回流焊炉之单晶片温度测量记录器

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1、迴焊爐之單晶片溫度量測記錄器作者：洪家裕、陳建安電路板零件自動組裝(SMD)的過程，需要事先研究出最佳的迴焊爐(reflowoven)溫度分佈曲線，然後在量產時再將迴焊爐溫度控制在最佳的分佈狀況。為了確定溫度是控制在事先預期的分佈範圍之內，必須對電路板上數點做經過迴焊爐的溫度曲線量測與紀錄，這正是迴焊爐溫度量測紀錄器（reflowovendata-logger）的功用。這篇文章將利用松翰科技公司的微控器SN8P1708來實際製作一個簡單的溫度記錄器。1.系統架構放大器ADC記憶體微處理器熱電偶熱電偶RS232補償器＜圖1＞系統架構。溫度記量測

2、錄器主要使用熱電偶來量測溫度，因為熱電偶允許長距離的量測點。整個硬體架構如圖1所示。由於K型熱電偶每度C的輸出電壓差約為40µV，所以必須接上一個放大器才能被微控器的ADC精確量得。熱電偶溫度計的使用必須將一個參考接合點置於已知的固定溫度（如冰浴）之下，這即是熱電偶的溫度補償，但這樣的方法對於一般工業應用並不可行，所以為了方便使用熱電偶必須使用熱電偶補償晶片。這裡使用AnalogDevices公司的AD595來提供補償電壓和同時作線性放大，所以不需要額外配置放大電路，就可以用一般的電表或是微處理器測讀電壓。微控器SN8P1708利用ADC的一

3、個通道來讀取AD595輸出的電壓，然後再將其利用SPI串列傳輸儲存於一顆EEPROM的記憶體中。整個量測的溫度曲線值依時間間隔儲存於記憶體中；量測結束後，拔除熱電偶接頭，再利用RS232（或者是一顆低速USB晶片，例如CY7C63742）來和個人電腦連線，將量測結果下載到電腦中。實作的電路圖如圖3所示，本文暫時忽略與個人電腦連線下載資料的實作部份。電路圖中，請特別注意AD595C（K型熱電偶專用的放大補償晶片）和AT25128（16KB的EEPROM晶片）的接線方式。VCCP2.5P2.4comcomcomcomP2.6P5.0/SCKcom

4、comcomcomP2.7P5.1/SIdp1dp1dp1dp120PFVSSP5.2/SOdp2dp2dp2dp2VSSP5.3/TC1/PWM1aaaaXOUTVSSbbbbXINP5.4/TC0/PWM0ccccCRYSTALVPPP5.5ddddP0.0/INT0P5.6eeeeP0.1/INT1P5.7ffgffP0.2/INT2DAOggg20PFRSTRSTVDDhhhhP1.5AVDDVCCP1.4AVREF7SEG_37SEG_27SEG_17SEG_0P1.3P4.0/AIN0VCCVCCVCCVCCVDDP4.1/AIN

5、1VSSP4.2/AIN2P1.2P4.3/AIN3P1.1P4.4/AIN42907AVCC2907A2907A2907AP1.0P4.5/AIN5P2.0P4.6/AIN6P2.1P4.7/AIN7P2.2AVSSAVCCP2.3VSSBY0CY1SN8P1708PG2AY2VCCVCCG2BY3G1Y4BVCCY7Y53KRPCfGNDY6LTgB1a74LS138RB1bDcAdGNDe744722RP1N41481N41481N41481N41480004080C0105090D02060A0E03070B0FVCCVCC1N414

6、81N41481N41481N41481N414810KΩP5.3/CSVCCP5.1SO/HOLDRST/WPSCKP5.0GNDSIP5.287ResetAT25128AIN0VCC9FBV-6Button0.1μF10VO-C5COMP-T114V+COM123+ALM+T132-ALM+C141-IN+IN1+thermalAD595Ccouple1-GND＜圖2＞系統電路圖。2.AD595C晶片假設K型熱電偶量測接合點與參考接合點的溫度分別為TM和TR，則熱電偶的輸出電壓為：E=EK(TM)－EK(TR)其中，EK(TM)表示K型熱

7、電偶在參考接合點溫度為0°C時的輸出電壓。如果TR已知，則可以求得EK(TR)，進而利用熱電偶參考函數的反函數求出量測接合點的溫度：-1TM=Ek[EK(TM)－EK(TR)]當參考接合點的溫度為0°C時，K型熱電偶的量測接合點在25°C的輸出電壓為1.000mV，電位差與溫度間函數關係的Seebeck係數約為40µV/°C。AnalogDevices公司的AD595是專為K型熱電偶儀器設計使用的放大器，是經雷射精調（lasertrimmed）的產品，放大倍率為247.3V/V，經過參考點溫度補償電路後，使得輸出電壓直接為量測點溫度的倍數，即

8、經過放大器後輸出電壓與量測點溫度間關係為10mV/°C。更詳細的內容可以在Analog網站http://www.analog.com中取得AD595的資料冊。AD5