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溫濕度檢測斷電報警器的改造

時間:2020-12-02 19:42 來源:未知

用來測量北方供暖管道/鍋爐等的溫度,實時發送給雲服務器,當檢測到異常時,通過電話報警通知用戶,從而實現遠程監控。

我們現在的產品是用於養殖場的環境監測,

溫濕度檢測模塊用的是盛世瑞恩生產的溫濕度傳感器SHT30。

其通過IIC總線與主芯片通信,按我的理解,測量管道/鍋爐的溫度需要把探頭貼合在其表麵。

而SHT30用於檢測環境溫/濕度,不能貼在物體上麵。不能滿足用戶的需求。

PT100更適合於這種使用場景。

因此,需要為客戶再定製一款采用PT100的測溫模塊。


模塊的設計要求
供電:5V

通信:485通信/IIC通信

測溫範圍:-40℃~+125℃

精度:+/-1℃

設計考慮
1)單片機選擇STM32F030x4,資源如下

Cortex?-M0 CPU, frequency up to 48 MHz

One 12-bit, 1.0 μs ADC (up to 16 channels)

Internal 8 MHz RC with x6 PLL option

Digital & I/Os supply: VDD = 2.4 V to 3.6 V

Analog supply: VDDA = VDD to 3.6 V

選擇TSSOP20封裝,單價大概3元左右(最近芯片價格瘋漲,目前可能需要近10元)。

2) IIC還是RS485通信

從主控提供IIC以及RS485兩種不同的通信方式給外接模塊,其中RS485支持Modbus協議。

但是考慮到該測溫模塊的體積、成本等因素,

如果采用RS485通信,其內部8MHz RC晶振器的精度無法滿足要求,

根據計算,在全溫度範圍內,時鍾精度超過2%,將會導致誤碼。

而從STM32F030x4的規格書中可知,其內部8MHz RC振蕩器的精度在25℃是為+/-1%,不能滿足要求,需要外加高精度的晶振,這無疑增加了成本和占用的麵積。

因此,應該選擇IIC作為通信接口。

3) 怎麼最大程序提高測試的精度

為簡化設計和節省成本同時保證精度,選擇OPA333用於信號處理,

其具有極低輸入失調電壓、軌對軌輸出、單電源1.8V-5.5V供電等特點。

采用三線製的PT100,通過電橋,以及差分放大消除連線電阻,幹擾信號的影響。

采用LDO AMS1117-3.3V將5V電壓降壓到3.3V給單片機供電; 

電橋的供電、以及運放OPA333的供電采用3.3V的電源; 

由於電橋沒有采用精密穩壓電源供電,PT100輸出的電壓值精度受3.3V電源的影響。

而LDO的輸出電壓隻能達到1%左右的精度。

為了降低這一影響,我利用了MCU內部電壓為1.23V精密參考電壓,對A/D轉換結果,通過數學公式進行校正。

電路原理圖

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