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支持温湿度磁场及电源监控与诊断的参考设计-电路方案

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简介:
本参考设计提供了一套全面监测解决方案,涵盖温度、湿度、磁场和电源状态,并具备故障诊断功能,适用于各类电子设备。 该参考设计采用了多种保护措施来确保交流或直流模拟输入、直流模拟输出、交流或直流二进制输入以及带有高侧或低侧驱动器的数字输出的安全性。这些方法包括平缓钳位浪涌防护技术,ESD(静电放电)器件,电子保险丝和负载开关等手段,并且能够防范过压、过载及瞬变现象(如1.2/50us波形,在42Ω阻抗条件下)。此外,该设计还具备温度、湿度、磁场以及电源的监测功能用于故障诊断。 对于ADS8688 (±20V输入范围) 和 ADS8588S (±15V 输入范围),此方案提供了过压与瞬态(±1.5KV)保护措施,同样适用于交流或直流模拟输入和输出。此外,它还为连接至具有 ±4V 输入范围的ADS131E08 或 ADS131A04 的交流输入提供过电压及电流传感器开路防护。 该设计通过使用电压检测器、自供电隔离式数字输入接收器以及额定值24V或48V且具备高侧或低侧驱动功能的数字输出驱动器,为二进制输入和输出提供了过压与瞬态保护。对于模拟电源部分,则提供了一个单5V输入,并能够生成用于SAR 或 Δ-Σ ADC 的精确稳定基准。 此设计还包含了具有双电源支持的交流模拟输入测量以及板载电源的安全防护机制,通过可编程或固定电流限制和差分USB数据线路实现对瞬变及过负载情况的有效保护。其中包括针对18V USB供电配置下的±12VLCD偏置电源。

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    本参考设计提供了一套全面监测解决方案,涵盖温度、湿度、磁场和电源状态,并具备故障诊断功能,适用于各类电子设备。 该参考设计采用了多种保护措施来确保交流或直流模拟输入、直流模拟输出、交流或直流二进制输入以及带有高侧或低侧驱动器的数字输出的安全性。这些方法包括平缓钳位浪涌防护技术,ESD(静电放电)器件,电子保险丝和负载开关等手段,并且能够防范过压、过载及瞬变现象(如1.2/50us波形,在42Ω阻抗条件下)。此外,该设计还具备温度、湿度、磁场以及电源的监测功能用于故障诊断。 对于ADS8688 (±20V输入范围) 和 ADS8588S (±15V 输入范围),此方案提供了过压与瞬态(±1.5KV)保护措施,同样适用于交流或直流模拟输入和输出。此外,它还为连接至具有 ±4V 输入范围的ADS131E08 或 ADS131A04 的交流输入提供过电压及电流传感器开路防护。 该设计通过使用电压检测器、自供电隔离式数字输入接收器以及额定值24V或48V且具备高侧或低侧驱动功能的数字输出驱动器,为二进制输入和输出提供了过压与瞬态保护。对于模拟电源部分,则提供了一个单5V输入,并能够生成用于SAR 或 Δ-Σ ADC 的精确稳定基准。 此设计还包含了具有双电源支持的交流模拟输入测量以及板载电源的安全防护机制,通过可编程或固定电流限制和差分USB数据线路实现对瞬变及过负载情况的有效保护。其中包括针对18V USB供电配置下的±12VLCD偏置电源。
  • 【RT-Thread作品展示】湿
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    本项目提供了一套基于RT-Thread操作系统的温湿度监测电路设计方案,包括硬件选型、软件架构及代码实现等内容。 【RT-Thread作品秀】温湿度监测设计 作者:Star.Water 概述产生背景: 当前的温湿度监控设备大多只能显示实时环境参数,并不能查看历史记录或曲线图,无法直观地展示温度和湿度的变化情况。因此本次设计旨在开发一款可以同时显示当前数据及历史变化趋势的产品。 实现功能: 仪表盘上会实时更新并显示当前的温度与湿度;此外还提供一个图表界面用于展示过去的数据信息。 硬件环境: 使用ART-Pi平台,搭载RT-Thread操作系统版本为rt-thread-v4.0.2。开发工具采用MDK5.21。 移植了RT-Thread到STM32H50,并设置系统滴答时钟以产生每毫秒一次的中断来驱动RTOS。 #define RT_HEAP_SIZE (1024*40) // 定义堆大小为 40KB #define RT_MAIN_THREAD_STACK_SIZE 1024 // 主线程栈空间大小设为 1K 字节 其他配置沿用默认硬件框架,其中ART-Pi与STM32L4开发板均运行RT-Thread操作系统。通过串口通信实现数据传输。 传感器参数采集由阿里云的stm32L4开发板负责,并将收集到的数据记录写入SD卡中。 屏幕部分采用10*10以内的转接板,参考正点原子和野火的设计方案自行绘制电路图并通过嘉立创打样完成。考虑到显示屏尺寸为 180mm * 100mm ,因此使用了三块小板拼接而成。 软件框架说明: RT-Thread通过系统滴答定时器产生每毫秒一次的中断来驱动;LVGL则利用定时器3实现相同功能。 各个线程资源分配如下:机智云WIFI远程遥控和传感器参数采集在STM32L496板子上完成。 软件模块说明: ART-Pi与STM32L496之间的通信采用了自定义协议,该协议要求包头及尾部均需进行双字节验证以减少传输错误的概率;同时每一帧数据的结尾都会附加16位校验值来确保在受到干扰时仍能正确发送参数。 使用过程中发现RT-Thread中的printf和sprintf函数功能不全,无法支持类似%0.2这样的格式化选项用于指定小数点后的精度。 调试阶段主要依赖于VS2017环境进行LVGL的初步设置,在完成电脑端测试后迅速移植到单片机上运行。 比赛感悟: 一直以来都有计划自己编写一个LVGL项目,但由于白天工作晚上还要照顾孩子而没有足够的时间。借助这次比赛的机会给自己施加了一定压力,并且通过每天加班努力学习掌握了基本操作。 RT-Thread是一款非常容易进行移植的实时操作系统,仅需一个中断即可驱动整个系统运行;同时其软件包也非常实用,在未来的学习过程中一定要加以利用。尽管此次因为时间紧迫仍然使用MDK开发环境并手动移植了RTT,但还是决定以后要多尝试其他工具和方法。 虽然在功能实现方面还有一些设想未能完成,但是会继续努力改进和完善现有设计。 非常感谢RT-Thread提供的参赛机会,在这次比赛中不仅学到了很多知识也更加深入地了解了该操作系统。尽管比赛即将结束但在技术学习的道路上永远不会停下脚步!
  • ADuCM360基热系统
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    本简介针对ADuCM360芯片设计了一套高效的热电偶温度监控系统电路方案,详细介绍其硬件架构、信号处理流程及软件算法。 本电路在精密热电偶温度监控应用中使用ADuCM360精密模拟微控制器,并控制4mA至20mA的输出电流。ADuCM360集成了双通道24位∑-△型模数转换器(ADC)、双通道可编程电流源、12位数模转换器(DAC)、1.2V内置基准电压源以及ARM Cortex-M3内核,具有126KB闪存和8KB SRAM存储空间,并配备了各种数字外设如UART接口、定时器、SPI和I2C接口。在该电路中,ADuCM360连接到一个T型热电偶与一个100Ω铂电阻温度检测器(RTD)。RTD用于冷结补偿。低功耗的Cortex-M3内核将ADC读数转换为实际温度值。支持的T型温度范围是−200°C至+350°C,对应的输出电流范围是4mA至20mA。 本电路提供了一种完整的热电偶测量解决方案,并且所需外部元件很少,可以适应高达28V的环路电压并采用环路供电。在应用中使用了ADuCM360以下特性:12位DAC及其灵活的片内输出缓冲器用于控制NPN晶体管BC548;通过调节此晶体管的VBE电压来设定流经负载电阻(47Ω)的电流值,从而实现所需的输出。为了提高精度并消除失调和增益端点误差,ADC0会测量反馈电压,并根据该读数调整DAC输出以确保±0.5°C的精度。 此外,ADuCM360内置24位Σ-Δ型ADC及PGA,在软件中将热电偶与RTD设置为32倍增益。双通道电流源可在0μA至2mA范围内配置,并在本例中使用了200μA以减少RTD自发热误差。ADuCM360的内部基准电压源精度高,适合测量热电偶电压。 对于RTD电阻测量,采用比率式设置将外部参考电阻(RREF)连接至VREF+和VREF−引脚上;为了降低输入泄漏影响,启用片内基准电压缓冲器。偏置电压发生器(VBIAS)用于设定热电偶共模电压为AVDD/2 (900 mV),从而无需外部电阻。 ADuCM360的ARM Cortex-M3内核具有126KB闪存和8KBSRAM,以运行用户代码、配置控制ADC,并将热电偶与RTD输入转换成温度值。此外还利用AIN9电压水平进行闭环反馈控制并持续监控DAC输出。 电路中的T型(铜-康铜)热电偶具有−200°C至+350°C的温度范围,灵敏度约为40ΩV/°C,在双极性模式和32倍PGA增益设置下可以覆盖整个温度范围。RTD则用于冷结补偿。 此电路设计需要在多层PCB上构建,并且具有较大的接地层以确保最佳性能。相关附件包括原理图、PCB的PDF文件,以及材料清单等详细资料。
  • 基于STM32F103C8T6湿检测
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    本设计采用STM32F103C8T6微控制器为核心,结合温湿度传感器,构建了一个高效、精确的温湿度监测系统。 随着现代工农业技术的发展以及人们对生活环境要求的提高,准确检测与控制温湿度变得越来越重要。温湿度是工业生产和农业生产中的关键环境参数,在实际操作中占据着重要的位置。例如,如果温度高且湿度过大,则可能导致粮食发芽和腐败,并可能增加二氧化碳浓度;在密闭环境中甚至有可能导致工人窒息。此外,发芽的粮食还会进一步提高环境温度,从而增加了火灾等安全事故的风险。 因此,适时准确地进行温湿度测量具有重要意义,在工业生产中有着广泛的应用需求。传统的实现方式通常需要通过电缆连接监控台与现场设备,并且传统传感器需借助复杂的电路来将模拟信号转换为数字信号;而长距离的数据传输会带来损耗和误差问题。 本系统采用无线方案,不需要铺设电缆,从而节约成本并提高工作效率及数据采集的便捷性。该系统主要使用STM32F103C8T6作为主控芯片,并利用DHT11传感器进行温湿度检测;随后将获取的数据发送给单片机处理后通过NRF24L01无线模块传输出去,其中单片机与无线模块之间的通信采用SPI协议。接收端同样使用STM32F103C8T6作为主控芯片,并配以NRF24L01无线接收器和液晶屏(如诺基亚5110)进行数据展示;经过一定距离的传输,接收到的数据会被传送到单片机中处理并显示在屏幕上。这样就完成了一次温湿度信息从采集到发送再到接收与展现的过程。
  • 竞赛作品-含补偿功能土壤pH湿检测
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    本项目提出了一种集成温度补偿功能的土壤pH值和湿度检测电路设计方案,旨在提高测量精度与可靠性,适用于农业监测等场景。 该项目设计介绍了一种单电源、低功耗且高精度的解决方案,用于土壤湿度与pH值测量,并具备温度补偿功能。该电路针对容性土壤湿度传感器进行了优化,这类传感器不受水体盐度影响并且不会随时间推移而遭受侵蚀。此外,它还能够进行土壤pH值的测量,适用于多种应用场合。 整个系统由三个独立的测量前端组成:pH值、土壤湿度和温度。在信号调理之后,这三个通道共用一个24位Σ-Δ型模数转换器(ADC)AD7124-8。这款器件是专为高精度测量设计的一款低功耗、低噪声且全集成式的模拟前端。它内置了一个低噪声的24位Σ-Δ型ADC,可以配置成提供8个差分输入或者15个单端或伪差分输入。片内增益级确保了小信号可以直接被ADC接收。 更多设计细节,请参见附件中的原文说明。系统的设计简图和关键部分截图也包含在附件中。
  • 子竞赛)基于CT107D系统说明-
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    本项目提供了一套基于CT107D微控制器的温度监测系统的完整代码和设计方案,包括硬件电路图、软件实现逻辑等资料,旨在帮助用户有效监控环境温度。 温度监控器能够实现环境温度的检测及报警功能;通过EEPROM存储上下限温度数值,并可通过外部按键更改这些值。系统硬件电路主要包括单片机控制电路、数码管显示电路、EEPROM存储电路、直流电机驱动电路(设计部分)、键控电路以及继电器组成。该设计基于CT107D开发板平台完成。 温度监控器源码可以直接下载到CT107D开发板上运行,具体细节请参考附件中的环境监控系统源代码内容和相关说明文档。
  • 可穿戴备用传感器-
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    本参考设计提供了一种专为可穿戴设备优化的温度传感器解决方案,包括详细的电路图和材料清单,旨在实现高效、精准的体温监测功能。 TI 设计展示了一款面向可穿戴市场的温度传感器——LMT70。该传感器在人体温度范围内具有 0.13°C 的高精度,非常适合用于各种可穿戴设备中。其小巧的 WCSP 封装使它能够迅速升温,并且当放置于皮肤上时可以快速响应体温变化。 此设计采用 USB 形状的 PCB 板,并配备有连接不同基板所需的接头端子。TI 设计报告详细记录了在各种基板上的热响应情况以及 MSP430F5528 ADC 校准技术的应用。该 TI 设计经过全面测试,包含固件、GUI(图形用户界面)、详细的使用指南和完整的测试报告。 附件中包括以下重要信息: - 用于此设计的关键芯片LMT70的规格说明 - 具有输出使能功能的 LMT70 精密温度传感器 - 温度传感与控制 IC 的技术参数
  • 汽车辅助-
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    本参考资料为汽车辅助电路提供高效电源解决方案,涵盖多种电路设计方案和应用实例,助力工程师优化车载电气系统性能。 一种适用于汽车辅助电路的电源参考设计能够处理从40V到1kV的广泛输入范围,并能产生高达1.2kV瞬态电压下的15V、4A输出。此设计方案特别适合于800伏电池驱动的混合动力电动汽车(HEV)或电动车(EV)牵引逆变器系统使用,其中最低的40V输入支持来自牵引电机的再生制动功能的安全测试。 该设计采用了一款碳化硅(SiC) MOSFET器件,具备高阻断电压和低栅极电荷等特性以减少开关损耗。非隔离式电平转换器可以利用嵌入在反激控制器中的SiMOSFET驱动器来操作SiC MOSFET。 电路板上包含两种型号的反激变换器:初级侧调节(PSR)与光耦合反馈,用于比较和适应不同的需求情况。变压器设计具有增强型隔离,并符合汽车AEC-Q200 1级认证标准。此参考设计方案具备以下特点: - 输入电压范围为40V至1kV,输出功率高达60W的反激式辅助电源 - 输出稳定的15V电压,配备有主动启动电路以降低待机功耗 - 可扩展到更高电压和更大功率的应用场景中,充分利用SiC MOSFET在高压环境中的性能优势。 - 板载两种转换器型号(PSR与光耦合反馈) - 恒定开关频率控制器具备1MHz的最大开关频率及0%至96%的占空比范围。
  • Nixie时钟湿
    优质
    本项目设计了一款集显示时间、温度和湿度于一体的Nixie管电子时钟。通过独特的电路方案,实现了复古与现代科技的完美结合,为用户带来直观且优雅的信息展示体验。 使用Arduino构建一个集成了Nixie时钟、温度计和湿度计的设备,并设计了一个精美的外壳以方便操作。所需硬件组件包括:1个Arduino UNO或Genuino UNO,以及1个Arduino - Nixie时钟温度计湿度计扩展板。 这个装置是如何工作的呢?
  • 大型机故障系统
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    本系统为大型机电设备设计,用于实时监测电气参数并进行故障预判与诊断。通过先进的数据分析技术,确保设备高效运行和维护,延长使用寿命,减少停机时间,保障生产安全。 在现代工业生产环境中,大型机电设备的稳定性和可靠性对提高生产效率及企业经济效益至关重要。因此,实时监测这些设备的电气参数并进行故障诊断变得尤为重要。 随着物联网、无线通信技术以及数据处理能力的进步,一种结合了多种先进技术的装置应运而生。这种装置不仅能实现电气参数的实时在线监测和潜在故障动态诊断,还能通过无线网络与远程故障诊断中心双向互动,为“预知维修”提供了强有力的技术支持。 该装置的核心之一是采用物联网技术进行数据快速收集及传输,并结合WIFI通信技术确保设备与监控中心之间的无缝对接。这使得维修人员可以随时接收并处理来自任何位置的设备运行信息,提高了响应效率和故障解决速度。 在硬件方面,该装置包括电气参数监测电路、WIFI无线通讯模块、微处理器以及实时时钟等核心组件。其中,ATT7022D芯片用于精确测量电流、电压、功率及电能;MSP430F2616微处理器则以其低功耗和高效数据处理能力确保装置的稳定运行。 软件设计方面,电气参数采集程序负责读取并处理来自监测电路的数据,并通过算法进行修正得到准确值。WIFI无线通讯子程序通过AT指令配置与操作模块,实现设备和监控中心之间的信息传输。 实践证明,这种实时监测与故障诊断系统显著提高了故障检测的及时性和准确性,减少了因设备问题导致的停机时间及生产损失。同时,其预警功能还帮助企业提前预防潜在故障的发生,从而保障了安全生产环境。随着物联网技术的发展,这类装置在未来将更加广泛地应用于机电设备管理中,并促进智能制造的进步与发展。