模拟温度采集模块
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基于CS5513 的RTD温度采集模块实现谢梦张博(南大傲拓科技江苏有限公司江苏南京)摘要:本文设计了一种NA200PLC的RTD扩展模块,主要运用工业现场对温度传感器信号的采集和处理。
本文分析了A/D芯片CS5513的原理,设计了RTD信号采集的硬件电路与软件实现流程。
本模块利用CS5513这款20位高精度Δ-ΣADC进行多通道RTD信号的采集和处理。
经过实践验证,该模块具有成本低、实用性强、精度高、可靠性高等优点。
关键词:RTD;Δ-Σ;总线;N200PLC;20位A/D转换器。
Abstract: A RTD expansion module of NAPLC is designed in this article, which is mainly used in temperature sensor signal acquisition and processing in the industrial field. This paper describes the principle of CS5513, hardware circuits, and the main software flowcharts.The module uses the Δ-Σ ADC CS5513 of 24 bit high precision to collect and process the RTD signal in multi-channel. After practice verification, this module has some advantages, such as low-cost, high practicability,high precision high reliability and so on.Key words: RTD;Δ-Σ;Bus;N200PLC;20 bit A/D converter。
实验2 模拟温度采集监测系统1、实验目的(1)学会使用LabVIEW中的While循环;(2)学会使用LabVIEW中的移位寄存器;(3)学会使用LabVIEW中的For循环;(4)学会使用LabVIEW中的CASE结构;(5)学会使用LabVIEW中的顺序结构;(6)学会使用LabVIEW中的公式节点。
2、实验任务用LabVIEW建立一个模拟温度采集监测系统,功能要求如下:用随机数发生器产生一个温度数据,温度范围自定(比如:20~40);有华氏和摄氏两种显示模式;可以设定温度上限,使用报警计数器对采集的温度超设定上限值的次数进行计数;当用户单击“开始采集”按钮后,系统开始采集数据,采集时间间隔自定(比如1S);当用户单击“暂停”按钮后,弹出提示对话框提示“系统已暂停”,并使系统暂停采集;采集次数自定(比如100)次,当系统达到采集次数时才能停止系统。
技能提升:将系统中自定的参数:温度范围、采集次数、时间间隔改为可以前面板中输入进行设置3、实验过程1、进行必要的任务分析,并进行相应原理公式推导Y=C*1.8+322、方案设计概述用LabVIEW建立一个模拟温度采集监测系统,功能要求如下:用随机数发生器产生一个温度数据,温度范围自定(比如:20~40);有华氏和摄氏两种显示模式;可以设定温度上限,使用报警计数器对采集的温度超设定上限值的次数进行计数;当用户单击“开始采集”按钮后,系统开始采集数据,采集时间间隔自定(比如1S);当用户单击“暂停”按钮后,弹出提示对话框提示“系统已暂停”,并使系统暂停采集;采集次数自定(比如100)次,当系统达到采集次数时才能停止系统。
3、实现步骤1、选取一个While循环,为循环条件创建输入控件作为停止采集;2、在While循环内选取一个条件结构;选取一个确定按钮作为开始采集,将开始采集与条件结构的输入相接;3、在条件结构内选取一个层叠式顺序,并在后面添加帧,选择“0”,选取一个局部变量命名为超上限累计次数并创建常量;选择“1”,选取一个For循环,循环总数N设置为100,选取一个水平刻度条作为采集进度,将循环计数与采集进度相接;在For循环内选取一个时间延时;选取一个随机数,再选取一个函数“乘”并创建常量数值为20,将随机数与“乘”的X相接;选取一个函数“加”并创建常量数值为20,将“乘”的输出与“加”的X相接;选取一个比较“大于等于?”,其x与“加”的输出相接,选取一个数值输入控件作为温度上限(摄氏),并与“大于等于?”的y相接;选取一个条件循环,为真时,选取一个函数“加1”,其输出接一个数值输入控件—超上限累计次数,并创建一个局部变量;4、前面板:选取一个水平摇杆开关命名为单位换算,选择查看—工具面板—编辑文本,在单位换算左右两侧增加两个文本分别命名为摄氏与华氏;程序框图:选取一个条件结构,将单位转换与条件结构的输入相接,为真时,选取一个公式节点,其输入变量命名为C并与“加”的输出相接,在其程序框图内输入公式Y=C*1.8+32; ,其输出变量命名为y,并将y与温度计相接,温度计必须在条件结构外;为假时,将条件结构的输入、输出直接相接;5、选取一个确定按钮命名为暂停,选取一个事件结构,设置其时间超时为1,将暂停与事件结构的输入相接,右击时间结构—添加事件分支,事件源选择暂停,事件选择值改变,单击事件说明符旁的添加按钮,点击确定;选择“暂停”:值改变,选取一个单按钮对话框;选取一个字符串常量命名为程序处于暂停状态,将单按钮对话框与字符串常量相接。
SM1600B-160搜博MODBUS温度采集模块工具软件说明书一、硬件需求 (3)二、软件需求 (3)三、软件安装步骤 (3)四、软件操作 (6)4.1主界面分布说明 (6)4.2 SM1600B-160与电脑连接 (6)4.3导入和导出序列号操作 (10)4.3.1 导出序列号 (10)4.3.2 导入序列号 (11)4.4 地址、功能码、起始地址、数据长度 (12)五、软件适用范围 (13)一、硬件需求硬盘空间大于1G,内存大于256M,CPU 单核及以上。
二、软件需求本软件仅限于windows XP,windows2000,windows2003环境使用,window 7请使用兼容windows xp模式。
三、软件安装步骤软件安程过程以下面描述为例,实际文字或软件内容部分根据软件版本有所不同。
图1软件安装图标找到“SM1600B-160 温度采集模块工具软件V14.11.13”文件名,双击并按以下说明进行安装操作。
图2软件安装过程直接点下一步。
图3软件安装选择安装路径选择合适的安装路径,也可以直接选择默认路径,还可更改到其它目录进行安装。
图4软件安装过程显示选定的安装目标直接点击“安装”。
图5 安全卫士360木马防护墙提示若弹出以上木马提示,可以选择“允许本次操作”,本软件绝无木马,请放心安装,让360放行。
若多次提示,可以先关掉防火墙后再进行安装操作。
一直点击【下一步】即可完成安装。
成功安装后,点击桌面快捷键即可运行软件。
四、软件操作4.1主界面分布说明图6软件主界面分布4.2 SM1600B-160与电脑连接与电脑连接需要USB转RS485信号线一条以及相应的驱动程序。
程序正确安装并插入信号线后在我的电脑—属性—硬件—设备管理器—端口。
查看USB转RS485是用的哪一个端口,从图7中来看是COM3。
图7电脑的端口打开软件,进入到仪器设置界面。
如图8所示:图8需要修改串口设置以达到连接到硬件。
多路PT100或模拟信号4-20ma转485、232采集模块说明数据采集模块的用途数据采集别称数据获取,是运用数据采集模块,从系统软件外界收集数据并输入到系统软件內部的1个插口,数据采集技术已运用在各行各业。
数据采集的目地是以便精确测量工作电压、电流量、溫度、工作压力或响声等物理现象。
应用场景PC的数据采集,根据模块化设计硬件配置、系统软件和电子计算机的融合,开展精确测量。
虽然数据采集模块依据不一样的运用要求有不一样的界定,但系统结构收集、剖析和显示的目地却都同样。
数据采集模块融合了数据信号、控制器、激励器、信号调理、数据采集机器设备和系统软件。
在电子计算机运用的今日,数据采集的必要性是非常明显的,这是电子计算机与外界物理学全球联接的公路桥梁,多种类型数据信号收集的难度系数水平区别挺大。
实际上收集时噪音也将会产生某些不便,数据采集时会某些基本概念要留意,也有大量的实际上的难题要处理。
而数据采集模块主要用于传输数据的工业生产控制模块主要用途,远程控制数据采集模块控制模块比GPRS控制模块在速度上带显著优点。
产品概述:IBF25产品实现传感器和主机之间的多路信号采集,用来检测最多5路温度信号。
IBF25系列产品可应用在RS-232/485总线工业自动化控制系统,温度信号测量、监测和控制等等。
产品包括电源隔离,信号隔离、线性化,A/D转换和RS-485串行通信。
每个串口最多可接255只IBF25系列模块,通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议,地址和波特率可由代码设置,能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上,便于计算机编程。
IBF25系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统,所有的用户设定的校准值,地址,波特率,输入类型,数据格式,校验和状态,转换速率等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。
IBF25系列产品按工业标准设计、制造,信号输入/ 输出之间隔离,可承受3000VDC 隔离电压,抗干扰能力强,可靠性高。
温度采集模块工作原理
温度采集模块的工作原理是基于热传导原理。
当温度采集模块与被测对象接触时,模块内部的温度传感器会感知被测对象的温度,并将其转换为电信号。
温度传感器通常使用热敏电阻、热电偶或半导体材料来感知温度变化。
这些传感器材料的电阻或电势随温度的变化而变化。
温度采集模块通过电路将传感器感知到的温度变化转换为与温度成正比的电信号。
温度采集模块还可以通过内部的模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
数字信号可以通过通信接口(如I2C或SPI)传输到微处理器或其他设备进行数据处理和存储。
温度采集模块通常还包括校准电路,用于校准传感器的输出,以提高测量的精度和准确性。
校准电路可以根据环境条件和特定的应用需求进行调整。
总而言之,温度采集模块通过内部的温度传感器感知被测对象的温度,将其转换为电信号,并进一步转换为数字信号。
这样可以实现温度的准确测量和数据采集。
SM1900M4-20mA 防护型温度采集模块说明书概述SM1900M温度数据采集模块,配合美国进口传感器,实现低成本温度状态在线监测的实用型专业模块。
本模块可应用于(1)SMT行业温度数据监控 (2) 电子设备厂温度数据监控(3) 冷藏库温度监测(4) 仓库温度监测 (5) 药厂GMP监测系统(6) 环境温度监控(7) 电信机房温监控 (8) 其它需要监测温度的各种场合等。
为便于工程组网及工业应用,本模块采用工业广泛使用的MODBUS-RTU通讯协议,支持二次开发。
用户只需根据我们的通讯协议即可使用任何串口通讯软件实现模块数据的查询和设置。
技术参数产品特色1. 基于工业通用的MODBUS-RTU协议,方便接入各种工控系统2. 高精度,免校正:全数字化采集,不会因距离问题采集信号不准确3. 长距离采集,传感器与模块之间的距离最长达500米4. 可根据自己的需求选择不同精度的S10系列传感器5. 赠送二次开发测试软件接口说明1.4-20mA接口2.接口其引脚定义如下:1脚-DC6-24V 电源正2脚-DC6-24V电源负3脚温度信号线3.传感器接口(仅针对传感器外置模块)本模块支持SLST1系列或SS10系列温度电流值与温度的计算公式温度与电流计算测量电流I、量程A及温度值的关系:V= A*(I-4) /(20-4)如果当前测量的电流值为8mA,我们量程为50,那此时算出当前温度值为: V=50*(8-4)/(20-4)=12.5,即温度值为12.5℃。
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当我们在实际的应用中需要对当前的温度或是压力进行采集显示的时候,我们需要用到模拟量模块来对模拟量信号进行采集,在这里我们以S7-200smart PLC的EMAE04模拟输入模块为例来说明如何使用这个模块来采集温度或是压力。
例如:现需要实时监控发电机机组的温度,假设变送器输出的信号为 0 到 10V 的电压信号,最大温度值为 150 。
最小温度值为 0 度。
要完成正确读取实际的温度值,需要进行以下三步操作:第一、正确的接线第二、正确的硬件组态第三、编写正确的程序1、按照变送器提供的信号输出接线方式进行正确的接线,对于 EMAE04 模块的信号接入如图所示:若变送器为三线制输出的变送器,则接线时,先把变送器的24V 电源接上,变送器上的信号输出接端0+ ,0- 端子接 24V 电源负。
2 、打开 S7-200smart 的编程软件,打开其系统块对其进行硬件组态。
如图所示:注意:对于信号类型的选择,通道 0 的设置对通道 1 的设置也有效,通道 2 的设置对通道 3 也同样有效。
3、编写转换程序S7-200smartPLC来说其最大的数字量为27648 。
我们可以根据其得到的数字量的大小转换成我们实际的温度值。
对其转换程序,我们可以使用S7-200 中的 scaling 模拟量转换库,使用库移植的方法把其移植到S7-200smart的软件中。
其移植方法可以参考前面所介绍的内容。
Input : 表示需要转换的数字量,即采样所的数字量Ish :换算对象的高限,即最大模拟量所对应的数字量值(27648 )Isl: 换算对象的低限,即最小模拟量所对应的数字量值(0)Osh :换算结果的高限,即测量范围最大值Osl :换算结果的底限,即测量范围最小值。
VD100 :换算结果所存储的值。
幸福,不能用手去捉摸,只能用心去琢磨,只能静静去体味。
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温度采集模块的工作原理解析温度采集模块是一个常见的电子设备,常用于测量和监控环境中的温度变化。
它在许多领域中都有广泛的应用,包括气象学、工业控制、医疗监护等。
本文将深入探讨温度采集模块的工作原理,并提供对其的观点和理解。
一、温度采集模块的组成温度采集模块通常由传感器、信号转换芯片和数据处理部分组成。
1. 传感器:传感器是温度采集模块的核心部件。
它能够感知和测量环境中的温度变化,并将其转化为电信号。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶和半导体温度传感器等。
2. 信号转换芯片:传感器输出的电信号通常非常微弱,需要经过信号转换芯片进行放大和处理,以使其能够被后续的电路模块读取和解析。
3. 数据处理部分:数据处理部分负责接收和解析经过信号转换芯片处理后的数据,并进行进一步的计算和处理。
它可以包括微处理器、模数转换器和存储器等。
二、温度采集模块的工作原理温度采集模块的工作原理可以简要概括为以下几个步骤:1. 温度感知:传感器感知环境中的温度变化,并将其转化为电信号。
不同类型的传感器采用不同的工作原理,但最常见的是利用材料的热敏特性。
2. 信号转换:传感器输出的电信号经过信号转换芯片进行放大和处理,以使其具有足够的幅度和精度。
转换后的信号通常是模拟信号。
3. 数字化:模拟信号通常需要被转换为数字信号,在数据处理部分进行进一步的计算和处理。
这一过程通常通过模数转换器来完成,将模拟信号转换为数字形式的数据。
4. 数据处理:数据处理部分接收并解析经过模数转换后的数字信号,进行进一步的计算和处理。
这可能包括单位转换、数据滤波和校准等操作。
5. 数据输出:处理后的数据可以通过各种方式进行输出,例如显示在液晶屏上、发送到计算机或嵌入式系统中进行进一步的分析。
三、观点和理解温度采集模块作为温度测量和监控的重要组成部分,在各个领域中发挥着重要的作用。
它可以实时获取环境温度,并将其转化为数字信号进行处理和分析。
这种实时监测和记录温度变化的能力,为科学研究、工业控制和医疗监护等提供了重要的数据支持。
模拟温度采集模块
4.12.1 设计目的及任务
设计任务:设计一个基于模拟温度传感器的温度采集和显示系统。
功能指标:
⌝AD分辩率:8位或以上
⌝温度采样精度:± 1℃
⌝测试温度范围:0~40℃
⌝电源电压:单电压5V
⌝可以和单片机结合并显示。
设计要求:所设计的温度采集、转换和显示电路应满足EDP实验仪系统设计要求,并能与整个系统有效结合。
以下是采用热敏电阻的温度采集系统的原理以及采用TLC1543 AD芯片的设计范例及其相应电路的讲解,仅供参考。
4.12.2 设计原理
系统大体上由三个部分组成。
"电阻和热敏电阻组成的电桥;
"由OP07组成的差动放大调理电路;
"由TLC1543组成的AD模数转换电路。
下面分别介绍如下。
1、热敏电阻
热敏电阻是一种电阻值随温度变化的电子元件,通常有两种类型的热敏电阻。
在工作温度范围内,电阻值随温度升高而增加的称为正温度系数热敏电阻,简称PTC热敏电阻;反之称为负温度系数热敏电阻,简称NTC热敏电阻。
热敏电阻在温度测控、现代电子仪器及家用电器中有广泛用途。
2、调理电路
由于传感器直接输出的模拟量幅度一般较低,同时为了更好的提高系统的抗干扰能力,在传感器的后端一般要进行调理,调理电路通常选用运算放大器完成。
本系统采用OP07组
成一个差分放大器完成后续幅度放大和隔离。
OP07 高精度运算放大器具有极低的输入失调电压、失调电压温漂、噪声电压。
可广泛应用于稳定积分、精密绝对值电路、比较器及微弱信号的精确放大,其特点包括:
"低的输入噪声电压幅度—0.35 μVp-p (0.1Hz ~ 10Hz)
"极低的输入失调电压—10 μV
"极低的输入失调电压温漂—0.2 μV/ ℃
"具有长期的稳定性—0.2 μV/Mo
"低的输入偏置电流—± 1nA
"高的共模抑制比—126dB
"宽的共模输入电压范围—±14V
"宽的电源电压范围—± 3V ~± 22V
OP07运算放大器的引脚见图4-12-1。
图4-12-1:OP07运算放大器引脚图
设计用OP07组成一个差动放大器,用以放大电桥输出信号,如下图4-12-2所示:
Rf
Ui1
Ui2Uo
图4-12-2:采用OP07的差分放大器
输入信号分别加之OP07的反相输入端和同相输入端,当R2=R1,Rf=R3时,输出电压Uo 为
f
o i 2i11
R U (U -U )R =
3、 AD 模块TLC1543
AD 模数转换模块TLC1543的具体用法请参考4.9节。
4.12.3 参考设计内容
1、接口定义
EDP 试验仪热敏电桥模块接口定义见图4-12-3,可以采用面包板自行焊接。
2、设计原理
参考设计通过一个热敏电阻和三个固定阻值的电阻搭成一个电桥,通过取电桥两端的电压值(这样做精度更高),再经过一个差动放大器放大,可以有效抑制零点漂移。
放大后的信号送入TLC1543 AD转换后经单片机处理。
每一个采样放大后的电压值都对应单片机中已经建好的表中的一个温度值,这样就可以根据当前电压值得到目前环境下的温度,再通过LCD显示。
原理图如图4-12-4,其中热敏电阻标称阻值为47欧姆。
图4-12-4:模拟温度前端调理部分设计参考图
整个温度采用系统的原理框图见图4-12-4。
3、软件设计方法
软件设计的关键是建立电桥输出电压和实际温度的对应表,即程序中的u_data{}数组。
这个数组的数值均通过实验确定,输出的电压值送到TLC1543的第4通道。
例4-12-1是温度采集模块的参考程序。
例4-12-1:温度采集模块的参考程序
#include<INIF.h>
#include<LCD1602.h>
uint read1543(uchar port);
uchar xdata ad_result[16]={0}; //AD转换结果
uchar bbb[]={" TLC1543 TEST "};
float JiZhun_AD=2.5;
float xdata u_data[30]=
{ 0.750,0.757,0.762,0.769,0.774,0.779,0.803,0.808,0.813,0.823,
0.833,0.837,0.842,0.847,0.854,0.862,0.863,0.864,0.872,0.876,
0.881,0.889,0.894,0.898,0.906,0.911,0.916,0.920,0.923,0.927,
};
//====================================
void main()
{
ulong AD_ad=0;
int i,T_data=0,U_data=0;
float AD_Data=0.0,TEMPRA TURE=12.5;
PORT=0x03; //BA口输出
lcd1602init(); //液晶初始化
lcd_clear();
while(1)
{
AD_ad = read1543(4); //4 - - - - 第4号通道(0--10)
AD_Data = ((float)AD_ad)*JiZhun_AD/1024+0.0005;
for(i=0;i<30;i++)
{
if(AD_Data < u_data[0]) TEMPRA TURE=26.0;
else
{
if( (AD_Data >= u_data[i]) && (AD_Data < u_data[i+1]) ) TEMPRA TURE=26.0+0.5*i;
else if(AD_Data > u_data[29]) TEMPRATURE=30.0;
}
}
T_data=(int)(TEMPRA TURE*10);
U_data=(int)(AD_Data*1000);
ad_result[11]=T_data%10+'0';
ad_result[10]='.';
ad_result[9]=T_data/10%10+'0';
ad_result[8]=T_data/100+'0';
ad_result[7]=' ';
ad_result[6]=' ';
ad_result[5]='V';
ad_result[4]=(U_data%10)+'0';
ad_result[3]=(U_data/10%10)+'0';
ad_result[2]=((U_data/100)%10)+'0';
ad_result[1]='.';
ad_result[0]=(U_data/1000)+'0';
lcd_string(ad_result,2); //显示AD转换结果
lcd_string(bbb,1);
}
}
//==============================================
4、设计步骤
"把电源模块、CPU模块、电桥模块、AD模块、LCD模块插在正确的位置上,并把跳帽进行正确短接;
"建立Keil工程,编辑、编译源代码并生成可下载的HEX文件;
"连接串口线,通过串口通信模块使用STC-ISP软件下载程序;
"观察LCD显示的数据,直到能够正确显示;。