隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，溫度測(cè)量與控制十分重要，溫度參數(shù)的準(zhǔn)確測(cè)量對(duì)輸出品質(zhì)、生產(chǎn)效率和安全可靠的運(yùn)行至關(guān)重要。作為一家高性能模擬大廠，ADI公司擁有完善的測(cè)溫/控溫方案，從無源的電阻式溫度檢測(cè)器RTD、熱電偶Thermocouple (TC)，到直接電流/電壓模擬量輸出、SPI/IIC數(shù)字接口輸出的半導(dǎo)體溫度傳感器。

 

與ADI合作三十多年的代理商——Excelpoint世健公司技術(shù)支持工程師Vincent Chen向我們介紹了ADI公司廣受歡迎的適用于工業(yè)接觸式RTD測(cè)溫的模擬前端AFE AD7124-4/8。

圖1：AD7124-4/8內(nèi)部框圖

 

AD7124針對(duì)RTD測(cè)溫而優(yōu)化的豐富特性有以下幾點(diǎn)：

 

1）6種可編程匹配激勵(lì)電流，從50 µA、100 µA、250 µA、500 µA、750 µA到1 mA

 

2）xMux可將兩路恒流源，切至所需通道，靈活構(gòu)成2/3/4線制PT100測(cè)溫

 

3）50 Hz/60 Hz同時(shí)抑制(25 SPS，40mS單周期建立,62dB rejection)

 

4）模擬輸入緩沖器AIN buffer，再加上8種PGA可編程增益，1-128 V/V，無需外部額外的調(diào)理電路

 

5）比例式Ratiometric測(cè)量，消除激勵(lì)電流源的精度和漂移等誤差源。

 

ADI官網(wǎng)可以檢索到測(cè)試驗(yàn)證過的實(shí)驗(yàn)室電路Circuit Note： 《CN-0381, 采用低功耗、精密、24位Σ-Δ型ADC的全集成式4線RTD測(cè)量系統(tǒng)》；以及《CN0383, 采用低功耗、精密、24位Σ-Δ型ADC的全集成式3線RTD測(cè)量系統(tǒng)》。

 

采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)和線性化，在−50℃至+200℃的溫度范圍內(nèi)，3線系統(tǒng)的整體精度優(yōu)于±1℃。 在全功率模式、選擇sinc4濾波器、輸出數(shù)據(jù)速率為50 SPS的條件下，系統(tǒng)的典型無噪聲碼分辨率為17.9位；在低功耗模式、選擇后置濾波器、輸出數(shù)據(jù)速率為25 SPS的條件下，系統(tǒng)的典型無噪聲碼分辨率為16.8位。

 

圖2：溫度精度測(cè)量（Sinc4濾波器、全功率模式、50 SPS，僅執(zhí)行25℃一次性校準(zhǔn)）

 

ADI出版的技術(shù)周刊《模擬對(duì)話Analog Dialogue》，解析了ADC前端R-C無源器件對(duì)測(cè)量精度的影響，詳見ADI官網(wǎng)的《RTD比率式溫度測(cè)量的模擬前端設(shè)計(jì)考慮》。

 

圖3：使用AD7124進(jìn)行RTD測(cè)量的模擬輸入配置

 

一片AD7124-8最多可支持8路3線制RTD。若對(duì)EMC抗擾要求很高，建議改用右側(cè)的接法，一階無源濾波的R/C值，可以取大。此時(shí)一片AD7124-8，僅支持4路3線制RTD。

 

圖4：三線制的兩種接法，側(cè)重于通道密度或者EMC性能

 

AD7124靈活的硬件配置，需配合同樣靈活的軟件配置，來最終實(shí)現(xiàn)。共計(jì)有8種獨(dú)立設(shè)置（Channel Register不同于物理通道，甚至可以8/16路物理通道，采用同一套Config），每種設(shè)置包括以下四個(gè)寄存器：

 

• 配置寄存器 Config_N

• 濾波器寄存器 FILTER_N

• 失調(diào)寄存器 OFFSET_N

• 增益寄存器GAIN_N

 

圖5：差分和單端混合配置（使用多種公用設(shè)置）

 

ADI官網(wǎng)提供non-os的驅(qū)動(dòng)代碼，一段典型的驅(qū)動(dòng)初始化代碼，如下：

 

ADI官網(wǎng)提供non-os的驅(qū)動(dòng)代碼，一段典型的驅(qū)動(dòng)初始化代碼ADI官網(wǎng)提供non-os的驅(qū)動(dòng)代碼，一段典型的驅(qū)動(dòng)初始化代碼

以下為建議ADC配置流程：

 

據(jù)了解，在世健公司的技術(shù)支持下，多家業(yè)內(nèi)知名的本土工控大廠采用AD7124-8設(shè)計(jì)的多通道RTD/TC測(cè)溫板卡，已量產(chǎn)上市。

 

關(guān)于世健——亞太區(qū)領(lǐng)先的元器件授權(quán)代理商

 

世健是完整解決方案的供應(yīng)商，為亞洲電子廠商包括原設(shè)備生產(chǎn)商(OEM)、原設(shè)計(jì)生產(chǎn)商(ODM)和電子制造服務(wù)提供商(EMS)提供優(yōu)質(zhì)的元器件、工程設(shè)計(jì)及供應(yīng)鏈管理服務(wù)。

  世健與供應(yīng)商及電子廠商緊密協(xié)作，為新的科技與趨勢(shì)作出定位，并幫助客戶把這些最先進(jìn)的科技揉合于他們的產(chǎn)品當(dāng)中。集團(tuán)分別在新加坡、中國及越南設(shè)有研發(fā)中心，專業(yè)的研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷創(chuàng)造新的解決方案，幫助客戶提高成本效益并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。世健研發(fā)的完整解決方案及參考設(shè)計(jì)可應(yīng)用于工業(yè)、無線通信及消費(fèi)電子等領(lǐng)域。

 

  世健是新加坡的主板上市公司，總部設(shè)于新加坡，擁有約750名員工，業(yè)務(wù)范圍已擴(kuò)展至亞太區(qū)40多個(gè)城市和地區(qū)，遍及新加坡、馬來西亞、泰國、越南、中國、印度、印度尼西亞、菲律賓及澳大利亞等十多個(gè)國家。世健集團(tuán)在2019年的年?duì)I業(yè)額超過9億7千萬美元。世健于1993年開始發(fā)展中國業(yè)務(wù)，中國區(qū)總部設(shè)于香港，并擁有11個(gè)分公司及辦事處、研發(fā)中心及物流中心，業(yè)務(wù)遍及中國多個(gè)城市和地區(qū)。

（來源：Excelpoint世健公司技術(shù)支持工程師Vincent Chen）