环路供电型热电偶温度测量电路 - LTE测试电路图设计集锦 —电路图天天读（66）

　　TOP6 环路供电型热电偶温度测量电路设计

　　本文为大家带来的是一款14位4-20mA 环路供电型热电偶温度测量系统电路设计图，该电路是一完整的环路供电型热电偶温度测量系统，使用精密模拟微控制器的PWM 功能控制4 mA 至20 mA 输出电流。具有更高分辨率的 PWM 驱动4mA 至 20mA 环路的优势，支持温度范围为−200° C 至+350° C 的 T 型热电偶。

　　电路功能与优势

　　图1所示电路是一款完整的环路供电型热电偶温度测量系统，使用精密模拟微控 制器的 PWM 功能控制4 mA 至20 mA 输出电流。

　　图1. ADuCM360控制4 mA 至20 mA 基于环路的温度监控电路

　　电路原理：本电路将绝大部分电路功能都集成在精密模拟微控制器 ADuCM360上，包括双通 道24位Σ -Δ 型 ADC、 ARM Cortex ™-M3处理器内核以及用于控制环路电压高达28 V 的4 mA 至 20 mA 环路的 PWM/DAC 特性，提供一种低成本温度监控解决方案。 其中， ADuCM360连接到一个 T 型热电偶和一个100Ω 铂电阻温度检测器（RTD）。 RTD 用于冷结补偿。 低功耗 Cortex-M3 内核将 ADC 读数转换为温度值。 支持的 T 型热电偶温度范围是−200° C 至+350° C，而此温度范围是4mA 至20mA。 本电路具有以更高分辨率的 PWM 驱动4mA 至20mA 环路的优势。 基于 PWM 的输出提 供14位分辨率。电路采用线性稳压器ADP1720 供电，可将环路加电源调节至 3.3 V，为 ADuCM360、运算放大器 OP193和可选基准电压源 ADR3412提供电源。

　　uPSD3234反射式红外心率检测仪电路设计

　　本文提出了一种基于uPSD3234的反射式红外心率检测仪的设计方案。方案以单片机uPSD3234作为系统的核心部件，采用匹配滤波等数字信号处理方法得到心率数据，将微电子技术与生物医学工程技术紧密地结合在一起，达到 了方案设计的要求，实现了对人体心率的测量。脉搏波源于心脏搏动并由心脏向外周动脉传播。它所呈现出的形态、强度、 速率和节律等综合信息， 很大程度上反映出人体心血管系统中许多生理病理的血 液特征。心率是一项重要的生理指标。它是指单位时间内心脏搏动的次数， 是临 床常规诊断的生理指标。为了测量心率信号，有许多技术可以应用，例如：血液测量，心声测量，ECG 测量等等。本文探讨利用血液的高度不透明性及组织与血液透光性的极大 差异，通过光电脉搏传感器获取脉搏信号，经过模-数转换（A/D）后，采样数据经数字化分析处理，以实现对人体心率的测量。

　　心率信号采集预处理电路

　　脉搏信号采集预处理电路主要是将脉搏波转换成电信号， 并进行初步高频滤 波预处理。 其关键部分就是光电式脉搏传感器。 光电式脉搏传感器按光的接收方 式可分为透射式和反射式两种。 反射式不仅可以精确测得血管内容积变化， 而且在实际应用中反射式只需将传感器接触身体任何部位， 当照射部位的血流量随心脏跳动而改变时， 红外线接 收探头便接收到随心脏周期性地收缩和舒张的动脉搏动光脉冲信号， 从而采集到 心脏搏动信号。

　　本设计采用了反射式红外传感器。光电式脉搏传感器采用红外对 管 KP-2012F3C 和 KP-2012P3C，反射式排列。 KP-2012F3C 具有良好的表皮 照明度，电流一般设在20mA，亮度由软件通过 PWM 电流来进行控制，这样能 够使红外 LED 工作在饱和区域，发出稳定光强的光。KP-2012P3C 晶体管采 用交流耦合结构来增强对微弱信号放大。 经晶体管 检测出来的信号采样时分两路。 一路是直流信号线路。 它是晶体管输出经射随输 入单片机的 A/D 转换通道口0， 可用来检测晶体管是否处于有效工作状态； 另一 路是交流信号线路。 它是先经一射极跟随器输入到两级滤波成形电路然后再输入 单片机的 A/D 转换通道1.该滤波 电路为两级带通滤波电路， 由于脉搏波的频谱 蕴含丰富病理信息，特别是在5~40Hz 这个区间的频谱携带了大量与冠心病病 变有关的信息，故考虑到今后功能的 扩展，预处理电路的上下限频率设计为48Hz 和0.86Hz。

　　激光检测指示装置系统电路设计

　　激光在工业中应用比较广泛，以往在测量和指示领域中往往通过肉眼来观察其作用效果。下面介绍一种装置，使其能检测激光（红光650nm），并通过相关的电子线路用指示灯报警、指示，从而代替人眼，提高测量和指示精度。

　　激光及其电路

　　本设计对激光器的要求是性价比要高，能够发射650nm 的红光。综合考虑到：半导体激光器技术成熟较早、发展较快，它的波长范围宽，制作简单、成本低，并且体积小、质量轻、寿命长，因此选用了半导体激光器。由于设计初期考虑此项目是应用到齿轮校正上，因此选用了毫瓦级的一字线式半导体激光器。

　　半导体激光器的运行与驱动电源有很大的关系，瞬态的电流或电压尖峰等许多因素都很容易损坏激光器。设计了一个电源检测电路，利用了maxim 公司的MAX810。MAX810是一种单一功能的微处理器复位芯片，用于监控微控制器和其他逻辑系统的电源电压，它可以在上电、掉电和节电情况下向微控制器提供复位信号。当电源电压低于预设的门槛电压时，器件会发出复位信号，直到在一段时间内电源电压又恢复到高于门槛电压为止，MAX810有高电平有效的复位输出。MAX810的阈植电压为2.63V，它是针对3V 电源设计的。当电源电压下降到低于复位阈值时就会产生复位信号，这个复位信号会一直保持到至少在140ms 中电源电压高于阈值电压，之后复位信号释放。这段延迟时间帮助在电源电压不稳定的情况下保证有效的复位信号。电路如下图所示。