一款热工仪表信号源和测量模块,可输出电压或电流信号以及隔离测量电压或电流。电压输出范围0~2.5V或0~11.5V,分别为0.1mV和1mV分辨率;电流输出范围0~25mA,0.1uA分辨率,精度优于0.2%FS;测量范围:双极性0~29V或0~25mA;精度优于0.2%FS。
1、 可作为热工仪表校验信号发生模块。如对隔离器、无纸记录仪等仪表进行测试,模块具有高分辨、高精度的特点,可以提供0~1V、1~5V 、0~10V、4~20mA等多种校验信号对各类热工仪表进行测试。 2、 作为电压电流校验信号源,可产生电压电流信号用于万用表电压电流档测试、输出电压信号提供模拟电路模块调试等。 3、 作为热工信号校验仪,既可输出校验信号,也可以测量常见的4~20mA等信号,输出和测量隔离无干扰。
一、产品概述
1、采用16位数模转换器DAC8411,具有12LSB的最大误差。
2、采用高精度等级电压基准REF5025,具有0.05%的最大值误差,具有3ppm/°C最大温漂。
3、电流输出采用OPA2188零漂移精密运算放大器,0.03µV/°C漂移;电压输出采用OPA2189零漂移精密运算放大器,0.006μV/°C飘移。
4、隔离测量档位采用SGM8552零漂移精密运算放大器;采用ADS1115模数转换器,16位分辨率,1LSB非线性。该部分独立与其他部件电气隔离,通过ISO1540隔离通讯。
5、主控采用STC8H8K64U单片机。
6、显示采用0.96寸OLED显示屏,显示清晰直观,BOM表中未含有,请自备或购买。具体参数见产品参数7,购买连接见附件。
二、产品参数
1、 设计外接供电输入:14~24VDC。推荐15V供电。需求电流90mA(典型值,在14V供电,25mA输出时),5.0mm接线端子接入,带接反保护。
2、 设计电压输出范围:档位1:单极性直流0~2.5V。分辨率0.1mV,输出电流<5mA,初始精度0.1%FS;档位2:单极性直流0~11.5V。分辨率1mV,输出电流<5mA,初始精度优于0.2%FS。使用同一个5.0mm接线端子输出。
3、 设计电流输出范围:单极性直流0~25mA。分辨率0.1mA,最大负载电阻160Ω(25mA输出时),初始精度优于0.2%FS,与电压输出使用同一个5.0mm接线端子引出。
4、 设计使用电压基准源2.5V,精度0.05%,3ppm/°C最大温漂。
5、 设计隔离电压测量范围:双极性直流0~29V,分辨率0.1mV,输入阻抗1.075MΩ,初始精度优于0.2%FS。使用3P接线端子输入,电压与电流共地。电压电流二选一选择测量。
6、 设计隔离电流测量范围:双极性直流0~25mA,分辨率1uA,取样电阻10Ω(加自恢复保险后约为23Ω),初始精度优于0.2%FS。与电压输入使用同一负极,分时测量,二选一选择测量。
7、 OLED为IIC接口,SSD1306驱动,从机地址0x78,3.3V供电,管脚排列GND脚、VCC脚、SCL脚、SDA脚。
8、 PCB尺寸:88×65mm,双面板,元件单面排布;固定螺丝孔为M3,四周距离81.6×57.4mm。
三、使用说明
1、 为模块接入电源(注意正负极,有防接反保护),需求电压、电流符合参数要求。
2、 将输出信号接到相关设备,注意正负极,电流输出有保护,电压输出无保护,请务必正确接线。如需要测量将信号接到输入端子,右侧A标号为电流输入正端,中间为公共端(负端),左侧V标号为电压输入正端,根据电压或电流信号接线,电流档有轻量过流保护,但不可接于电压源。
3、 模块上电,OLDE屏点亮显示当前数据。第一行左显示输出档位信息,右侧显示测量档位信息;第二行显示当前输出值;第三行显示编辑位光标;最后一行显示测量档位测量值。
4、 单击右按键为循环右移动光标;单击加减按键为加减数值;单击F1按键,输出档依次在2.5V、11.5V、25mA三个输出档位切换;单击F2按键,测量档依次在29V、25mA两个个输出档位切换。
四、备注
1、成本构成
元器件成本:¥70元(不含PCB,发稿时某宝购买价格)
其他外设OLED:¥ 15元
总计:¥85 元
2、细节备注
1、 烧录需要准备CH340 USB转串口模块,请自备。
2、 本模块需要下载代码驱动(硬件+软件),提供hex文件供烧录,代码开源仅供功能演示和学习使用。代码用KEIL4开发,工程名为Mul_Soure_Cal.uvproj。详见附件。
3、 代码烧录文件使用STC官方烧录软件以串口下载方式烧录,软件及烧录教程在附件中。
4、为保证测量精度,请以下电阻使用0.1%精度25ppm温漂及以上性能:R1、R3、R6、R9、R10、R26、R29、R32、R30、R31、R21、R23、R27、R28、R33、R34、R36、R37。
5、 板子上的CN1接口是一个带3.3V电源输出的串口,硬件接口为PH2.0母插头。但在V1.0固件中无作用,此接口预留给键盘HMI模块用,后续会上架该键盘HMI模块,同时更新固件以实现通过更方便的按键输入设定值。
3、注意事项
模块采用单电源设计,单极性输出。尽管设计中已经采用了各类轨到轨器件同时新增了负电压偏置,但受限于元器件不是真正的轨到轨,特别是DAC为单电源,不可避免存在零时的失真,这在低分辨下是足够靠近零的,但高分辨下这些失真表现更为明显,所以特此说明;无论电压或电流均存在接近0或满量程输出时不准确,如表现为2.5V和11.5V输出0V时实际为0.1mV和0.5mV,输出0mA时实际为0.8uA(此特性较信号源版本有所优化)。特别提示在离开接近电源轨区间是正常的,该零失真不叠加到其他区间中。模块电压输出为运放直接输出,无输出保护,且输出电流<10mA,因此电压输出不可带负载,仅提供信号源等场合,且运放输出不可接容性负载,会自激振荡,推荐<100pF。电流输出仅有轻量防护,理论可防护100Vpp电压冲击,端口切勿过压使用。测量端口(指测量正端和公共地之间)电压切勿超过50Vpp,电流测量端口切勿超过50mA,以免造成永久损坏.
五、测试视频
视频首先演示了2.5V、11.5V、25mA档位输出到万用表的情况;最后模块展示了输出档输出信号到隔离测量档测量的情况。测量误差可参考(万用表型号UT39E+,四位半分辨率)。
六、更新日志
V1.0 首次上传.
点赞



