基于LabVIEW的高精度气压仪

0　引言

    在国外利用硅压阻敏感元件进行气压探测已经非常成熟,而且应用非常广泛,因此该项目研制的技术条件已经完全具备,只要在技术上精益求精,对各个技术难点给予充分认识和足够重视,完全能够研制出性能稳定可靠的一流产品。

1　总体方案

    该新型数字气压仪主要由硅压阻敏元件、高精度数据采集部件、数字温度传感器、单片机、数据通信接口、DC/DC变换电源等,系统框图如图1所示。

    该新型高精度数字气压仪主控及数据处理单元选用AT-MEL公司低功耗8位单片机ATmega128,该单片机具有4k片内RAM、双串口、硬件SPI接口等,是本系统的理想选择。大气压力传感器选用1220硅压式压力传感器该传感器的典型应用是大气压力测量,低功耗,性能优越,长期稳定性好。数据采集部件选用AD公司的24位Σ-△模数转换器AD7714,AD7714是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端。它的3线串行接口与SPI、QSPI、MICROWEIR兼容。通过软件可对增益设定、信号极性和通道选择作出配置。

1.1　控制器

    ATmega128是高性能、低功耗的8位单片机,由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间,数据吞吐率高达1MIPS/MHz。2. 7-5. 5V工作电压,两个可编程的串行USART,可工作于主机/从机模式的SPI串行接口。本系统选择AT-mega128L-8AI封装,具有宽温度(-45℃~85℃)工作范围。

1.2　压力传感器

    1220型是经过温度补偿的硅压式传感器,采用双列直插封装结构,适用要求性能优越,长期稳定性好的应用领域。通过激光修正的电阻可实现0~50℃的温度补偿,同时还提供一个激光刻蚀的电阻用于调节传感器电桥的激励电流来校正传感器的灵敏度放大倍数。特点:双列直插封装,±0.1%非线性,±0.5%温度误差(典型值),结构坚固,性能可靠,低功耗。

1.3　温度传感器

    由DALLAS半导体公司生产的DS18B20型单线智能温度传感器,属于新一代适配微处理器的智能温度传感器,可广泛用于工业、民用、军事等领域的温度测量及控制仪器、测控系统和大型设备中。它具有体积小、接口方便、传输距离远等特点。测温范围为-55℃~+125℃,测量分辨率为0. 0625℃,内含64位经过激光修正的只读存储器ROM,适配各种单片机或系统机,用户可分别设定各路温度的上、下限,内含寄生电源。

1.4　数据采集

    AD7714是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端。它的3线串行接口与SPI、QSPI、MICROWEIR兼容。通过软件可对增益设定、信号极性和通道选择作出配置。AD7714的主要特点如下:

    *最高可实现24位无误码输出,同时保证0. 0015%的非线性度;