代码的校准部分 - 采用Cortex-M3的12位4-20mA环路供电型热电偶测量系统

接线图 2023年09月27日 21:09 90 admin

　　代码的校准部分

　　可调整编译器#define值（calibrateADC1和calibrateDAC），以使能或禁用ADC和DAC的校准程序。

　　要校准ADC或DAC，接口板（USB-SWD/UART）必须连接至 J1和PC上的USB端口。可使用“超级终端”等COM端口查看程序来查看校准菜单并逐步执行校准程序。

　　校准ADC时，源代码会提示用户将零电平和满量程电压连接至AIN2和AIN3。注意，AIN2是正输入端。完成校准程序后，ADC1INTGN和ADC1OF寄存器的新校准值就会存储到内部闪存中。

　　校准DAC时，应通过精确的电流表连接VLOOP+输出端。 DAC校准程序的第一部分校准DAC以设置4 mA输出，第二部分则校准DAC以设置20 mA输出。用于设置4 mA和20 mA 输出的DAC代码会存储到闪存中。针对最终的4 mA和20 mA 设置在AIN9处测得的电压也会记录下来并存储到闪存中。由于在AIN9处的电压与流经RLOOP的电流线性相关，因此这些值会用于计算DAC的调整因子。这种闭环方案意味着，可以使用片内24位∑-△型型ADC进行微调而消除DAC和基于晶体管的电路上的所有线性误差。

　　UART配置为波特率9600、8数据位、无极性、无流量控制。如果本电路直接与PC相连，则可使用“超级终端”等通信端口查看程序来查看该程序发送给UART的结果，如图5 所示。

　　要输入校准程序所需的字符，请在查看终端中键入所需字符，然后ADuCM360 UART端口就会收到该字符。

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　　图5. 校准DAC时的“超级终端”输出

　　代码的温度测量部分

　　要获得温度读数，应测量热电偶和RTD的温度。RTD温度通过一个查找表转换为其等效热电偶电压（T型热电偶请参见ISE， Inc.的ITS-90表）。将这两个电压相加，便可得到热电偶电压的绝对值。

　　首先，测量热电偶两条线之间的电压（V1）。测量RTD电压并通过查找表转换为温度，然后再将此温度转换为其等效热电偶电压（V2）。然后，将V1和V2相加，以得出整体热电偶电压，接着将此值转换为最终的温度测量结果。

　　对热电偶而言，固定数量的电压所对应的温度会存储在一个数组中。其间的温度值利用相邻点的线性插值法计算。

　　图6显示了使用 ADuCM360上的ADC1测量整个热电偶工作范围内的52个热电偶电压时获得的误差。最差情况的总误差小于1°C。

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　　图6. 通过分段线性逼近法利用ADuCM360/ADuCM361所测52个校准点时的误差

　　RTD温度是运用查找表计算出来的，并且对RTD的运用方式与对热电偶一样。注意，描述RTD温度与电阻关系的多项式与描述热电偶的多项式不同。

　　有关线性化和实现RTD最佳性能的详细信息，请参考应用笔记AN-0970“利用ADuC706x微控制器实现RTD接口和线性化”。

　　代码的温度至电流输出部分

　　测得最终温度后，将DAC输出电压设置为适当的值，以便在RLOOP上产生所需的电流。输入温度范围应该是−200°C 至+350°C。代码针对−200°C和+350°C设置的输出电流分别是4 mA和20 mA。代码实施的是闭环方案，如图7所示，其中AIN9上的反馈电压通过ADC0测量，然后此值用于补偿 DAC输出设置。FineTuneDAC（void）函数执行此项校正。

　　为获得最佳结果，应在开始该电路的性能测试前校准 DAC。

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