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多通道及通用模拟输入参考设计

2024/6/16 21:38:26发布89次查看
通用模拟输入是工厂自动化普遍使用的单元电路,灵活测量模拟电压/电流信号以及rtd、tc成为组装过程中的功能。工业4.0在工业结构、分布试管理、智能化控制方面带来了巨大变化,其高度 可配置性、高度模块化整合,使得传感器输入量剧增。如何在超小尺寸的plc模块内构建通用的模拟 信号和温度测量成为工业4.0的关键。为满足工业客户的这一需求,我们以maxim的高精度adc为核 心,分别设计了多通道的通用电压/电流输入和rtd、tc输入参考设计,以帮助用户快速实现产品升级。
maxrefdes147#:4通道通用温度测量(tc&rtd)方案
maxrefdes147#是maxim通用模拟输入板卡之一,四个通道可 分别配置成rtd (阻值小于4kω)、热电偶输入,提供电源和数据 隔离。整个板卡尺寸为5.1cm x 9.1cm,板上安装了stm32微处 理器和模拟前端,低功耗、24位adc max11410实现精确的传感 器测温。系统典型功耗低于300mw,适合任何高精度温度测量应 用。电路原理框图如图1所示。
图1. maxrefdes147#参考设计框图
关键特性
• 高精度:pt100小于0.1°c
• 低功耗模拟前端
• 电源与数据隔离
• 4通道输入,每通道可独立配置为rtd或tc输入
• rtd支持2线或3线连接
• tc采用外部pt100/pt1000作为冷端补偿
• 支持传感器开路检测
• 传感器输入提供高达30v输入保护
• 系统校准,校准数据保存在flash
• 提供驱动和c程序代码
典型应用
• 工业控制与自动化
• 过程控制
• plc
maxrefdes147#测量误差@25°c (pt100/pt1000)
表1. maxrefdes147#供电需求
电源类型 输入电压(v) 输入电流(ma, 典型值)
板上隔离电源 24 20
注:stm32和ftdi由usb供电
固件可执行校准和采样指令,并通过虚拟com口批量读取采样数 据。提供完整的源程序,帮助用户加快设计进程。并可基于当前 设计进行修改,以满足用户新的设计需求。
图2. maxrefdes147#输入配置
图2. maxrefdes147#输入配置
maxrefdes146#:4通道、通用模拟电压/电流输入
maxrefdes146#支持4路模拟电压(0-10v)、模拟电流(0-20ma) 输入,以及2线、3线、4线制传感器测量。提供电源和数据 (2.75kvrms)隔离。板卡模拟前端由超摆幅模拟开关、精密运放 以及24位adc (max11270)组成,通过stm32f1微控制器实现电 压/电流及传感器输入配制与切换、采样及数据收集。adc采样数 据存储在内部sram,用户通过终端程序读取采样数据或执行系 统校准,并可利用第三方软件进行数据分析。所有控制信号通过
max7317 spi-gpio扩展器发送,max7317与max11270 adc共 用spi接口。整块板卡尺寸为5cmx10.6cm,功耗低于500mw。适 用于工业plc等任何高精度测量应用。原理框图如图3、图4所示。
图3. maxrefdes146#原理框图
图4. maxrefdes146#模拟通道框图
关键特性
• 高精度(参见误差测试曲线)
• 0至+10v电压输入
• 0至20ma电流输入
• 4通道输入,每通道可分别配置成电压或电流输入
• 数字控制模拟开关
• 24v输入保护
• 电源和数据隔离
• 系统校准,校准数据保存在flash
• 连接器提供24v输出,并可使能或关闭24v输出
• 提供驱动和c程序代码
典型应用
• 工业控制与自动化
• 过程控制
• plc
表2. maxrefdes146#供电需求
电源类型 输入电压(v) 输入电流(ma, 典型值)
板上隔离电源 24 20
注:stm32和ftdi由usb供电
图5. maxrefdes146#输入配置
maxrefdes146#电压测量误差曲线,fluke 725s输出0v—10v电压@25°c
maxrefdes146#电流测量误差曲线,fluke 725s输出0ma—20ma@25°c
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