Sistema de control de medición de temperatura de alta precisión basado en STM32

Sistema de medición de temperatura de alto progreso basado en STM32, este artículo es un artículo de análisis de diseño esquemático

• Diseñe un diagrama esquemático de un instrumento de control y medición de temperatura de alta precisión
• Artículos de PCB de diseño de instrumentos de control y medición de temperatura de alta precisión (no actualizados)
• Diseño de instrumentos de control y medición de temperatura de alta precisión Artículos de código STM32 (no actualizados)
• Artículos de computadora host de diseño de instrumentos de control y medición de temperatura de alta precisión (no actualizados)

Análisis esquemático del sistema de control y medición de temperatura de alta precisión basado en STM32

1. Análisis general

Función de realización del circuito: el maestro stm32 controla la fuente de corriente constante para emitir corriente al sensor de temperatura (PT100), devuelve la señal diferencial, realiza la conversión de analógico a digital después del filtrado, el microordenador de un solo chip recoge la señal, procesa la pantalla, y controla el procesamiento del circuito periférico, enviando información a la computadora host, LED de control y zumbador (el sistema de control y medición de temperatura funciona bajo una fuerte interferencia magnética, y la selección y el diseño del dispositivo deben prestar atención a la antiinterferencia)

Configuración del circuito:

2. Análisis de diseño parcial

2.1 Diseño de la fuente de alimentación

La fuente de alimentación tiene una entrada de 220v y, al trabajar en un entorno magnético fuerte, el diseño es más problemático, por lo tanto, use directamente el módulo terminado de Jinshengyang, más un módulo de aislamiento, conecte un fusible para proteger el cable vivo y la salida de 220V +/- 12V, y haga un buen trabajo Para lograr el aislamiento, se usa de +/- 12V a +/- 5V para suministrar energía al circuito de adquisición del núcleo, lo que afecta directamente la precisión de la adquisición, así que use un LDO aislado y de bajo ruido, como sigue:

• 220 conversión +/- circuito 12V:

Conecté un filtro decapacitor electrolítico de 104 y 120 uf a los dos terminales de salida.

• +12 a + 5V circuito

Usando TPS7A4701, un chip producido por TI, el regulador de voltaje de baja caída dedicado a la adquisición de AD de alta precisión, el ruido de voltaje de salida DC-DC es de solo 4.17 µVRMS (10 Hz, 100 kHz), el diseño esquemático se cambia de acuerdo con el estándar oficial circuito, y el filtro utiliza 0.1 Uf + 10uf condensador de tantalio, el voltaje de salida cambia el valor de resistencia de salida del terminal de salida y el modo de salida de los extremos superior e inferior.

• Circuito de -12 a -5V

Usando TPS7A3301, un regulador de voltaje de baja caída lineal negativo dedicado a la adquisición de AD de alta precisión, ruido de voltaje de salida DC-DC 16μVRMS (10Hz a 100kHz);

• Gire 12 V a 5 V y luego gire a 3 V para alimentar el microcontrolador

En el proceso de diseño del circuito central y los periféricos del microordenador de un solo chip, se deben utilizar 5 V y 3,3 V. Si se usa directamente el +/- 5 V de la señal diferencial, puede interferir con la precisión de la adquisición del núcleo. circuito, por lo que se utilizan dos nuevos chips para reducir, son 7805 y AMS1117, que son suficientes para el microcontrolador y algunos de sus módulos periféricos. (El costo del chip es de aproximadamente 5 yuanes)

• Aislamiento modular

La fuente de alimentación digital y la fuente de alimentación analógica deben estar aisladas, y aquí se utilizan perlas magnéticas para el aislamiento.

• El voltaje de referencia

El voltaje de referencia tiene un gran impacto en la precisión de adquisición. El papel de referencia utilizado aquí es el chip ADR421ARZ, que tiene alta precisión (0.025%) y bajo ruido (0.1 Hz a 10 Hz: 1.75 μV valor pico a pico). El circuito de implementación específico es el siguiente:

Debido a los requisitos de alta precisión, existen muchos condensadores de filtrado y desacoplamiento para evitar interferencias.

2.2 Diseño de circuito de conversión de analógico a digital

El circuito de conversión de analógico a digital utiliza principalmente una fuente de corriente constante para excitar el sensor. El voltaje de respuesta diferencial generado a diferentes temperaturas es diferente. El circuito de fuente de corriente constante emite un valor de corriente establecido para excitar el sensor de temperatura de cuatro cables. Se diferencia el voltaje de salida del sensor de temperatura El circuito del canal selecciona una de las salidas y salidas a la parte de conversión analógica a digital a través del búfer diferencial. Dentro del circuito de conversión de analógico a digital, el chip ADC viene con un circuito de ganancia programable y un circuito de filtro de paso bajo. STM32 controla el ADC para realizar la conversión de analógico a digital y calcula la cantidad digital obtenida para obtener el valor de voltaje o el valor de resistencia del sensor. Los principales puntos de diseño son: 1. Diseño de fuente de corriente constante, 2. Diseño del circuito de conversión, 3. Diseño del circuito de control

• Diseño de fuente de corriente constante

El diseño de la fuente de corriente constante es seguir el voltaje, de modo que el voltaje constante actúa sobre la resistencia para generar corriente, que puede suministrar energía al sensor. Con un multiplexor, se pueden seleccionar múltiples resistencias para generar corrientes de diferentes tamaños. Aquí hay 1ma, 100ua., 10ua, 1ua, canal único como se muestra a continuación, necesitamos un total de 8 canales (el chip de canal único cuesta alrededor de 65, 8 canales alrededor de 500)

• Diseño de circuito de conversión de analógico a digital

El principio del circuito de conversión de analógico a digital es usar ADG1409 para las puertas A y B, ingresar la señal diferencial filtrada y realizar la conversión de analógico a digital. El microcontrolador lee la información a través del protocolo. El circuito de diseño es como sigue:

2.2 Circuito de control del núcleo SCM

• Circuito de control de núcleo STM32

El chip de control central del sistema de medición selecciona el chip de la serie STM32 STM32F407ZGT6. El circuito central de STM32 se muestra en la figura, que incluye principalmente una red que identifica la relación de conexión del circuito, circuitos de oscilador de cristal de 12MHz y 32.768Hz y un circuito de reinicio.

• Circuito de comunicación RS232

Convierta TTL a 232 y comuníquese con la computadora host, consulte el diseño del papel, conecte a 100 para igualar la impedancia

• Circuito de comunicación Ethernet

La microcomputadora de un solo chip se comunica con la computadora a través de Ethernet. Este diseño es más problemático. Utiliza directamente el puerto serie del módulo terminado de la nube humana a Ethernet, se conecta a un puerto de red aislado RJ45 y la impedancia diferencial es 100. Aquí, el asistente Jiali Chuang se utiliza para igualar el ancho de la línea.

• Diseño de botones

Un papel de referencia es muy extraño, hardware anti-vibración, siento que es suficiente agregar un condensador de filtro de acuerdo con la conexión de botón tradicional, no hay necesidad de hacerlo tan complicado, la revisión es la siguiente, incluso si el El condensador de filtro es inestable, se puede resolver

• Circuito de visualización

El diseño aquí es muy simple, nada especial, solo preste atención a la selección del enchufe de conexión OLED básicamente no hay problema (OLED cuesta 10)

• Circuito de descarga

Es muy simple, conecte 22 para protección, también puede conectar un TV

El diseño esquemático es básicamente el anterior, el siguiente diseño de PCB

(PD: A la gente más guapa le gusta, ¿cómo puedes quedarte atrás como un hombre guapo que como un miembro?)