【48812】14位4-20mA环路供电型热电偶温度丈量体系电路图

  图1所示电路是一款完好的环路供电型体系，运用精细模仿微操控器的PWM功用操控4 mA至20 mA 输出电流。

  图1. ADuCM360操控4 mA至20 mA根据环路的温度监控电路 （原理示意图：未显现一切衔接和去耦）

  本电路将绝大部分电路功用都集成在精细模仿微操控器 ADuCM360上，包括双通道24位-型ADC、ARM Cortex -M3处理器内核以及用于操控环路电压高达28 V的4 mA至 20 mA环路的PWM/DAC特性，供给一种低成本温度监控解决方案。

  其间， ADuCM360衔接到一个T型热电偶和一个100铂电阻温度检测器（RTD）。RTD用于冷结补偿。低功耗Cortex-M3 内核将ADC读数转换为温度值。支撑的T型热电偶温度规模是200C至+350C，而此温度规模所对应的输出电流规模是4mA至20mA。

  本电路与电路笔记CN-0300中描绘的电路类似，但本电路具有以更高分辨率的PWM驱动4mA至20mA环路的优势。根据PWM的输出供给14位分辨率。有关温度传感器与 ADC的接口，以及RTD丈量的线性化技巧概况信息，请参电路笔记CN-0300和运用笔记AN-0970。

  电路选用线 供电，可将环路加电源调理至3.3 V，为 ADuCM360、运算放大器 OP193和可选基准电压源 ADR3412供给电源。

  本部分电路与 CN-0300中描绘的温度监控器电路类似，运用 ADuCM360的下列特性：

  24位-型ADC内置PGA，在软件中为热电偶和RTD设置32的增益。ADC1在热电偶与RTD电压采样之间接连切换。

  可编程鼓励电流源驱动受控电流流过RTD。双通道电流源可在0A至2mA规模内以必定的阶跃进行装备。本例运用200A设置，以便将RTD自热效应引起的差错降至最小。

  ADuCM360中的ADC内置了1.2 V基准电压源。内部基准电压源精度高，合适丈量热电偶电压。

  ADuCM360中ADC的外部基准电压源。丈量RTD电阻时，咱们选用比率式设置，将一个外部基准电阻（RREF） 衔接在外部VREF+和VREF引脚上。因为该电路中的基准电压源为高阻抗，因而就需要使能片内基准电压输入缓冲器。片内基准电压缓冲器意味着无需外部缓冲器即可将输入走漏影响降至最低。

  偏置电压产生器（VBIAS）。VBIAS功用用于将热电偶共模电压设置为AVDD_REG/2 （900 mV）。相同，这样便无需外部电阻，便可设为热电偶共模电压。

  ARM Cortex-M3内核。功用强大的32位ARM内核集成了 126 KB闪存和8 KB SRAM存储器，用来运转用户代码，可装备和操控ADC，并运用ADC将热电偶和RTD输入转换为终究的温度值。它还可操控PWM输出，驱动4 mA至 20 mA环路。出于额定调试意图，它还可以操控UART/USB 接口上的通讯。

  运用内部DAC为 OP193供给1.2 V基准电压。或许，也可以正常的运用1.2 V精细基准电压源 ADR3412，取得温度规模内更高的精度。该外部基准电压源功耗与内部DAC附近 （~50 A）。拜见“功耗丈量测验”部分。

  经过 ADuCM360片上16位PWM（脉冲宽度调制）操控4 mA至 20 mA环路。经过软件可装备PWM的占空比，以便操控47.5 RLOOP电阻上的电压，从而设置环路电流。请注意，RLOOP的顶端衔接ADuCM360的地。RLOOP的底端衔接环路的地。因为这个原因，ADuCM360、ADP1720、ADR3412和OP193的输出电流，加上滤波PWM输出设置的电流，一起流过RLOOP。

  VIN处的 OP193 放大器阻抗十分高，而且不会加载PWM滤波输出。放大器输出仅产生少量改动，约为0.7 V。

  规模鸿沟处（0 mA至4 mA以及20 mA至24 mA）的功能不重要，因而供电轨处的运算放大器功能要求不高。

  ADC1用于温度丈量，因而本电路笔记直接适用于只要一个ADC的ADuCM361。 EVAL-CN0319-EB1Z 评价板包括标记为VR12点的电压丈量选项，丈量时运用ADuCM360上的 ADC0输入通道。该ADC丈量可用于PWM操控体系软件的反应，调理4 mA至20 mA电流设置。

  UART用作与PC主机的通讯接口。这用于对片内闪存进行编程。它还可作为调试端口，用于校准滤波PWM输出。

  两个外部开关用来强制该器材进入闪存引导形式。使 SD处于低电平，一起切换RESET按钮， ADuCM360 将进入引导形式，而不是正常的用户形式。在引导形式下，经过UART接口可以对内部闪存从头编程。

  用于测验本电路的源代码可从 ADuCM360和ADuCM361产品页面下载（zip压缩文件）。源代码运用示例代码随附的函数库。

  图2显现了运用KeilVision4东西检查时项目中所用的源文件列表。

  ADC1用于热电偶和RTD上的温度丈量。本节代码复制自电路笔记CN-0300。概况请拜见该电路笔记。

  需调理PWM滤波输出，以便保证最小温度时的4mA输出以及最大温度时的20mA输出。供给校准程序，运用#define CalibratePWM参数可轻松包括或移除该程序。

  若需校准PWM，接口板（USB-SWD/UART）有必要衔接至J1和 PC上的USB端口。可运用“超级终端”等COM端口检查程序来检查校准菜单并逐渐履行校准程序。

  校准PWM时，应将VLOOP+和VLOOP输出端衔接至准确的电流表。PWM校准程序的榜首部分调整DAC以设置20mA 输出，第二部分则调整PWM以设置20mA输出。用于设置 4mA和20mA输出的PWM代码会存储到闪存中。

  UART装备为波特率19200、8数据位、无极性、无流量操控。假如本电路直接与PC相连，则可以正常的运用HyperTerminal或CoolTerm等通讯端口检查程序来检查该程序发送给UART的成果，如图3所示。

  要输入校准程序所需的字符，请在检查终端中键入所需字符，然后 ADuCM360UART端口就会收到该字符。

  校准系数保存在闪存内，因而不用每次在电路板上电时运转校准程序，除非VLOOP电平产生改动。