概述

在工業自動化控制過程中，溫度測量已成為必不可少的重要指標。本文主要介紹基于SD25F101芯片實現的通用溫度變送器方案，可支持兩線制4-20mA、三線制0-5V，三線制0-10V輸出，方案及配套調試工具可支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多種通信調試方式選擇，能夠檢測、調理和處理市場主流的溫度傳感器如熱電阻RTD的PT100/PT1000/Cu、熱電偶TC的K/E/S/B/J/T/R/N、以及電阻和電壓等輸入信號。實現非線性溫度信號的線性化處理、熱電偶冷端補償、量程遷移及標定等，系統綜合精度達到0.1%以內。

SD25F101為溫度變送器解決方案的主芯片，可選擇不同的傳感器輸入類型，并優化了電流環輸出噪聲、系統測量精度等。同時提供相關配套工具，包括APP調試工具、基于PC端校準標定工具等，更方便于生產測試和現場產品調試等。

功能指標

l 信號輸入：

熱電阻(RTD)：PT100, PT1000, Cu50

熱電偶(TC)：K, E, S, B, J, T, R, N

電阻：RES1(0-400R),RES2(0-4000R)

電壓：mV(0-100mV)

傳感器檢測：開路、短路

冷端類型：內部溫度傳感器、NTC（冷端支持關閉）

l 輸出：

輸出方式：兩線制4-20mA， 三線制0-5V， 三線制0-10V

輸出精度：優于0.1% F.S（分辨率<1uA）

l 組態設置：

支持分度號、單位、阻尼、量程、精度設置

l 在線調整：

支持組態參數、模擬量輸出的在線修調

l 冷端補償：

補償傳感器類型：

· 內部溫度傳感器

· 外部NTC溫度傳感器（僅支持5K型號）

· 關閉

l 熱電阻接線方式：

兩線、三線、四線

l 電磁兼容：

符合GB/T18268工業設備應用要求(IEC61326-1)

二

方案優勢

SD25F101內置24位高精度低噪聲模/數轉換器（S-D ADC）、儀表放大器、低溫漂基準、高精度16bits DAC、OP，非常適合RTD、TC等溫度傳感器應用。內置OP，可滿足熱電阻測量時兩線、三線、四線比例接法。內置溫度傳感器，可做熱電偶測量冷端補償使用，補償精度0.5℃。支持外部基準，適合熱電偶測量對溫漂敏感的應用。內置DSP，滿足非線性溫度信號的線性化處理、熱電偶冷端補償、量程遷移及標定等。支持兩線制4-20mA、三線制0-5V，三線制0-10V輸出，滿足NE 43標準。

1多種傳感器類型

支持多種傳感器輸入，同一個硬件同時滿足熱電阻RTD (PT100, PT1000, Cu50、熱電偶TC（K, E, S, B, J, T, R, N）和普通電阻電壓信號的測量與變送輸出。支持傳感器開短路檢測與熱電阻兩線、三線、四線接線方式切換。

2靈活的功能定義

支持組態、模擬量輸出調整等常用功能。組態功能可實現傳感器類型選擇、量程設置、阻尼設置和變送精度設置，變送精度可對傳感器信號進行濾波，對抗干擾有一定幫助。組態調整、模擬量輸出調整和復測可實現儀表在線修調及驗證。

復測，可查詢儀表的主變量、模擬量、百分比、冷端溫度信息。

3多種工具支持

提供多種工具幫助完成生產與調試需求。

PC端調試軟件

支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多種通信調試方式：

手機端APP

提供安卓手機端APP調試軟件，借助OTG與通信線實現在線調試。手機端APP界面如下：

自動化標定工具

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溫度傳感器自動化標定工具支持4-20mA 、0-10V、0-5V三種通信調試方式，集成電流電壓表，高精度溫度傳感器、計算機接口，配合PC上位機軟件的使用，根據需要勾選自動化流程，可自動化完成DAC校準、多種傳感器信號標定、儀表復測、參數配置和保存等步驟，中間數據顯示在上位機窗口中。

本工具支持1路儀表的同時校準。

4產品方案應用

基于SD25F101實現的溫度變送器，借助內部的PGIA、ADC、OP、溫度傳感器等資源實現硬件設計，大大簡化硬件電路的復雜度，提高產品的一致性。

以F101T-420溫度變送器板卡為例，根據一體化溫度變送器外形設計，支持市場主流的溫度傳感器應用。

以F201T-HART溫度液晶表頭方案為例，液晶顯示和按鍵操作更方便用戶調試使用。

三總結

基于SD25F101實現的溫度變送器方案，測量精度高，可測量傳感器種類豐富，配套豐富的調試工具與自動化工具，大大提高了方案的易用性，節約成本，提高生產效率。