Измерительная часть прибора. Измерительная часть состоит из схемы управления нагревателем сенсора и АЦП для измерения сигнала с сенсора. Поскольку входной ток АЦП достаточно велик и непосредственное подключение сенсора к входу АЦП вызовет искажение результатов необходимо применение повторителя для разделения цепей сенсора и АЦП. В качестве повторителя используется операционный усилитель. Основным требованием к повторителю является высокое входное сопротивление.
При разработке измерительной части в качестве микросхем АЦП и усилителя были выбраны микросхемы AD7896 и AD820 соответственно. При подборе элементной базы измерительной части прибора проводилась проверка линейности работы измерительной части, состоящей из АЦП AD7896 и различных типов ОУ. Лучшей линейностью среди проверенных наборов обладает набор с ОУ AD820. АЦП поддерживает последовательный протокол обмена данными, что позволило сократить размеры схемы и ограничить число интерфейсных соединений.
Уровни выходных сигналов этой микросхемы совпадают со стандартными уровнями сигналов ТТЛ, что избавляет от применения согласующих цепей. Схема управления нагревателем должна обеспечивать достаточный ток через нагреватель. Этот блок измерительной части представляет собой 2-х каскадную ключевую схему. Сигнал от микропроцессора открывает маломощный транзистор VT2, а ток, протекающий через него, открывает мощный транзистор VT3, управляющий нагревателем.
Информационный обмен измерительной части и микроконтроллера происходит следующим образом Микроконтроллер передает на схему управления нагревателем управляющий сигнал и включает нагреватель. Информационный обмен с АЦП, производящими измерения по мере роста температуры нагревателя, происходит после включения нагревателя. Происходит считывание информации с АЦП. Формат считываемых данных соответствует формату данных микросхемы AD7896. Протоколы обслуживания информационного обмена сенсор-микроконтроллер.
Микросхема AD7896 представляет собой быстродействующий 12-ти разрядный АЦП. Сигналы управления передаются по линиям CS Начало преобразования и CLK тактовые импульсы. При переходе сигнала Начало преобразования из высокого уровня в низкий АЦП начинает преобразование входного сигнала. Время преобразования не превышает 8 микросекунд. Во время преобразования сигнал Ожидание выставляется в высокий уровень. После завершения преобразования АЦП готов к передаче данных.
Для прочтения бита данных на вход тактовые импульсы подается низкий логический уровень, который следует удержать не менее 40 нс. Затем на выходе микросхемы Линия SDO появляется бит данных. Для прочтения следующего бита на вход тактовые импульсы следует подать высокий логический уровень, который так же должен быть удержан не менее 40 нс. Затем процедура повторяется. Таким образом в тот момент, когда на входе тактовые импульсы присутствует уровень логической 1 на выходе выставлен соответствующий бит данных.
Подробная временная диаграмма представлена на рис. 3. Рис. 3.Информационный обмен с АЦП Микросхема выдает описанным выше образом последовательность из 16 бит, однако первые 4 бита всегда имеют нулевое значение. Затем идут 12 значащих бит начиная со старшего. Подробно характеристики и описания режимов работы АЦП приведены в 14 и 15 .