亚洲午夜福利网在线观看-中文字幕在线观看的视频-久久久精品免费公开视频-视频网站一区二区在线观看

許多工業(yè)自動化和過程控制解決方案需要精確地感知多個過程或控制變量。這些變量包括溫度、負載、力、光強度、運動、位置和電壓。Ti最新的嵌入式微控制器msp430i20xx系列，可以為多達四個集成24位sigma delta ADC；ADC提供每個通道的低功耗轉(zhuǎn)換。在24位ADC之前，可以通過差分輸入可編程增益放大器PGA直接檢測傳感器的輸出。

PGA可為高阻抗緩沖器提供單位增益或軟件定義的增益，最高可達16。在線供電解決方案（通常用于工業(yè)應用），多通道ADC解決方案在不超過通信環(huán)路定義的系統(tǒng)電流閾值的情況下提供對多個傳感器的同步監(jiān)測。此外，這種解決方案還可以延長多通道電池供電傳感器應用的電池壽命。本文將回顧配置為2線發(fā)射機的線路供電解決方案，其中通信環(huán)路用作3線和4線發(fā)射機為系統(tǒng)供電，并且提供給系統(tǒng)的電源獨立于通信環(huán)路。Msp430i20xx系列單片機在工作溫度不高于105℃時可以支持這些配置。

工業(yè)變送器設(shè)計

大多數(shù)工業(yè)自動化和傳感器解決方案仍然依賴于線路電源解決方案
 易于使用、可靠的遠程數(shù)據(jù)傳輸、低噪聲敏感性和低成本，使該解決方案成為一個強大的工業(yè)解決方案。這些解決方案不僅可以為系統(tǒng)提供電源，還可以提供傳感器與網(wǎng)關(guān)之間的通信路徑。在這種情況下，系統(tǒng)包括電壓控制電流源，以響應傳感器信號輸出來調(diào)整回路電流。調(diào)制電流范圍通常為4毫安至20毫安，其中4毫安表示傳感器輸出范圍的最小值，20毫安表示傳感器輸出范圍的最大值。兩個端點之間的線性區(qū)域表示傳感器輸出的中間值。

圖1顯示了壓控電流源的典型配置。通過回路的電流受R6和R7定義的并聯(lián)電路和通過R5的參考電流的限制。由于通信回路基于電流值，因此信號的精度不受互連導線中電壓降的影響。因此，發(fā)射機和接收機之間的距離可以高達幾千米[1]。在這種情況下，變送器將不提供電流源。電流由連接到其輸出端的外部電壓源提供。這成為一個額外的優(yōu)勢，因為通信回路可以為發(fā)射機本身供電。由于最小允許測量值被定義為4mA閾值，變送器解決方案的整體系統(tǒng)電流需要低于該臨界點，通常低于3.5ma。因此，裕度可用于低警告讀數(shù)。

圖1：電壓控制電流源原理圖

電流環(huán)發(fā)射器包括傳感器、傳感器接口、微控制器和壓控電流源（或電流DAC）。典型的變送器框圖如圖2所示。對于msp430i20xx系列單片機，傳感器信號可以直接通過24位sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器的差分輸入來檢測。對于壓控電流源的電流驅(qū)動偏置，可以通過具有適當占空比和濾波要求的PWM&40；PWM&41；信號來實現(xiàn)。16位定時器模塊可用于產(chǎn)生可調(diào)的PWM信號。理論上，它的精度可以達到16位。之后，各個占空比的輸出信號可以通過低通濾波器，低通濾波器設(shè)計成只輸出一個直流電壓源。濾波器的設(shè)計使截止頻率低于PWM頻率，從而保證了單輸出電壓。

如前所述，發(fā)射機由通過通信環(huán)路的2線實現(xiàn)供電，或由與4-20mA電流環(huán)路不直接相關(guān)的單獨電源線供電（通常歸類為3線或4線解決方案）。在這兩種情況下，ldo-41；電壓調(diào)節(jié)器都會降低電流回路的電源電壓，以向發(fā)射機供電。圖3提供二線制和三線制的解決方案視圖。在二線制解決方案中，必須將電流閾值保持在3.5ma以下，以確保通過警告低讀數(shù)的裕度可以達到最小傳輸測量值4mA。

許多先進的工業(yè)部門使用多通道、高性能的采集系統(tǒng)，以近乎實時的方式管理從精密工業(yè)傳感器上傳的信息。典型的例子包括不間斷電源、工業(yè)功率計監(jiān)視器、振動和波形分析、儀表和控制系統(tǒng)，以及用于測量實際參數(shù)（如溫度、壓力、光強度、 液體流量和力）的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。車載PGA的差分輸入直接與24位sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，實現(xiàn)傳感器信號的直接、高精度傳感。此外，這些轉(zhuǎn)換器基于二階sigma-delta調(diào)制器和數(shù)字抽取濾波器。抽取濾波器是sinc3梳狀濾波器，過采樣率高達256。在 msp430i20xx MCU中，最多有四個獨立的24位sigma delta adc。此設(shè)計可允許多達四個傳感器接口同時對多個工業(yè)自動化或工藝參數(shù)進行采樣。在轉(zhuǎn)換過程中，每個通道平均只消耗200μa。 

相比之下，其他解決方案通常為每個通道0.5mA到1.0mA。即使在二線制電流環(huán)結(jié)構(gòu)閾值的嚴格要求下，msp430i20xx單片機也能為同步傳感器采樣提供如此低的每路電流。表1比較了msp430i20xx系列單片機中四通道24位Sd24模塊的交直流轉(zhuǎn)換分辨率。如表所示，在大多數(shù)PGA增益設(shè)置中，msp430i20xx Sd24的直流性能超過16個有效位。在4至20毫安電流回路溶液中，該指示器的精度足以達到0.5μA以上。圖4提供了額外的測試數(shù)據(jù)。

圖4

圖4和表1所示的直流分析數(shù)據(jù)是通過標準方法獲得的，特別是通過縮短Sd24的差分輸入來找到大量數(shù)據(jù)的標準差。更具體地說，您可以編寫代碼示例，將256個24位值的示例存儲在ram塊中，然后使用TI的代碼編寫器Studio Gamma IDE將其下載到文本文件中。為了計算AC數(shù)據(jù)的ENOB，采用了一個簡單的公式結(jié)合SINAD。這個公式顯示ENOB=&&40；SINAD–1.76db&41；6.02db。對于DC數(shù)據(jù)，采用數(shù)據(jù)標準差，ENOB可由以下公式得到：ENOB=n–log2&40；41；。在這個公式中，n表示轉(zhuǎn)換器提供的位數(shù)，是數(shù)據(jù)的標準偏差。

Msp430i20xx系列單片機具有四個24位sigma-delta模數(shù)轉(zhuǎn)換器，非常適合高精度工業(yè)傳感器應用。每個通道ADC的低功耗性能使多個高精度傳感器輸出能夠同步采樣，而不會超過多個2線制工業(yè)電流環(huán)路解決方案定義的電流閾值水平。該系列也是許多電池供電的多傳感器應用的理想選擇。