智能温度、电流和电压微机接口板

一、产品功能和特点

P51和S51系列智能温度、电流和电压——数字转换微机接口板是将温度传感器（热电偶，热电阻等）的输出信号或电流、电压直接转换成数字量，通过系统总线（PC或STD）将数据传送给主机。在接口板上由89C51单片机管理接口板自动工作，通道转换、ADC启动、采集数据、参比端补偿（热电偶）、引线电阻补偿（热电阻）、数字校零、非线性校正和数据处理等，均由接口板上单片机完成，主机仅在需要数据时，选中接口板，用约1毫秒时间就能把8个通道16个字节数据按顺序读走。读取的数据是已经线性化了的温度的数字量，技术人员不需要有关温度检测专门知识即可使用，大大节省开发时间，显著提高了人机效率。本产品主要用于ISA总线或STD总线计算机的数据采集和控制系统。

主要特点：

1．温度接口板，不用变送器和调理电路，传感器直接接到接口板输入端。

2．输入加有完善保护电路，输入开路甚至误加数拾伏电压，也不会损坏器件。

3．采用双积分A/D转换器，用晶振产生时钟使采样周期是工频的整数倍，高抗共模数据放大器（共模抑制比可达120dB）和软件滤波程序，抗干扰能力强。

4．采用数字校零技术，从根本上消除了放大器和ADC漂移产生的误差，用软件拟和算法和连续式非线性A/D转换法对传感器进行非线性校正，稳定性好，精度高。

5．加有监视计数器（看门狗电路），在任何强干扰情况下，单片机均会自启动，保证不会死机。

6．热电阻板，加有引线电阻补偿电路，基本消除了引线电阻引起的误差。用比率法测量电阻，消除基准电源不稳定的影响，显著提高了稳定性和精度，在全温度范围内，精度达到0.05%，出厂时校准精度达到0.02%。

7．热电偶板，板内加有参比端补偿电路，由软件进行处理，补偿精度高。参比端温度传感器可以安装在现场，用普通导线代替补偿导线，以降低系统开销。

8．光电隔离接口板，只需单一5伏电源供电，隔离电源由板内自行产生，用户不用外加电源。变换器频率很高，变压器绕组少，隔离完善，抗干扰能力强。接口板采用全CMOS器件，低功耗设计，仅消耗70mA电流，此种板也可用于用户开发的单片机系统中。

 

二、技术指标

1．  输入和范围

1)     热电阻：PT100,Cu50,Cu100,热敏电阻（特殊定制），全温度范围

2)     热电偶：K,S,B,T,E,J,W,R,N，全温度范围

3)     电  流：4~20mA,0~20mA

4)     电  压：0~5V,1~5V,0~60mV

2．  分辨率

1)          热电阻：0.0625℃/字

2)          热电偶：0.125℃/字, S和B也提供0.25℃/字

3)          电  流：512码/mA

4)          电  压：2048码/V，256码/mV

3．  精度

优于±0.05%

4．  通道

8个通道或4个通道，由跳线选择

5．  转换时间

 滤波方式：2.16S/8通道，1.2S/4通道

 无滤波方式：720mS/8通道，400mS/4通道

6．  使用端口： 两个端口：一个状态口，一个数据口

7．  输出数据：

 每个通道为16位二进制有符号数原码，8个通道按顺序输出

8．  外型尺寸

 PC总线： 190mm×100mm

 STD总线：165mm×114mm

9．  电源与功耗

+5伏电源，电流约70mA。隔离电源在板上变换。

三、接口板工作原理

工作原理如图1所示，传感器连接到接口板上，经信号转换电路，多路开关和放大器，加到A/D转换器，变成数字信号，经光电耦合器传给单片机。单片机接收数据，经过各种处理，变成温度的数字量存于RAM中，根据主机的请求，再送给主机。主机选中接口板，向单片机申请中断，单片机响应中断，把数据送到输出锁存器74HC374，主机从锁存器取走数据。模拟部分电源由板内+5V电源经变换产生隔离的+5V和-5V电源。

四、主机采集数据方法

接口板有两个端口：一个状态口，用来查询输出锁存器有无新数据，状态位连接到数据线D0上。D0=1没有新数据，主机查询等待；D0=0表示输出锁存器有新数据，主机可以从数据口读取一个字节数据，同时清除状态位。主机连续查询…读数据…再查询…再读数据，......直至到重复16次，读完8个通道16个字节数据为止。读取数据时间大约一个毫秒。
    随产品为用户提供DOS操作系统下使用C语言和汇编语言采集接口板数据、Windows下使用VC和VB采集接口板数据的源程序。还提供组态软件GENIE和组态王的驱动程序。这些程序也可以从网页上下载。

五、外型尺寸与连接

如图2所示，为PC总线接口板的正视图，J1为传感器的输入插座，该插座为25脚D型连接器，引脚定义如图3所示。J2为PC总线插脚，直接插入PC总线槽内。S1为双向跳线开关用来设置接口板的地址。SW1~SW8用以选择接口板的传感器类型和工作方式。传感器输入插座为25脚D型连接器，引脚定义如图3所示，每个通道有3个输入引脚，编号C、

B、A；通道数8个，编号0~7。如果输入为热电偶，连接如图3.1所示。其中C连热电偶的正，B连热电偶的负，A连屏蔽线。热电阻输入采用3线制以克服引线电阻的影响，要求三根导线为同一规格（引线电阻相等），连接如图3.2所示。C连接热电阻传感器的一端，B和A连接另一端，且两根引线要在传感器一端连接在一起，这样的测量电路引线电阻仅影响满度，不影响零点，且影响率为r/5000，r为一根引线的电阻。如果输入为电流或电压，输入连接如图3.3所示，C连接正极，B连接负极，A接屏蔽。

六、接口板系列型号

 

产品型号

传感器

范围（℃）

灵敏度   (℃/码)

路数

P51-15-PT100

PT100

-200~850

0.0625

8

 

P51-15-PT01

PT100

-70~270

0.01

8

 

P51-15-CU100

Cu100

-50~150

0.0625

8

 

P51-15-CU50

Cu50

-50~150

0.0625

8

 

P51-15-K

K

-230~1370

0.125

8

 

P51-15-N

N

-230~1300

0.125

8

 

P51-15-T

T

-230~400

0.125

8

 

P51-15-E

E

-230~1000

0.125

8

 

P51-15-W

W

  0~2310

0.125

8

 

P51-15-R

R

-50~1760

0.125

8

 

P51-15-S

S

-50~1760

0.125

8

 

P51-15-B

B

50~1820

0.125

8

 

P51-15-J

J

-210~1200

0.125

8

 

P51-15-I

电流

0~20mA

512码/mA

8

 

P51-15-V

电压

0~5V

2048码/V

8

 

P51-15-TC

通用

全范围

0.125

7

 

 

 

说明：

l        STD总线接口板的型号仅是把P换成S，传感器和测温范围与PC总线相同。

l        非标传感器可单独订制。

 

 

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