Sensore di Temperatura Industeriale #

Panoramica #

Questo progetto ha riguardato la progettazione di un PCB per la misurazione della temperatura utilizzando sensori PT1000. Il sistema dispone di 16 canali per l’acquisizione dei dati di temperatura, il condizionamento del segnale e il filtraggio prima di interfacciarsi con un Convertitore Analogico-Digitale (ADC). Il PCB include anche un microcontrollore ST per gestire il sistema, multiplexers analogici controllati dal microcontrollore, e un adattatore CAN-to-USB per la comunicazione con il PC. Il design ha garantito un’alta precisione nella misurazione della temperatura e una trasmissione affidabile dei dati.

Caratteristiche Principali e Risultati #

• Interfaccia Sensore di Temperatura:
  • Progettata l’interfaccia per 16 sensori PT1000, acquisendo i dati e applicando il necessario filtraggio del segnale per garantire letture accurate.
  • Utilizzati multiplexer analogici controllati dal microcontrollore per gestire in modo efficiente i canali dei sensori.
• Integrazione Microcontrollore:
  • Integrato un microcontrollore ST per controllare i multiplexers analogici, gestire l’acquisizione dei dati e processare le informazioni dei sensori.
  • Progettato il circuito necessario per programmare e fare il debugging del microcontrollore.
• Condizionamento del Segnale e ADC:
  • Sviluppato circuiti analogici per il filtraggio del segnale al fine di ottimizzare i dati dei sensori prima di passarli all’ADC.
  • Implementata una corretta generazione di riferimento analogico per garantire prestazioni stabili e accurate dell’ADC.
• Comunicazione CAN-to-USB:
  • Incorporato un adattatore CAN-to-USB per la trasmissione dei dati dal sistema al PC per il monitoraggio e l’analisi.
• Progettazione dell’Alimentazione:
  • Progettata una sorgente di alimentazione multi-voltaggio per garantire una fornitura stabile di energia al microcontrollore, ai sensori e agli altri componenti.

Dettagli Tecnici #

• Specifiche Hardware:
  • Sensori di Temperatura: Sensori PT1000 su 16 canali per misurazioni precise della temperatura.
  • Condizionamento del Segnale: Filtri analogici per eliminare il rumore e preparare i dati dei sensori per la conversione ADC.
  • Microcontrollore: Microcontrollore ST utilizzato per controllare i multiplexers analogici e gestire l’elaborazione dei dati.
  • ADC: ADC di alta precisione per digitalizzare i segnali analogici provenienti dai sensori.
  • Adattatore CAN-to-USB: Usato per l’interfaccia con il PC, permettendo al sistema di inviare i dati tramite bus CAN via USB.
• Strumenti di Progettazione:
  • Cadence OrCAD per la progettazione degli schemi e la guida nel layout.
  • Lavorato a stretto contatto con il team di layout esterno per garantire l’integrità del segnale e una corretta disposizione dei componenti.
• Progettazione dell’Alimentazione:
  • Progettata una sorgente di alimentazione multi-voltaggio per soddisfare i requisiti di alimentazione del microcontrollore, dei sensori e delle periferiche.
  • Creata una riferimento analogico stabile per l’ADC per ridurre gli errori di misurazione.

Sfide e Soluzioni #

• Integrità del Segnale: Garantita l’acquisizione pulita del segnale attraverso il filtraggio analogico e un’attenta disposizione del layout per evitare interferenze.
• Multiplexing dei Canali: Utilizzati multiplexers analogici controllati dal microcontrollore per gestire efficientemente i 16 sensori PT1000, garantendo un corretto instradamento del segnale.
• Gestione dell’Alimentazione: Progettata una sorgente di alimentazione multi-voltaggio affidabile per soddisfare le esigenze del microcontrollore e dei sensori.
• Interfaccia di Comunicazione: Incorporato un adattatore CAN-to-USB per garantire una comunicazione fluida con il PC per il monitoraggio e la registrazione dei dati.
• Programmazione e Debugging: Progettato circuiti dedicati per la programmazione e il debugging del microcontrollore per semplificare lo sviluppo e i test.

Risultato #

Il PCB ha integrato con successo tutti i componenti per la misurazione ad alta precisione della temperatura e la trasmissione efficiente dei dati. Il design ha garantito letture accurate dai sensori, una distribuzione stabile dell’alimentazione e una comunicazione affidabile con il PC tramite il bus CAN. Grazie al corretto condizionamento del segnale, alla generazione di riferimento ADC e alla gestione robusta dell’alimentazione, il sistema ha soddisfatto tutti i requisiti prestazionali.