PDF《System Based on ARM》

Multi-Channel Precision Temperature Measurement System Based on ARM CHEN Shaojia1,2 , YANG Lei2 , ZHOU Xianda3 1.

Dongguan University of technology, Dongguan, China 2. Physics Egineering School, Zhengzhou University, Zhengzhou, China 3. School of Electric Power, South China University of Technology, Guangzhou, China Abstract: This paper introduces the working principle and hardware design of The Neutrino Experiment temperature measurement device. It contains one ARM system and two microcontroller systems. The former is responsible for sending the current temperature data to the remote monitoring terminal via web, The latter is responsible for temperature measurement and processing. They exchange data by using serial communication .The test results showed that this instrument is stable and reliable. Its precision achieved the project request. Keywords: temperature measurement;

ARM;

isolation 基于 ARM 的多通道温度精密测量系统 杨雷1,陈少佳

2 ,周显达

3 1.东莞理工学院电子工程学院,东莞,中国,523808 2.郑州大学物理工程学院,郑州,中国,450001 3.华南理工大学电力学院,广州,中国,510641 摘要:介绍了中微子实验温度测量装置的工作原理和硬件实现.该测量装置由一个 ARM 系统和两 个单片机系统组成,单片机系统实现前端温度的测量和处理,ARM 系统实现将当前的温度值通过网 络上传给远程的监控终端,单片机系统和 ARM 系统之间采用串行通信方式.长期实验运行表明,该 装置运行稳定可靠,精度高,满足了中微子实验温度测量的要求. 关键词:温度测量,ARM,隔离

1 引言 中微子实验需要设计可靠的监测系统,能够长期 稳定地监测各种环境变量:如温度、湿度、电子学工 作电压、电流、氮气密度、水池的精确水位等,以实 现探测器性能的长期稳定,达到高精度测量的要求. 对于温度,通过对传感器的比较,采用了精度高、稳 定性、回差和重复性误差都很小的 PT100 铂电阻传感 器,测量中通过施加恒定的电流将电阻值变为电压进 行测量,进而折算出温度值.中微子实验对温度的测 量有如下要求: 1) 测量点数:每个试验站

12 个点;

2) 测温范围:0~50℃;

3) 分辨力:±0.1℃;

4) 准确度:±0.2℃;

由于中微子探测器分布范围广、工作站多,而且 要求测量系统的数据能够实时的传送至远程监控 终端, 这就要求各个测量装置在稳定可靠的同时, 具有网络互联功能.基于 ARM 的嵌入式测量装置, 既可以实现微型化、高可靠性,同时可以运行嵌入式 操作系统、与网络互联方便.

2 正文 2.1 总体系统方案 总体系统架构如下图

1 所示. Figure 1. System architecture 图1. 系统总体架构 Figure 2. The resistance measurement circuit based on the four-wire connection and self-tuning 2. 基于四线制接法和自校正设计的电阻测量电路 由于每个试验站有

12 个温度待测点, 为了保证测 量装置工作高效、稳定、可靠,每个测量装置采用两 个单片机系统和一个 ARM 系统的组合工作方式.单 片机系统实现前端温度的测量和处理,这两个单片机 系统软件和硬件是完全一致的,每个单片机系统监测

6 个点的温度, ARM 系统实现将当前的温度值通过网 络上传给远程的监控终端,由于这两个单片机系统和 ARM 系统在一个机箱内,通信距离小于 1m,因此他 们之间的通信采用简单的串行通信方式. 2.2 单片机系统 2.2.1 测量原理 中微子实验每个试验站温度待测点与温度测量 装置最大距离为 60m,这样 PT100 引线电阻及引线长 度的离散性远远超过了给定准确度的要求,同时测量 电路工作环境温度也在不断变化,测量电路漂移的影 响尤为突出.要达到上述测量指标,必须采取合适的 测量方法和算法. 在此系统中, 采用了一种基于 四线 制电阻信号传输和自校正电阻测量法 的测量方法, 有 效克服了引线和漂移的影响, 取得了较好的测量效果. 基于四线制接法和自校正设计的电阻测量电路 如图