"Bugün pek çok modern Elektronik cihazlar yerleşik bir sıcaklık izleme sistemi gerektirir. Analog bir sinyali darbe genişliği modülasyon sinyaline veya dijital sinyale dönüştürme yöntemi çok sayıda belgede belgelenmiştir. Ancak ölçüm çözümünün ADC gerektirmesi durumunda maliyet, doğruluk ve hız ile ilgili bazı dezavantajlar ortaya çıkar. Genel olarak ölçüm ne kadar doğru olursa çözüm de o kadar pahalı olur. Bu devre Sıcaklık ölçüm sisteminin ihtiyaçlarına göre doğruluğu değiştirilebilen, düşük maliyetli ve bağlantısı kolay evrensel bir çözüm sunar.
"
Q:
Yalnızca bir GPIO kaldıysa FPGASistemde /mikroişlemci var, analog ölçüm nasıl yapılır?
A:
A Voltaj-Sıklık Dönüştürücü analogdan dijitale dönüştürücü yerine kullanılabilir.
Ancak ASIC'lerin geliştirilmesi zaman alıcı ve pahalıdır ve diğer kullanımları karşılayacak esnekliğe sahip değildir. Bu nedenle, giderek daha fazla uygulama, ürün geliştirmeyi zamanında, uygun maliyetli ve verimli bir şekilde tamamlamak için mikroişlemciler veya küçük boyutlu FPGA'lar kullanıyor. Bu yazıda doğru sıcaklık sonuçları sağlamak için yalnızca GPIO pini kullanması gereken bir sıcaklık-frekans dönüştürücüyü inceleyeceğiz. Bu makale aynı zamanda çeşitli algılama uygulamaları için voltaj-frekans dönüştürücülerin nasıl kullanılacağını da gösterecektir.
motivasyon
Bizi algılayıcı ölçümler (sıcaklık, nem ve hava basıncı gibi) aslında doğru akımdır ve değişim hızları, ADC'nin gereksinimlerini ve ilgili tasarım hususlarını karşılayacak kadar yeterince hızlı değildir (ve yeterince hassas çözünürlüğe ihtiyaç duymazlar). Bununla birlikte. Çoğu ADC, sensör çıkışını dijital olarak nicelemeden ve geçirmeden önce uygun şekilde koşullandırmak için hızlı ve doğru saat üretimi ve zamanlaması, kararlı referans voltajları, çok düşük çıkış empedanslı referans tamponları ve analog ön uç devreleri gerektirir. Sistem izlenir. Ortam sıcaklığını tespit ederken, ayrı uygulamalar Wheatstone köprüsündeki bir termistörü kullanabilir ve ardından bunun çıkışını enstrümantasyon amplifikatöründen alabilir ve ardından bunu ADC'ye besleyebilir. Bu tasarım, uygulamanın gerektirdiğinden daha fazla alan, güç ve hesaplama döngüsü gerektiren aşırı bir tasarımdır ve uygulamanın kendisinin yalnızca 15 saniyede bir ölçüm yapması gerekebilir.
LTC6990
Sabit frekans veya voltaj kontrollü çalışma
-Düzeltildi: Tek bir rezistans frekansın ayarlanmasından sorumludur (maksimum hata -VCO: VCO merkez frekansının ve ayar aralığının ayarlanmasından iki direnç sorumludur)
Frekans aralığı: 488Hz ila 2MHz
2.25V ila 5.5V tek beslemeli çalışma
72μA besleme akımı (100kHz'de)
500μs başlatma süresi
VCO bant genişliği> 300kHz (1MHz'de)
CMOS lojik çıkışı 20mA sağlayabilir/absorbe edebilir
%50 görev döngüsü kare dalga çıkışı
Çıkış etkinleştirme (devre dışı bırakıldığında düşük veya yüksek empedans durumu seçilebilir)
-55°C ila 125°C çalışma sıcaklığı aralığı
Düşük profilli (yalnızca 1 mm yükseklik) SOT-23 (ThinSOTTM) paketi ve 2 mm x 3 mm DFN paketiyle mevcuttur
Sayısını ve karmaşıklığını azaltabilecek alternatif bir ölçüm çözümü tasarlanabilir mi? bileşenler Analog voltajı ölçerken ADC sinyal zinciriyle mi ilgili? Çözüm, bir voltaj-frekans dönüştürücü kullanmaktır (LTC6990 gibi, onu voltaj kontrollü osilatör (VCO) modu olarak yapılandırın, böylece ADC'ye ihtiyaç duymadan analog voltajı ölçmek için kullanılabilir. Bu örnekte, hassasiyet termokupl AD8494 amplifikatörü bir ortam sıcaklığı sensörü olarak yapılandırılmıştır ve çıkış voltajı, bir sıcaklık-frekans dönüştürücü sinyal zinciri oluşturmak için LTC6990'ın girişi olarak kullanılır.
Şekil 1. Basit sıcaklık-frekans dönüştürücü.
Sıcaklık girişi frekans çıkışına nasıl dönüştürülür?
Günümüzde birçok modern elektronik cihaz, yerleşik bir sıcaklık izleme sistemine ihtiyaç duymaktadır. Analog bir sinyali darbe genişliği modülasyon sinyaline veya dijital sinyale dönüştürme yöntemi çok sayıda belgede belgelenmiştir. Ancak ölçüm çözümünün ADC gerektirmesi durumunda maliyet, doğruluk ve hız ile ilgili bazı dezavantajlar ortaya çıkar. Genel olarak ölçüm ne kadar doğru olursa çözüm de o kadar pahalı olur. Bu devre, sıcaklık ölçüm sisteminin ihtiyaçlarına göre doğruluğu değiştirilebilen, düşük maliyetli ve bağlantısı kolay evrensel bir çözüm sağlar.
AD8494 bir termokupl hassas amplifikatörüdür, ancak girişini toprağa kısa devre yaptırarak ortam sıcaklık sensörü olarak da kullanılabilir. Çıktı şu şekilde tanımlanır:
Tek kutuplu güç kaynağı kullanan bir devrede,
Q:
Sistemde FPGA/mikroişlemci üzerinde tek GPIO kalmışsa analog ölçüm nasıl yapılır?
A:
Analog-dijital dönüştürücü yerine voltaj-frekans dönüştürücü kullanılabilir.
Ancak ASIC'lerin geliştirilmesi zaman alıcı ve pahalıdır ve diğer kullanımları karşılayacak esnekliğe sahip değildir. Bu nedenle, giderek daha fazla uygulama, ürün geliştirmeyi zamanında, uygun maliyetli ve verimli bir şekilde tamamlamak için mikroişlemciler veya küçük boyutlu FPGA'lar kullanıyor. Bu yazıda doğru sıcaklık sonuçları sağlamak için yalnızca GPIO pini kullanması gereken bir sıcaklık-frekans dönüştürücüyü inceleyeceğiz. Bu makale aynı zamanda çeşitli algılama uygulamaları için voltaj-frekans dönüştürücülerin nasıl kullanılacağını da gösterecektir.
motivasyon
Bazı sensör ölçümleri (sıcaklık, nem ve hava basıncı gibi) aslında doğru akımdır ve değişim hızları ADC ve tasarım gereksinimlerini karşılayacak kadar hızlı değildir (ve yeterince hassas çözünürlüğe ihtiyaç duymazlar). bununla ilgili hususlar. Çoğu ADC, sensör çıkışını dijital olarak nicelemeden ve geçirmeden önce uygun şekilde koşullandırmak için hızlı ve doğru saat üretimi ve zamanlaması, kararlı referans voltajları, çok düşük çıkış empedanslı referans tamponları ve analog ön uç devreleri gerektirir. Sistem izlenir. Ortam sıcaklığını tespit ederken, ayrı uygulamalar Wheatstone köprüsündeki bir termistörü kullanabilir ve ardından bunun çıkışını enstrümantasyon amplifikatöründen alabilir ve ardından bunu ADC'ye besleyebilir. Bu tasarım, uygulamanın gerektirdiğinden daha fazla alan, güç ve hesaplama döngüsü gerektiren aşırı bir tasarımdır ve uygulamanın kendisinin yalnızca 15 saniyede bir ölçüm yapması gerekebilir.
LTC6990
Sabit frekans veya voltaj kontrollü çalışma
-Düzeltildi: Frekansın ayarlanmasından tek bir direnç sorumludur (maksimum hata -VCO: VCO merkez frekansının ve ayar aralığının ayarlanmasından iki direnç sorumludur)
Frekans aralığı: 488Hz ila 2MHz
2.25V ila 5.5V tek beslemeli çalışma
72μA besleme akımı (100kHz'de)
500μs başlatma süresi
VCO bant genişliği> 300kHz (1MHz'de)
CMOS lojik çıkışı 20mA sağlayabilir/absorbe edebilir
%50 görev döngüsü kare dalga çıkışı
Çıkış etkinleştirme (devre dışı bırakıldığında düşük veya yüksek empedans durumu seçilebilir)
-55°C ila 125°C çalışma sıcaklığı aralığı
Düşük profilli (yalnızca 1 mm yükseklik) SOT-23 (ThinSOTTM) paketi ve 2 mm x 3 mm DFN paketiyle mevcuttur
ADC sinyal zincirine ilişkin bileşenlerin sayısını ve karmaşıklığını azaltırken aynı zamanda analog voltajı da ölçebilecek alternatif bir ölçüm çözümü tasarlanabilir mi? Çözüm, bir voltaj-frekans dönüştürücü kullanmaktır (LTC6990 gibi, onu voltaj kontrollü osilatör (VCO) modu olarak yapılandırın, böylece ADC'ye ihtiyaç duymadan analog voltajı ölçmek için kullanılabilir. Bu örnekte, hassasiyet termokupl AD8494 amplifikatörü bir ortam sıcaklığı sensörü olarak yapılandırılmıştır ve çıkış voltajı, bir sıcaklık-frekans dönüştürücü sinyal zinciri oluşturmak için LTC6990'ın girişi olarak kullanılır.
Şekil 1. Basit sıcaklık-frekans dönüştürücü.
Sıcaklık girişi frekans çıkışına nasıl dönüştürülür?
Günümüzde birçok modern elektronik cihaz, yerleşik bir sıcaklık izleme sistemine ihtiyaç duymaktadır. Analog bir sinyali darbe genişliği modülasyon sinyaline veya dijital sinyale dönüştürme yöntemi çok sayıda belgede belgelenmiştir. Ancak ölçüm çözümünün ADC gerektirmesi durumunda maliyet, doğruluk ve hız ile ilgili bazı dezavantajlar ortaya çıkar. Genel olarak ölçüm ne kadar doğru olursa çözüm de o kadar pahalı olur. Bu devre, sıcaklık ölçüm sisteminin ihtiyaçlarına göre doğruluğu değiştirilebilen, düşük maliyetli ve bağlantısı kolay evrensel bir çözüm sağlar.
AD8494 bir termokupl hassas amplifikatörüdür, ancak girişini toprağa kısa devre yaptırarak ortam sıcaklık sensörü olarak da kullanılabilir. Çıktı şu şekilde tanımlanır:
Tek kutuplu güç kaynağı kullanan bir devrede,
Bağlantılar: LM190E08-TLK1 SKIIP83EC125T1