基于SD25F101芯片的通用温度变送器解决方案

概述

在工业自动化控制过程中，温度测量已成为必不可少的重要指标。本文主要介绍基于SD25F101芯片实现的通用温度变送器方案，可支持两线制4-20mA、三线制0-5V，三线制0-10V输出，方案及配套调试工具可支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多种通信调试方式选择，能够检测、调理和处理市场主流的温度传感器如热电阻RTD的PT100/PT1000/Cu、热电偶TC的K/E/S/B/J/T/R/N、以及电阻和电压等输入信号。实现非线性温度信号的线性化处理、热电偶冷端补偿、量程迁移及标定等，系统综合精度达到0.1%以内。 

SD25F101为温度变送器解决方案的主芯片，可选择不同的传感器输入类型，并优化了电流环输出噪声、系统测量精度等。同时提供相关配套工具，包括APP调试工具、基于PC端校准标定工具等，更方便于生产测试和现场产品调试等。

功能指标

l  信号输入：

热电阻(RTD)：PT100, PT1000, Cu50

热电偶(TC)：K, E, S, B, J, T, R, N

电阻：RES1(0-400R),RES2(0-4000R)

电压：mV(0-100mV)

传感器检测：开路、短路

冷端类型：内部温度传感器、NTC（冷端支持关闭）

l  输出：

输出方式：两线制4-20mA， 三线制0-5V， 三线制0-10V

输出精度：优于0.1% F.S（分辨率<1uA）

l  组态设置：

支持分度号、单位、阻尼、量程、精度设置

l  在线调整：

支持组态参数、模拟量输出的在线修调

l  冷端补偿：

补偿传感器类型：

· 内部温度传感器

· 外部NTC温度传感器（仅支持5K型号）

· 关闭

l  热电阻接线方式：

两线、三线、四线

l  电磁兼容：

符合GB/T18268工业设备应用要求(IEC61326-1)

二

方案优势

SD25F101内置24位高精度低噪声模/数转换器（S-D ADC）、仪表放大器、低温漂基准、高精度16bits DAC、OP，非常适合RTD、TC等温度传感器应用。内置OP，可满足热电阻测量时两线、三线、四线比例接法。内置温度传感器，可做热电偶测量冷端补偿使用，补偿精度0.5℃。支持外部基准，适合热电偶测量对温漂敏感的应用。内置DSP，满足非线性温度信号的线性化处理、热电偶冷端补偿、量程迁移及标定等。支持两线制4-20mA、三线制0-5V，三线制0-10V输出，满足NE 43标准。

1多种传感器类型

支持多种传感器输入，同一个硬件同时满足热电阻RTD (PT100, PT1000, Cu50、热电偶TC（K, E, S, B, J, T, R, N）和普通电阻电压信号的测量与变送输出。支持传感器开短路检测与热电阻两线、三线、四线接线方式切换。

2灵活的功能定义

支持组态、模拟量输出调整等常用功能。组态功能可实现传感器类型选择、量程设置、阻尼设置和变送精度设置，变送精度可对传感器信号进行滤波，对抗干扰有一定帮助。组态调整、模拟量输出调整和复测可实现仪表在线修调及验证。

复测，可查询仪表的主变量、模拟量、百分比、冷端温度信息。

3多种工具支持

提供多种工具帮助完成生产与调试需求。

PC端调试软件

支持4-20mA、0-10V、0-5V、HART、UART多种通信调试方式：

手机端APP

提供安卓手机端APP调试软件，借助OTG与通信线实现在线调试。手机端APP界面如下：

自动化标定工具

  

温度传感器自动化标定工具支持4-20mA 、0-10V、0-5V三种通信调试方式，集成电流电压表，高精度温度传感器、计算机接口，配合PC上位机软件的使用，根据需要勾选自动化流程，可自动化完成DAC校准、多种传感器信号标定、仪表复测、参数配置和保存等步骤，中间数据显示在上位机窗口中。

本工具支持1路仪表的同时校准。

4产品方案应用

基于SD25F101实现的温度变送器，借助内部的PGIA、ADC、OP、温度传感器等资源实现硬件设计，大大简化硬件电路的复杂度，提高产品的一致性。

以F101T-420温度变送器板卡为例，根据一体化温度变送器外形设计，支持市场主流的温度传感器应用。

以F201T-HART温度液晶表头方案为例，液晶显示和按键操作更方便用户调试使用。

 

三总结

基于SD25F101实现的温度变送器方案，测量精度高，可测量传感器种类丰富，配套丰富的调试工具与自动化工具，大大提高了方案的易用性，节约成本，提高生产效率。