自己的毕业设计，离线热电偶测温电路AD7190，ADuM5401磁隔离

ilawp · 发表于 2010-10-25 22:43:04

我不是搞电的，只是兴趣。一个同学在做微重力燃烧试验，把一个铁桶从楼顶释放，自由落体，在短短的2秒多以内，桶内可以看做失重，因为有空气阻力，不是那么理想，所以还只能算微重力。条件有点艰苦，去北京的落塔做的话一次费用貌似就上万了，在学校每次的成本基本只有校门口小饭馆的一顿饭（不算设备钱，其实用的设备也不值钱。。。）。那个同学使我们学委，很让人敬佩，虽然报销很简单，但每次做完实验请帮忙的同学吃饭都是他自己掏腰包，自愧不如。
一开始同学用图像的方法观察和计算火焰以及固体燃料的消耗，后来想测温度，就找我。现在的测温仪器要么有个显示屏自己读，要么联电脑上在线测。我需要做的就是能用电池供电、多路热电偶测温、能吧数据独立存下来的一个东西。

主控都是Mega16，因为比较熟悉。刚好还是在涨价前囤了几颗。
搞了两个版本，第一个是用的max6675和AD7705两种方法，也是同学拿去用的一块板。资料没整理也不发了，有个经验就是用AD7705时，最好先把他的spi复位一下（DIN连续40个时钟以上高电平，手册上有讲）。一开始没在意，经常通信失败，后来程序初始化是来一段，稳定的很。
第二版用了AD7190+ADUM的磁隔离，为的是‘高速’和抗干扰，没怎么实际应用，是我搞的比较拖拉，那一段状态很差。。。最终当毕业论文，老师们听到一头雾水（因为我不是学电的。。。老师们当然不懂）。但是因为做出了实物，所以顺利让我过了。
因为是论文，所以比较罗嗦，我删掉了有关我的信息和N多‘铺垫’（凑页数用的），感兴趣的根据目录选着看吧。
论文部分ourdev_592794T55R83.doc(文件大小:2.05M) (原文件名:离线热电偶测温.doc)

布线，比较矬 (原文件名:pcb.jpg)

程序部分，WINAVR下写的&原理图，eagle5.9画的ourdev_592796A9AS9F.rar(文件大小:185K) (原文件名:program&sch.rar)

单片机程序里能看到很多ourdev上历程的影子，毕竟我也是从这里开始学avr的。上位机用labview编的，太烂了，也不发了。
单片机软件写的比较顺利，只要搞懂AD7190那些滤波器怎么设置就能跑起来。特别注意，因为使用了外部的多路模拟开关cd4051，ad不能连续采，一定要单次采！就是说每次采样都必须让滤波器重新建立，AD7190有两种‘single’模式，datasheet上介绍的很模糊，在论文第27页上有我的理解。
AD7190有两种单次采样模式。
（1）根据表4.4，当Mode register的MR21~MR23被设置为001（二进制）时，AD7190工作于单次采样模式。在此模式下，每次转换过程都需要一个完整的滤波器建立时间。转换完成后芯片发出转换完成信号（DRY引脚低电平），同时进入空闲模式（Idle mode）。从空闲模式下启动此种单次采样，芯片需要1ms的启动时间。
（2）当Mode register的MR21~MR23被设置为000（二进制），同时MR11位置位时，AD7190工作与另一种单次采样模式。与前一种不同的是，这里的单次采样仅表示每次采样都要对滤波器重新建立，每次采样完成后自动开始下一次单次采样，而不是空闲模式。

我发现用ADI推荐的电路使用带隔离电源的ADuM芯片纹波很大，而且在测电磁炉烧水温度时经常死机。后来把ADum两侧地线上的电感去掉，纹波就小多了，两端地之间加一个安规电容，测电磁炉烧水也不再死了。还有我的电路抗干扰能力不强，能看到工频干扰的影子，应该是布线问题，还有就是没外壳。还好是拿来测火焰，2度的波动对几百上千的火焰来说是可以接受的误差。本来因为各种因素，热电偶测火焰想侧准都很难，很不幸我也没找到校准的仪器。仅作为是一次学习吧。

今天突然心血来潮，就发一下，缅怀我有点风浪的大学生活

ilawp · 发表于 2010-10-25 22:47:14

另外电压基准选的太不给力，MC1403的误差是1%，纯粹浪费AD7190的精度。当时看坛子里说MC1403的温飘特小，考虑我还是用在比较热的地方，就选了它。后来觉得是个失败，当个教训吧。

上面电路单片机下面的铺铜没显示出来，所以有的地线显示没连

fshunj · 发表于 2010-10-26 00:25:19

膜拜啊,楼主什么专业啊那

DoDo915 · 发表于 2010-10-26 08:53:10

Mark

our_avr · 发表于 2010-10-26 09:18:46

AD7190是磁隔离器件吗？没有查资料，这个IC价格如何？

ilawp · 发表于 2010-10-26 13:54:46

回复【2楼】fshunj
膜拜啊,楼主什么专业啊那
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安全工程，火灾科学。基本上就是热能工程的基础加上一些火灾和安全相关的专业课

回复【4楼】our_avr
ad7190是磁隔离器件吗？没有查资料，这个ic价格如何？
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不是。AD7190时4.8KHz、24位的sigma-delta ADC，集成可编程放大器，能直接采集mV级别的电压。
磁隔离也是ADI公司的，型号用的是ADuM5401，三进一出，集成隔离电源。也有带隔离的ADC，但是不适合我的应用。
AD7190当时买的68元一片，还算比较好买。
ADuM5401是样片，问了淘宝上几家要4、5十元一片。效果不见得比用隔离电源+光耦好，但是外围电路很简单，占用PCB小。

jingji · 发表于 2010-11-24 16:18:29

请问楼主，我用的时候为什么写58读出来的数据全0写5c读出来的全1，求教。。。

FlashNuk · 发表于 2010-11-24 16:38:56

磁隔离芯片的耗电一般都比较大，摸起来有点热。

DigiCat · 发表于 2010-11-24 17:02:04

我用过ADI的磁隔离，个人感觉还是很不错的，信号质量算可以，
速度比较高的片子是要贵些，如果是满足RS232的话就很便宜了，
应该才10-15吧，MSOP8的，体积很小，的确省地方

楼主很不错，画电路还要再多锻炼下，一定是块好料

cuikai12345 · 发表于 2010-11-24 18:11:33

mark

ilawp · 发表于 2010-11-25 21:30:17

回复【6楼】jingji
请问楼主，我用的时候为什么写58读出来的数据全0写5c读出来的全1，求教。。。
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是一直如此还是偶尔？能把你通信部分的代码发一下吗？

回复【8楼】DigiCat 数码加菲
我用过adi的磁隔离，个人感觉还是很不错的，信号质量算可以，
速度比较高的片子是要贵些，如果是满足rs232的话就很便宜了，
应该才10-15吧，msop8的，体积很小，的确省地方
楼主很不错，画电路还要再多锻炼下，一定是块好料
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谢谢夸奖，只怕以后做电路的机会也来越少了。。。工作了，与兴趣不怎么相关的行业，有点身不由己了。另外我用磁隔离芯片也不热，用示波器能明显看到，信号上有个高频的纹波，应该是先把输入的高电平信号变成高频信号，过变压器隔离后，再滤波变回高电平。

jingji · 发表于 2010-11-26 10:30:56

求教楼主，为什么我的AD7190数据总是写入不了ADC的数据寄存器？

ilawp · 发表于 2010-11-26 23:17:31

回复【11楼】jingji
求教楼主，为什么我的ad7190数据总是写入不了adc的数据寄存器？
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把你的程序发上来看一下。能确认电路没问题吗？

xlsmt · 发表于 2010-11-27 09:14:04

能给个程序吗？想做一个测温的。

ilawp · 发表于 2010-11-27 19:23:05

回复【13楼】xlsmt
能给个程序吗？想做一个测温的。
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压缩包里有

jingji · 发表于 2010-11-28 11:44:13

这是连接电路，#include<avr/io.h>
#include<util/delay.h>
#define uint  unsigned int
#define uchar unsigned char
#define BIT(X) (1<<X)
//#define RDY (PINB&0x40)
uchar RDY;
uchar Buf[3]={0,0,0};
#include"SPI.c"

#include"AD7190.c"
#include"1602.c"
#define AD7190_ENH PORTB|=BIT(4)
#define AD7190_ENL PORTB&=~BIT(4)
void Init_Prot();

int main()
{
uchar status=0,i,n,t;
Init_Prot();
t=PINB;
RDY=t&0x40;
unsigned long int ad_z=0;
uchar display[]={"Electron Scales"};

Init_1602();
Write_1602(com_1602,0X80);
zfc(display);
Init_SPI();
PORTB|=BIT(3);
PORTB&=~BIT(4);

AD7190_RW(0xff);//芯片复位
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
_delay_ms(200);

while(1)

{
while((PINB&0x40)==0x40);
Init_AD7190();
/*while(RDY==0x40)
{ AD7190_RW(0x00);
AD7190_RW(0X10);//选择Configuration  regisster(24 bit,with 3 turns)
AD7190_RW(0x80);//chop enabled
AD7190_RW(0x02);//选择AIN3 to AIN4  channel
AD7190_RW(0x0f);//unbuffer model,current关闭，gain =128 ,单极性
}
while(RDY==0x40)
{
AD7190_RW(0x08);//选择模式寄存器，内部零点校准(24 bit,with 3 turns)
      AD7190_RW(0x88);//Internal zero-scale calibration  Model
      AD7190_RW(0x00);
      AD7190_RW(0x01);
}
while(RDY==0x40)
{
AD7190_RW(0x08);//选择模式寄存器，内部满量程校准(24 bit,with 3 turns)
      AD7190_RW(0xa8);//Internal full-scale calibration Model
      AD7190_RW(0x00);
      AD7190_RW(0x01);

}
while(RDY==0x40)
{
AD7190_RW(0x08);//选择模式寄存器(24 bit,with 3 turns)
      AD7190_RW(0x08);//连续转换模式
      AD7190_RW(0x00);
      AD7190_RW(0x18);//Filter output data rate select

}*/

_delay_ms(1250);
while((PINB&0x40)!=0x40);

/* AD7190_RW(0X40);
status=AD7190_RW(0X40);

Write_1602(com_1602,0XCA);
Write_1602(data_1602,(status/100)+0x30);
Write_1602(com_1602,0XCB);
Write_1602(data_1602,(status/10%10)+0x30);
Write_1602(com_1602,0XCC);
Write_1602(data_1602,(status%10)+0x30);*/

/* AD7190_RW(0X10);//写入下次寄存器操作为配置寄存器
//配置寄存器写入数据
AD7190_RW(0X80);
AD7190_RW(0X02);
AD7190_RW(0X18);*/

_delay_ms(200);

AD7190_RW(0X58);

// if((PINB&PB6))

Buf[0]=0xff;
Buf[1]=0xff;
Buf[2]=0;
for(i=0;i<3;i++)
{
Buf=AD7190_RW(0);

}
ad_z=Buf[0];
ad_z=(ad_z<<8)+Buf[1];
ad_z=(ad_z<<8)+Buf[2];
for(i=8;i>0;i--)
{
n=ad_z%10;
Write_1602(com_1602,0XC0+i-1);
Write_1602(data_1602,n+0x30);
ad_z=ad_z/10;
}
_delay_ms(200);
_delay_ms(200);
_delay_ms(200);

AD7190_RW(0X58);
for(i=0;i<3;i++)
{
Buf=AD7190_RW(0X00);
}
_delay_ms(10);
for(i=0;i<3;i++)
{
Write_1602(com_1602,0XCd+i);
Write_1602(data_1602,Buf+0x30);
}

}
//}

//else

}
void Init_Prot()
{
DDRA=0XFF;
DDRB=0Xbf;
PORTB=0xf7;
DDRC=0XFF;
DDRD=0XFF;
}//这是主函数
#define communications_Register 0//通讯寄存器
#define mode_Register          1//模式寄存器
#define deploy_Register       2//配置寄存器
#define data_Register          3//数据寄存器
#define GPOCON_Register       5
#define imbalance_Register    6//失调寄存器
#define full_range_Register    7//满量程寄存器

/*void Write_AD7190(uchar data)
{
AD7190_RW(data);
}
uchar Read_AD7190()
{
uchar ad_val;
ad_val=SPI_Receive();
return ad_val;
}
*/
void Init_AD7190()
{
AD7190_RW(0xff);//芯片复位
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
AD7190_RW(0xff);
_delay_us(200);
_delay_us(200);
_delay_us(200);

/* AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(内部零电平校准)
AD7190_RW(0X88);
AD7190_RW(0X88);
AD7190_RW(0X60);

_delay_us(20);

AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(内部满量程校准)
AD7190_RW(0XA8);
AD7190_RW(0X88);
AD7190_RW(0X60);*/
AD7190_RW(0x00);
AD7190_RW(0X28);//写入下次寄存器操作为G存器
//模式寄存入数据(连续装换模式)
//AD7190_RW(0X28);
AD7190_RW(0X40);
//AD7190_RW(0X05)
_delay_us(20);

AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(系统零电平校准)
AD7190_RW(0XCc);
AD7190_RW(0X8f);
AD7190_RW(0Xff);

_delay_us(20);

AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(系统满量程校准)
AD7190_RW(0XEc);
AD7190_RW(0X8f);
AD7190_RW(0Xff);

_delay_us(20);
AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(内部零电平校准)
AD7190_RW(0X8c);
AD7190_RW(0X8f);
AD7190_RW(0Xff);

_delay_us(20);
AD7190_RW(0x00);
AD7190_RW(0X08);//写入下次寄存器操作为模式寄存器
//模式寄存器写入数据(内部零电平校准)
AD7190_RW(0X0c);
AD7190_RW(0X8f);
AD7190_RW(0Xff);

_delay_us(20);
AD7190_RW(0x00);
AD7190_RW(0X10);//写入下次寄存器操作为配置寄存器
//配置寄存器写入数据
AD7190_RW(0X80);
AD7190_RW(0X01);
AD7190_RW(0X0f);

_delay_us(20);
;
}
//spi标志
#define DDR_SPI DDRB
#define DD_MOSI 5
#define DD_SCK  7
#define DD_SS 4
//===============SPI 初始化===============
void Init_SPI()
{
DDR_SPI |= (1<<DD_MOSI)|(1<<DD_SCK)|(1<<DD_SS);//设置MOSI,SCK,SS.CE 为OUTPUT,其它为INPUT
SPCR |=(1<<SPE)|(1<<MSTR)|(1<<SPR0);//使能SPI接口,主机模式,MSB低位在前,模式0,16分频,SPI时钟1MHZ
SPSR=0;
}

//====================发送数据================//
void  SPI_Send(uchar message)
{
SPDR=message;
while(!(SPSR&BIT(SPIF)));
}
//================接收数据=====================//
uchar SPI_Receive()
{
while(!(SPSR&BIT(SPIF)));
return SPDR;
}

uchar AD7190_RW(uchar data)
{
SPDR=data;
while(!(SPSR&(1<<SPIF)));
return SPDR;
}

jingji · 发表于 2010-11-28 11:46:13

连接电路

jingji · 发表于 2010-11-28 11:47:11

电路没问题

eefans · 发表于 2010-11-28 12:26:37

拿逻辑分析仪看看波形吧。

(原文件名:saleae_spi1.jpg)

ilawp · 发表于 2010-11-28 14:46:30

回复【15楼】jingji
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简单看了一下，有几个疑问：
1.你电路里ADC的CS引脚怎么处理的？一直使能？（这个不是关键，但我习惯控制住cs，不通讯时不使能，以防被干扰）
2.RDY这个量在刚进main函数时赋值，之后没看到有照到能改变它的语句。赋值的位置不合适吧，应该是在while循环的开始。
3.spi初始化里面，我用的是模式3，而你用了模式0，这个应该是最大的问题所在，试试该成模式3.

如果有理解错误，请指正

jingji · 发表于 2010-11-29 22:29:26

谢谢楼主

joni · 发表于 2010-11-29 23:59:23

MARK

cobble2064 · 发表于 2010-12-8 10:12:34

回复【楼主位】ilawp
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兄弟，电路图打开后（用protel 99se)，怎么是空白的啊？

kebaojun305 · 发表于 2010-12-8 11:41:27

回复【22楼】cobble2064
回复【楼主位】ilawp
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兄弟，电路图打开后（用protel 99se)，怎么是空白的啊？
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兄弟楼主已经写了使用eagle5.9画的了。

ahwxa · 发表于 2011-4-25 10:42:43

楼主真是牛人啊，楼主是清华热能的，还是中科大热能的，现在中科大以前的理论热物理的范维澄老师后来的国家重点实验室火灾研究中心主任调到清华，这两家也算是同门弟子了

SY0917231 · 发表于 2011-5-17 16:21:17

mark

baojian510 · 发表于 2011-6-29 17:08:45

楼主牛人啊，佩服！

panmingfu · 发表于 2011-8-24 17:19:59

楼主能加我吗？我的是314064909 我问你个问题呀

kazenoai · 发表于 2012-2-13 21:07:22

不知道这颗芯片的抗干扰能力怎样？

tang2992 · 发表于 2012-4-12 10:17:19

我也要用这个芯片，呵呵，希望有问题有找楼主求教

Gpengzaid · 发表于 2012-5-17 15:33:19

大侠，求助，正在搞AD7190，头都大了，大侠的帖子是阿莫改版以前发的，现在下载不了，有备份吗？能不能发我一份，903511694@qq.com 加急

Gpengzaid · 发表于 2012-5-19 22:38:12

大侠，我弄了个程序想让你给看看，我已经发到你的邮箱里了，希望可以查收一下，谢谢！！

Gpengzaid · 发表于 2012-5-30 09:16:50

多谢大侠的指导，现在终于有点结果了，由于其中一个数型定义错误，浪费了好长时间，非常感谢大侠的资料

dujuan8693 · 发表于 2012-9-22 08:00:29

多谢大侠的指导

1181zjf · 发表于 2012-10-7 15:00:33

能测负温度吗？

USACH · 发表于 2012-10-7 15:07:22

FlashNuk 发表于 2010-11-24 16:38
磁隔离芯片的耗电一般都比较大，摸起来有点热。

相同速率下，比光耦小。

siquche · 发表于 2014-12-23 15:42:40

收下学习了，赞一个

ApexUSB · 发表于 2015-1-5 13:18:25

本科生能做成这样，已经非常不错。

ApexUSB · 发表于 2015-1-14 01:18:56

楼主的ADUM5401 的RCout接错了，应该悬空不能接到VDD，（虽然过了五年了，楼主估计改过来，但是给后来参考的提个醒，哈哈）

自己的毕业设计，离线热电偶测温电路AD7190，ADuM5401磁隔离

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