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1、镀膜设备用AD590型温度计应用设计摘要随着信息领域各种技术的发展，在数据方面的技术也取得了很大的进步，数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它给人带来的方便也是不可否定的。采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向，各种领域都用到了数据采集，数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。本设计主要介绍了一个用于PVD镀膜设备用基于ADC0809芯片的温度采集系统，从立题学习到设计，以及各连接电路各部分都有详细的描述。它利用温度传感器AD590检测环境的温度，将信号传给模数转换器，将模拟信号转换成数字信号，下级接外围电路，然后将信号传输到显示系统进行显示，显示准确度高，不易误读，分辨率高，特别是在测
2、量小的温度变化时比较准确，它主要用于对测温比较准确的场所。AD590与ADC0809结合实现最简温度检测采集系统，该系统结构简单，抗干扰能力强，适合于恶劣环境下进行现场温度测量，有广泛的应用前景，同时也适应了生产和发展的要求。关键字：数字化、 测控、模数转换器、抗干扰能力引 言随着人们生活水平的不断提高,数字化控制无疑是人们追求的目标之一，它所给人带来的方便也是不可否定的，其中数字温度计就是一个典型的例子，但人们对它的要求越来越高，要为现代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的设施就需要从数单片机技术入手，一切向着数字化控制，智能化控制方向发展。在精确与快捷当道的现代社会，人们在生产过程中会越
3、来越多的关注与精密而实用的仪器，在数据方面的技术也取得了很大的进步，采集数据的信息化是目前社会的主流发展方向，各种领域都用到了数据采集，数据采集系统已经在测控领域中占到了统治地位。例如，温度计，就有从之前的传统温度计比如水银温度计逐渐向数字转变的趋势，它具有读数方便，测温准确，其输出温度采用数字显示等优势，数字温度计已经普及到我们生活，工作，科研，各个领域，已经成为一种比较成熟的技术，本文主要是介绍8.5代液晶面板厂内的PVD镀膜设备外部用温度计应用的设计。PVD镀膜设备PVD(Physical Vapor Deposition)，指利用物理过程实现物质转移，将原子或分子由源转移到基材表面上的
4、过程。它的作用是可以是某些有特殊性能（强度高、耐磨性、散热性、耐腐性等）的微粒喷涂在性能较低的母体上，使得母体具有更好的性能！ PVD基本方法：真空蒸发、溅射 、离子镀（空心阴极离子镀、热阴极离子镀、电弧离子镀、活性反应离子镀、射频离子镀、直流放电离子镀物理气相沉积技术 PVD 介绍 物理气相沉积具有金属汽化的特点，与不同的气体发应形成一种薄膜涂层。今天所使用的大多数 PVD 方法是电弧和溅射沉积涂层。这两种过程需要在高度真空条件下进行。 Ionbond 阴极电弧 PVD 涂层技术在 20 世纪 70 年代后期由前苏联发明，如今，绝大多数的刀模具涂层使用电弧沉积技术。 工艺温度 典型的 PVD
5、 涂层加工温度在 250 450 之间，但在有些情况下依据应用领域和涂层的质量， PVD 涂层温度可低于 70 或高于 600 进行涂层。一、 总体设计方案2、 总体设计方案2.1 数字温度计设计方案论证由于本设计是用于PVD镀膜设备的测温电路，可以使用热敏电阻之类的器件利用其感温效应，在将随被测温度变化的电压或电流采集过来，进行A/D转换；即首先在温度采集电路中由AD590模拟式温度传感器将温度信号转化为模拟信号，再利用功放将其信号进行放大传输到ADC0809芯片中进行A/D转换。最后以得到的数字信号来控制FPGA的编程，将得到的信号传送到在显示电路上显示，在这里是将信号传送到QII板中进行
6、显示.2.2 总体设计框图首先要考虑的问题是温度的采集问题，通过查阅相关的资料及老师的讲解，我对这个温度采集电路有一定的了解了，在自己的脑海中已经形成了一个大体的框架。温度传感器采用AD590，模数转换器采用ADC0809，用QII板的数码管以串口传送数据实现温度显示。数字温度计电路设计总体设计方框图如下图所示：传感器A/D转换器FPGA显示器2.2.1 温度传感器 AD590 如下图示，为温度传感器 AD590的实物图和电路符号图 AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源。它的主要特性如下：流过器件的电流（mA）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：mA/K。 流过
7、器件（AD590）的电流，单位为mA；T热力学温度，单位为K。AD590的测温范围为-55+150。AD590的电源电压范围为4V30V。电源电压可在4V6V范围变化，电流 变化1mA，相当于温度变化1K。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。输出电阻为710MW。精度高。AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高，在-55+150范围内，非线性误差为0.3。温度传感器 AD590的应用：以某节能型药材仓库温、湿度控制系统为例，若要求库房温度低于T，相对湿度低于A1B1%RH。则采取的两种控制模式如下： 控制模式一：当库内相对湿度高于A1B1%
8、RH且库外温度低于T时，进行库内外通风。这种方式是利用库内外湿度差进行空气的交换，以达到库内除湿的要求，其优点是高效、节能、节省资金，但这种方式受到严格的控制。首先，库外的相对湿度要低于库内的，它们之间的差要大于A2B2%RH，这样才能有效保证及时地进行库内的除湿。其次，库内库外的温度差要小于T，这是因为，如果在库外温度远高于库内温度时进行通风，热空气进入库区后遇上冷空气就会造成药品、器材表面结露的现象，进而影响药品和器材的质量。反之，如果在库内温度远高于库外温度时进行通风，冷空气进入库内后也会在药品器材表面结露。另外，库外温度不能接近T。这是因为，如果库外温度接近T时进行通风，很可能使密闭的
9、库温升高，从而超过温度上限T。控制模式二：当温度高于T或湿度高于A1B1%RH但不满足第一种情况时，开启冷冻空调机组进行库内降温除湿。为避免因库内外温差过大通风时药品、器材表面结露的现象，必须严格控制系统温差值的精度。传统的测温差方法是对两点温度分别进行处理（调理电路、A/D、运算处理）后求差值，此方法所得温差精度低。库内外温差测量可采用图3所示电路，利用温差值直接与设定值相比较，既能保证较高的精度，又简化了系统的软件设计，提高了系统的可靠性。N点最低温度值的测量将不同测温点上的数个AD590相串联，可测出所有测量点上的温度最低值。该方法可应用于测量多点最低温度的场合。N点温度平均值的测量把N
10、个AD590并联起来，将电流求和后取平均，则可求出平均温度。该方法适用于需要多点平均温度但不需要各点具体温度的场合。2.2.2 A/D转换器 ADC0809概述ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。1主要特性1）8路输入通道，8位AD转换器，即分辨率为8位。 2）具有转换起停控制端。 3）转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时） 4）单个5V电源供电 5）模拟输入电压范围05V，不需零点和满刻度校准。 6）工作温度范围为
11、-4085摄氏度 7）低功耗，约15mW。2、 ADC0809引脚图图1 ADC0809的引脚图如图示A/D转换器芯片ADC0809简介 8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵制锁存用译码电路，其转换时间为100s左右。3、ADC0809的内部结构ADC0809的内部逻辑结构图如下图所示：图2 ADC0809内部逻辑结构图中多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用一个A/D转换器进行转换，这是一种经济的多路数据采集方法。地址锁存与译码电路完成对A、B、C 3个地址位进行锁存和译码，其译码输出用于通道选择，其转换结果通过三态输出锁存器存放、输出，因此可以
12、直接与系统数据总线相连，下表为通道选择表。CBA被选择的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7表1 通道选择表4、信号引脚：ADC0809芯片为28引脚为双列直插式封装，其引脚排列见图1。对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下：IN7IN0模拟量输入通道ALE地址锁存允许信号。对应ALE上跳沿，A、B、C地址状态送入地址锁存器中。START转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809；START下降沿时启动芯片，开始进行A/D转换；在A/D转换期间，START应保持 低电平。本信号有时简写为ST。A、B、C地址线。 通道
13、端口选择线，A为低地址，C为高地址，引脚图中为ADDA，ADDB和ADDC。其地址状态与通道对应关系见表1.CLK时钟信号。ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号由外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用频率为500KHz的时钟信号EOC转换结束信号。EOC=0,正在进行转换；EOC=1,转换结束。使用中该状态信号即可作为查询的状态标志，又可作为中断请求信号使用。D7D0数据输出线。为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高 。OE输出允许信号。用于控制三态输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE=0，输出数据线呈高阻；OE=1，输出转换得到的数据。Vc
14、c +5V电源。Vref参考电源参考电压用来与输入的模拟信号进行比较，作为逐次逼近的基准。其典型值为+5V(Vref(+)=+5V, Vref(-)=-5V).2.2.3 A/D转换接口 1、A/D转换接口电路所谓模拟量，就是随时间连续变化的物理量，如温度、速度、电压、电流和压力等。这些被测参数，单片机无法直接处理，需要把这些模拟量，通过各类传感器和变送器变换成相应的模拟电量，然后经多路开关汇集送给A/D转换器，转换成相应的数字量送给单片机。模拟量输入通道一般由传感器、放大器、多路模拟开关、采样保持器和A/D转换器组成，其结构形式取决于被测对象的环境、输出信号的类型、数量和大小等，见表2说明：
15、根据传感器输出信号的大小和类型，选择前向输人通道结构。大信号模拟电压，能直接满足A/D转换输入要求，则可直接送人A/D转换器，经过A/D转换后再送人单片机。也可通过V/F转换成频率信号送人单片机。但由于频率测量响应速度慢，多用于一些非快速过程参量的测量，这种通道结构的优点是抗干扰能力强，便于远距离传输。小信号模拟电压，则首先应将该信号电压放大，放大到能满足A/D转换、V/F转换要求的输人电压。以电流为输出信号的传感器或传感仪表则首先应通过I/V转换，将电流信号转换成电压信号。最简单的I/V转换器就是一个精密电阻，当信号电流流过精密电阻时，其电压降与流过的电流大小成正比，从精密电阻两端取出的电压就是I/V变换后的电压信号。表 22、A/D转换接口技术A/D转换接口技术的主要内容是合理选择A/D转换
