响。 ②测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可边续测量，某些特殊热电偶最低可测到-269℃（如金铁镍铬），最高可达+2800℃（如钨-铼）。 ③构造简单，使用方便。热电偶通常是由两种不同的金属丝组成，而且不受大小和开头的限制，外有保护套管，用起来非常方便。 1．热电偶测温基本原理 将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势,因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。 2．热电偶的种类及结构形成 （1）热电偶的种类 常用热电偶可分为标准热电偶和非标准热电偶两大类。所调用标准热电偶是指国家标准规定了其热电势与温度的关系、允许误差、并有统一的标准分度表的热电偶，它有与其配套的显示仪表可供选用。非标准化热电偶在使用范围或数量级上均不及标准化热电偶，一般也没有统一的分度表，主要用于某些特殊场合的测量。 标准化热电偶我国从1988年1月1日起，热电偶和热电阻全部按IEC国际标准生产，并指定S、 B、E、K、R、J、T七种标准化热电偶为我国统一设计型热电偶。 (2)热电偶的结构形式为了保证热电偶可靠、稳定地工作，对它的结构要求如下： ① 组成热电偶的两个热电极的焊接必须牢固；② 两个热电极彼此之间应很好地绝缘，以防短路；③ 补偿导线与热电偶自由端的连接要方便可靠；④ 保护套管应能保证热电极与有害介质充分隔离。 3．热电偶冷端的温度补偿 由于热电偶的材料一般都比较贵重（特别是采用贵金属时），而测温点到仪表的距离都很远，为了节省热电偶材料，降低成本，通常采用补偿导线把热电偶的冷端（自由端）延伸到温度比较稳定的控制室内，连接到仪表端子上。必须指出，热电偶补偿导线的作用只起延伸热电极，使热电偶的冷端移动到控制室的仪表端子上，它本身并不能消除冷端温度变化对测温的影响，不起补偿作用。因此，还需采用其他修正方法来补偿冷端温度0≠0℃时对测温的影响。在使用热电偶补偿导线时必须注意型号相配，极性不能接错，补偿导线与热电偶连接端的温度不能超过100℃。 二、热电阻 热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高，性能稳定。其中铂热是阻的测量精确度是最高的，它不仅广泛应用于工业测温，而且被制成标准的基准仪。
高精度压力数据采集系统设计
第9卷第3期北华大学学报(自然科学版)Vol.9No.3 2008年6月JOURNAL OF BE I HUA UN I V ERSI TY(Natural Science)Jun.2008 文章编号:100924822(2008)0320274203 高精度压力数据采集系统设计 庄 严1,伊 凤2 (1.北华大学电气信息工程学院,吉林吉林 132021; 2.中国石油天然气股份有限公司吉林石化分公司研究院,吉林吉林 132021) 摘要:介绍了一种高精度压力数据采集系统的设计方法.以高性能MSC1211Y5微处理器为核心,采用高精度硅压式压力传感器采集数据,配以信号处理,同时利用RS2485接口构成总线型通信网络,形成一个高精度数据采集系统. 关键词:数据采集;压力;传感器;微处理器 中图分类号:TP274.2 文献标识码:A Desi gn of Hi gh Accuracy Pressure Dat a Acquisiti on Syste m ZHUANG Yan1,YI Feng2 (1.E lectric Infor m ation Engineering College of B eihua U niversity,J ilin132021,China; 2.China Petroleum J ilin Petro2che m Research Institute,J ilin132021,China) Abstract:A design method of high accuracy p ressure data acquisiti on syste m is intr oduced.MSC1211Y5with high2perf or mance m icr op r ocess ors is the core,using high accuracy silicon p ressure sens or collects data,coup led with signal p r ocessing,using RS2485interface constituted bus2communicati on net w orks s o that a high accuracy data acquisiti on system is for med. Key words:Data acquisiti on;Pressure;Sens or;M icr op r ocess or 作为常见的工程量之一,对压力的数据采集技术研究很多.微电子技术的一系列成就以及微型计算机的广泛应用[1],不仅为数据采集系统的应用开拓了广阔的前景,也对压力数据采集系统的发展产生了深刻的影响. 在石油、化工、冶金等工业及科研领域中,都必须进行相关的压力检测与分析.通常,描述过程参量的压力值变化速度较慢,但在压力信号的采集过程中,要求非电2电的转换精度非常高.所以,高精度是压力数据采集技术研究与发展的一个主要方向. 1 设计方案 高精度压力数据采集系统应具有精度高、稳定性优良、误差小、灵敏度高等优良特性[2],并结合具体应用全面考虑设计技术指标所提出的各项要求,在实现功能、保证精度的前提下力求实现小型化、低成本和低功耗. 本文设计的高精度压力数据采集系统提供了一种精确测量压力的系统方法,它将三种技术融为一体:收稿日期:2007212211 作者简介:庄严(1968-),女,副教授,硕士,主要从事智能检测与自动化装置设计研究.