印刷电路板回焊炉之温测纪录器（2）

　　微处理器架构

 

　　（AOI设备文摘）回焊炉温测纪录器是用热电偶来量测温度，而热电偶则利用量测接合点和参考接合点的温度差所产生的电压换算出量测点的温度。Seebeck 系数描述温度差和产生电压间的关系，由于Seebeck 系数本身也为温度的函数，而非常数，所以必须知道参考点的温度，才能由所量得的电压换算出量测点的温度。若量测接合点和参考接合点的温度分别为TM 和TR ， 则热电偶输出的电压为   ，其中E K (T)表示K 型热电偶在参考点温度为0°C 时的输出电压 。如果TR 已知，则可求得E K ( T R)，进而利用反函数就求出量测点温度

 

　　温测纪录器中的微处理器就是用来处理这些运算，热电偶的输出电压必须经由模拟数字转换器(ADC)转成数字后才能由微处理器处理。以K 型热电偶为例，其输出电压大约为40μV/°C，所以必须将此电压讯号放大到mV 才能被ADC 接受。回焊炉温测纪录器的用途是要纪录回焊炉内整个行程的温度，所以微处理器需要用到内存，最后要将所纪录的数据传给个人计算机作图表和统计分析，最简单的传输方式为利用串行通讯标准接口RS232 或RS485。

 

　　整个回焊炉温测纪录器的微处理器硬件架构可以用图1 的方块图来诠释：热电偶的输出电压经放大器放大后，微处理器用内建的模拟转数字功能(ADC)读入放大后的电压，同时由另一个模拟转数字端口读取参考接合点的温度值，微处理器将这二个值运算处理后得到量测点的温度值并将其储存于内存中，最后是利用RS232 的串行通讯接口来和计算机沟通，将所储存于内存内的数据传给个人计算机。参考接合点的温度在这里指的是放大器的热电偶输入端的温度，由于微处理器的操作温度范围有限约为0°C 至50°C，所以参考点的温度通常是用热电阻方式来量测。

 

　　图1： 回焊炉温测器之微处理器架构。

 

　　以上的论述已经钩勒出微处理器必备的规格，我们整理条列如下：

 

　　※至少七个模拟转数字的信道，分辨率为10bits 以上；

 

　　※内建内存或可外接内存达64K 字符(WORD)；

 

　　※内含一个定时器；

 

　　※三个以上的输出埠；

 

　　※最好有内建的通用异步接收传送器(UART)。

 

　　为了使回焊炉温测纪录器能够一次量测印刷电路板上六个点的温度，有必要具备七个模拟转数字信道，其中一个用于读取参考接合点的温度，10bits( 210 = 1024 )的规格( 210 = 1024 )可以量测温度范围从0°C 到500°C 且拥有0.5°C 的量测分辨率。64Ｋ的内存容量，在取样时间为0.1 秒时，可以记录七组数据（其中一组可以为参考点温度）达15 分30 秒久。定时器用来设定取样时间，输出埠用于连接发光二极管LED 作状态显示，至少要三个显示灯，以作出数种状态组合。通用异步接收传送器为处理串行通讯的控制器，用来作RS232 或RS485 的标准串行传送接收。市面上应该有许多符合上述规格的微处理器，本文仅以作者们手边常用的微处理器TMS320F240 来实作，它只是一个代表性而非最适当者。（来源：AOI网）