回焊炉之单芯片温度量测记录器

2012-07-13 10:44:09来源: 21ic

  电路板零件自动组装(SMD)的过程,需要事先研究出最佳的回焊炉(reflow oven)温度分布曲线,然后在量产时再将回焊炉温度控制在最佳的分布状况。

  为了确定温度是控制在事先预期的分布范围之内,必须对电路板上数点做经过回焊炉的温度曲线量测与纪录,这正是回焊炉温度量测纪录器(reflow oven data-logger)的功用。这篇文章将利用松翰科技公司的微控器 SN8P1708 来实际制作一个简单的温度记录器。

  1. 系统架构

系统架构

  <图1>系统架构

   温度记量测录器主要使用热电偶来量测温度,因为热电偶允许长距离的量测点。整个硬件架构如图1 所示。由于K 型热电偶每度C 的输出电压差约为40μV,所以必须接上一个放大器才能被微控器的ADC 精确量得。热电偶温度计的使用必须将一个参考接合点置于已知的固定温度(如冰浴)之下,这即是热电偶的温度补偿,但这样的方法对于一般工业应用并不可行,所以为了方便使用热电偶必须使用热电偶补偿芯片。这里使用Analog Devices 公司的AD595 来提供补偿电压和同时作线性放大,所以不需要额外配置放大电路,就可以用一般的电表或是微处理器测读电压。

  微控器SN8P1708 利用ADC 的一个通道来读取AD595 输出的电压,然后再将其利用SPI 串行传输储存于一颗EEPROM 的内存中。整个量测的温度曲线值依时间间隔储存于内存中;量测结束后,拔除热电偶接头,再利用RS232(或者是一颗低速USB 芯片,例如CY7C63742)来和个人计算机联机,将量测结果下载到计算机中。实作的电路图如图3 所示,本文暂时忽略与个人计算机联机下载资料的实作部份。电路图中,请特别注意AD595C(K 型热电偶专用的放大补偿芯片)和AT25128(16 KB 的EEPROM 芯片)的接线方式。
系统电路图

  <图2>系统电路图。

  2. AD595C 芯片

  假设K 型热电偶量测接合点与参考接合点的温度分别为TM 和TR,则热电偶的输出电压为:

  E = EK(TM) - EK(TR)

  其中,EK(TM)表示K 型热电偶在参考接合点温度为0°C 时的输出电压。

  如果TR已知,则可以求得EK(TR),进而利用热电偶参考函数的反函数求出量测接合点的温度:

  TM = Ek-1[EK(TM) - EK(TR)]

  当参考接合点的温度为0°C 时,K 型热电偶的量测接合点在25°C 的输出电压为1.000mV,电位差与温度间函数关系的Seebeck 系数约为40μV/°C。Analog Devices 公司的AD595 是专为K 型热电偶仪器设计使用的放大器,是经雷射精调(laser trimmed)的产品,放大倍率为247.3V/V,经过参考点温度补偿电路后,使得输出电压直接为量测点温度的倍数,即经过放大器后输出电压与量测点温度间关系为10mV/°C。更详细的内容可以在Analog 网站http://www.analog.com 中取得AD595 的资料册。

  AD595C 的输出电压与热电偶输入电压关系式如下:

输出电压与热电偶输入电压关系

  注意,  关系式为实际的热电偶输出电压,而0.04 × TR为冰点补偿电压,电压单位皆为mV,温度单位为°C。如果是以线性的关系来近似,直接把AD595C的输出电压除以10 来转成温度值(即10mV/°C),将有如图3 所示,有不可避免的误差,不过若已知待测温度在0~300°C 之间,则其误差尚可以接受。

AD595C 之输出与线性化温度的误差

  (a)
AD595C 之输出与线性化温度的误差

  
(b)
<图3>AD595C 之输出与线性化温度的误差。

  3. SPI 串行型的EEPROM

  AT25128 为Atmel 公司的EEPROM,具有SPI 传列传输接口。除了Vcc和GND脚外,SPI 传输所需的四支接脚为SO(即MISO)、SI(即MOSI)、SCK、和/CS(即/SS),其接线法请参考图2。其余二支脚位:/HOLD 脚用以暂停串行传输;/WP脚为0 时,用以防止数据写入状态缓存器。两脚位未用到时,都需要接到Vcc。

  此芯片具有一个状态缓存器(Status Register),定义如下(本实作只用到位WEN 和RDY):

  状态缓存器(0xxx 0000)
状态缓存器

  而控制EEPROM 的六个指令如下:
控制EEPROM 的六个指令

  以下仅列举应用要点,其他事项请到网页http://www.atmel.com/ 中下载Atmel AT25128 的数据册来参考。

  1. 容量为16KB(128kb),内存地址为0000h~3FFFh(共4000h 个地址),因此指定地址时需要2 个bytes。

  2. 可兼容两种SPI 频率模式: CPOL="0" CPHA="0" ; CPOL="1" CPHA="1"。

[1] [2] [3]

关键字:单芯片  温度量测  SMD

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2012/0713/article_5439.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
单芯片
温度量测
SMD

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved