"اليوم ، العديد من الحديث إلكتروني تتطلب الأجهزة نظام مراقبة درجة الحرارة على متنها. تم توثيق طريقة تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة تعديل عرض النبضة أو إشارة رقمية في عدد كبير من المستندات. ومع ذلك ، إذا كان حل القياس يتطلب ADC ، فهناك بعض العيوب المتعلقة بالتكلفة والدقة والسرعة. بشكل عام ، كلما كان القياس أكثر دقة ، زاد تكلفة الحل. هذه الدارة الكهربائية يوفر حلاً عالميًا منخفض التكلفة وسهل التوصيل ، ويمكن تغيير دقته وفقًا لاحتياجات نظام قياس درجة الحرارة.
"
Q:
إذا لم يتبق سوى GPIO واحد على FPGA/ المعالج الدقيق في النظام ، كيفية إجراء القياس التناظري؟
A:
A الجهد االكهربى-تكرر محول يمكن استخدامها بدلاً من المحول التناظري إلى الرقمي.
ومع ذلك ، فإن تطوير ASICs يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا ، ولا يتمتع بالمرونة لتلبية الاستخدامات الأخرى. لذلك ، المزيد والمزيد من التطبيقات تستخدم المعالجات الدقيقة أو FPGAs صغيرة الحجم لإكمال تطوير المنتج في الوقت المحدد ، وبأسعار معقولة وفعالة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف محول تردد درجة الحرارة الذي يحتاج فقط إلى استخدام دبوس GPIO لتقديم نتائج دقيقة لدرجة الحرارة. ستوضح هذه المقالة أيضًا كيفية استخدام محولات الجهد والتردد لتطبيقات الكشف المختلفة.
الحافز
بعض مدخل بطاقة الذاكرة : نعم القياسات (مثل درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء) هي في الأساس تيار مباشر ، ومعدل تغيرها ليس بالسرعة الكافية (ولا يحتاجون إلى دقة كافية) بما يكفي لتلبية متطلبات ADC واعتبارات التصميم المرتبطة معها. تتطلب معظم ADCs إنشاء وتوقيت سريع ودقيق على مدار الساعة ، وفولتية مرجعية مستقرة ، ومخازن مرجعية ذات مقاومة منخفضة للغاية للإخراج ، ودوائر أمامية تناظرية من أجل تكييف إخراج المستشعر بشكل صحيح قبل أن يتم تكميمه رقميًا وتمريره. عند اكتشاف درجة الحرارة المحيطة ، قد تستخدم التطبيقات المنفصلة عنصرًا حراريًا في جسر ويتستون ، ثم تحصل على ناتجها عن طريق مضخم الأجهزة ، ثم تغذيه في ADC. هذا التصميم عبارة عن تصميم زائد ، ويتطلب مساحة وطاقة ودورات حساب أكثر مما يتطلبه التطبيق ، وقد يحتاج التطبيق نفسه فقط إلى إجراء قياس كل 15 ثانية.
LTC6990
التردد الثابت أو التشغيل المتحكم فيه بالجهد
- ثابت: واحد المقاوم مسؤول عن ضبط التردد (الحد الأقصى للخطأ -VCO: مقاومين مسؤولان عن ضبط تردد مركز VCO ونطاق الضبط
مدى التردد: 488 هرتز إلى 2 ميجا هرتز
2.25 فولت إلى 5.5 فولت عملية توريد واحدة
تيار العرض 72μA (عند 100 كيلو هرتز)
500μs وقت البدء
عرض النطاق الترددي VCO> 300 كيلو هرتز (عند 1 ميجا هرتز)
إخراج منطق CMOS يمكن أن يزود / يمتص 20mA
50٪ من إخراج الموجة المربعة لدورة العمل
تمكين الإخراج (يمكن تحديد حالة مقاومة منخفضة أو عالية عند التعطيل)
-55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية نطاق درجة حرارة التشغيل
متوفرة في حزمة منخفضة الارتفاع (ارتفاع 1 مم فقط) حزمة SOT-23 (ThinSOTTM) وحزمة DFN 2 مم × 3 مم
هل يمكن تصميم حل قياس بديل يمكنه تقليل عدد وتعقيد مكونات المتعلقة بسلسلة إشارة ADC أثناء قياس الجهد التناظري أيضًا؟ الحل هو استخدام محول الجهد والتردد (مثل LTC6990 ، قم بتكوينه كوضع مذبذب متحكم في الجهد (VCO) ، بحيث يمكن استخدامه لقياس الجهد التناظري دون الحاجة إلى ADC. في هذا المثال ، الدقة المزدوج الحراري تم تكوين مضخم الصوت AD8494 كمستشعر لدرجة الحرارة المحيطة ، ويتم استخدام جهد الخرج الخاص به كمدخل لـ LTC6990 لتوليد سلسلة إشارة محول درجة الحرارة والتردد.
الشكل 1. محول بسيط لدرجة الحرارة والتردد.
كيفية تحويل مدخلات درجة الحرارة إلى خرج التردد؟
اليوم ، تتطلب العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة نظام مراقبة درجة الحرارة على متنها. تم توثيق طريقة تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة تعديل عرض النبضة أو إشارة رقمية في عدد كبير من المستندات. ومع ذلك ، إذا كان حل القياس يتطلب ADC ، فهناك بعض العيوب المتعلقة بالتكلفة والدقة والسرعة. بشكل عام ، كلما كان القياس أكثر دقة ، زاد تكلفة الحل. توفر هذه الدائرة حلاً عالميًا منخفض التكلفة وسهل التوصيل ، ويمكن تغيير دقته وفقًا لاحتياجات نظام قياس درجة الحرارة.
AD8494 هو مضخم صوت دقيق مزدوج حراري ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا كمستشعر لدرجة الحرارة المحيطة عن طريق قصر دارة مدخلاته على الأرض. يتم تعريف الإخراج على أنه:
في دائرة تستخدم مصدر طاقة أحادي القطب ،
Q:
إذا كان هناك وحدة GPIO واحدة متبقية على المعالج الدقيق / FPGA في النظام ، فكيف يتم إجراء القياس التناظري؟
A:
يمكن استخدام محول تردد الجهد بدلاً من المحول التناظري إلى الرقمي.
ومع ذلك ، فإن تطوير ASICs يستغرق وقتًا طويلاً ومكلفًا ، ولا يتمتع بالمرونة لتلبية الاستخدامات الأخرى. لذلك ، المزيد والمزيد من التطبيقات تستخدم المعالجات الدقيقة أو FPGAs صغيرة الحجم لإكمال تطوير المنتج في الوقت المحدد ، وبأسعار معقولة وفعالة. في هذه المقالة ، سوف نستكشف محول تردد درجة الحرارة الذي يحتاج فقط إلى استخدام دبوس GPIO لتقديم نتائج دقيقة لدرجة الحرارة. ستوضح هذه المقالة أيضًا كيفية استخدام محولات الجهد والتردد لتطبيقات الكشف المختلفة.
الحافز
بعض قياسات المستشعرات (مثل درجة الحرارة والرطوبة وضغط الهواء) هي في الأساس تيار مباشر ، ومعدل تغيرها ليس بالسرعة الكافية (ولا يحتاجون إلى دقة كافية) بما يكفي لتلبية متطلبات ADC والتصميم الاعتبارات المرتبطة به. تتطلب معظم ADCs إنشاء وتوقيت سريع ودقيق على مدار الساعة ، وفولتية مرجعية مستقرة ، ومخازن مرجعية ذات مقاومة منخفضة للغاية للإخراج ، ودوائر أمامية تناظرية من أجل تكييف إخراج المستشعر بشكل صحيح قبل أن يتم تكميمه رقميًا وتمريره. عند اكتشاف درجة الحرارة المحيطة ، قد تستخدم التطبيقات المنفصلة عنصرًا حراريًا في جسر ويتستون ، ثم تحصل على ناتجها عن طريق مضخم الأجهزة ، ثم تغذيه في ADC. هذا التصميم عبارة عن تصميم زائد ، ويتطلب مساحة وطاقة ودورات حساب أكثر مما يتطلبه التطبيق ، وقد يحتاج التطبيق نفسه فقط إلى إجراء قياس كل 15 ثانية.
LTC6990
التردد الثابت أو التشغيل المتحكم فيه بالجهد
- ثابت: المقاوم المفرد مسؤول عن ضبط التردد (الحد الأقصى للخطأ -VCO: مقاومتان مسؤولتان عن ضبط تردد مركز VCO ونطاق الضبط
مدى التردد: 488 هرتز إلى 2 ميجا هرتز
2.25 فولت إلى 5.5 فولت عملية توريد واحدة
تيار العرض 72μA (عند 100 كيلو هرتز)
500μs وقت البدء
عرض النطاق الترددي VCO> 300 كيلو هرتز (عند 1 ميجا هرتز)
إخراج منطق CMOS يمكن أن يزود / يمتص 20mA
50٪ من إخراج الموجة المربعة لدورة العمل
تمكين الإخراج (يمكن تحديد حالة مقاومة منخفضة أو عالية عند التعطيل)
-55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية نطاق درجة حرارة التشغيل
متوفرة في حزمة منخفضة الارتفاع (ارتفاع 1 مم فقط) حزمة SOT-23 (ThinSOTTM) وحزمة DFN 2 مم × 3 مم
هل يمكن تصميم حل قياس بديل يمكنه تقليل عدد وتعقيد المكونات المتعلقة بسلسلة إشارة ADC مع قياس الجهد التناظري أيضًا؟ الحل هو استخدام محول الجهد والتردد (مثل LTC6990 ، قم بتكوينه كوضع مذبذب متحكم في الجهد (VCO) ، بحيث يمكن استخدامه لقياس الجهد التناظري دون الحاجة إلى ADC. في هذا المثال ، الدقة المزدوج الحراري تم تكوين مضخم الصوت AD8494 كمستشعر لدرجة الحرارة المحيطة ، ويتم استخدام جهد الخرج الخاص به كمدخل لـ LTC6990 لتوليد سلسلة إشارة محول درجة الحرارة والتردد.
الشكل 1. محول بسيط لدرجة الحرارة والتردد.
كيفية تحويل مدخلات درجة الحرارة إلى خرج التردد؟
اليوم ، تتطلب العديد من الأجهزة الإلكترونية الحديثة نظام مراقبة درجة الحرارة على متنها. تم توثيق طريقة تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة تعديل عرض النبضة أو إشارة رقمية في عدد كبير من المستندات. ومع ذلك ، إذا كان حل القياس يتطلب ADC ، فهناك بعض العيوب المتعلقة بالتكلفة والدقة والسرعة. بشكل عام ، كلما كان القياس أكثر دقة ، زاد تكلفة الحل. توفر هذه الدائرة حلاً عالميًا منخفض التكلفة وسهل التوصيل ، ويمكن تغيير دقته وفقًا لاحتياجات نظام قياس درجة الحرارة.
AD8494 هو مضخم صوت دقيق مزدوج حراري ، ولكن يمكن استخدامه أيضًا كمستشعر لدرجة الحرارة المحيطة عن طريق قصر دارة مدخلاته على الأرض. يتم تعريف الإخراج على أنه:
في دائرة تستخدم مصدر طاقة أحادي القطب ،
الروابط: LM190E08-TLK1 SKIIP83EC125T1