Jste zde

Návrh PLC očima vývojáře – 3. část (Analogové vstupy – příklady)

Jan Robenek, 17. Srpen 2010 - 6:56
05.jpg

S programovatelnými automaty se můžeme setkat prakticky na každém „průmyslovém“ kroku. Aby je však mohli jedni zapojit a obsluhovat, musí je druzí nejdříve vymyslet, navrhnout a odladit. A právě takovému tvůrčímu přístupu se nyní budeme věnovat. Zároveň také představíme celou řadu doporučených polovodičových řešení.

Vhodně zvolené, „vysokonapěťové“ multiplexery vyloučí ze hry vnější přepěťové ochrany (Overvoltage Protection, OVP) a ještě k tomu zjednoduší celý návrh

MAX14752 / MAX14753

Integrovaný obvod MAX14752 rovněž zajistí vstupní přepěťovou / podpěťovou ochranu s diodami

Pod označením MAX14752 / MAX14753 se ukrývají dva analogové multiplexery v 1kanálové konfiguraci 8:1, resp. 4:1 s kanály dvěma, navržené pro „vysokonapěťové“ potřeby PLC a jejich konkrétních vstupů. Obě struktury vychází z duálního napájení v rozsahu ±10 V až ±36 V, příp. si poradí i s jednoduchým zdrojem 20 V až 72 V. Typická monotónnost odporu v sepnutém stavu Ron, označovaná jako jeho Flatness, odpovídá 0.03 Ω. Logické úrovně pro rozhraní, vybírající jednotlivé kanály, pomáhá definovat povolovací vstup Enable (EN), čímž podporuje jednoduché propojení víceúrovňových, napěťových systémů. Oba integrované obvody, MAX14752 a také MAX14753, se „zabydlely“ v běžném 16pinovém pouzdru typu TSSOP, přičemž vykazují pinovou kompatibilitu s průmyslovými standardy v podobě čipů DG408 / DG409. Provozní teplotní rozsah se pohybuje mezi -40 °C a +85 °C.

Základní výhody analogových multiplexerů MAX14752 / MAX14753:

  • Relativně vysoké napájecí napětí, nevyžaduje vnější přepěťové ochrany (OVP diody, optorelé)
    • Široký rozsah napájecího napětí: Max. 72 V, resp. ±36 V
    • Interní ochranné diody lze využít jako OVP ochranu
    • Vysoký dynamický rozsah podporuje režim rail-to-rail
  • Skvělá „plochost“ odporu v sepnutém stavu (Ron) zaručuje velmi přesná měření
    • Typ. 0.03 Ω v rámci souhlasných napětí
  • Flexibilní logické úrovně, umožňující propojení multi – napěťových systémů
    • Vstupem EN definujeme logické úrovně vstupu pro výběr příslušného kanálu
  • Jednoduchá cesta k modernizaci (Upgrade)
    • Pinová kompatibilita s MAX308 / MAX309 / DG408 / DG409

Vynikající teplotní i časovou stálost zajistí maximálně precizní operační zesilovače

MAX4238 / MAX4239

Operační zesilovače MAX4238 / MAX4239 jsou doporučovány na pozici budičů A/D převodníků

Integrované struktury MAX4238 / MAX4239 tvoří vysoce precizní zesilovače s nízkou hladinou šumu a také malým driftem. Použité a také náležitě patentované, autokorelační nulovací postupy zajišťují stejnosměrný offset a také drift, blížící se nule. Smysl této metody spočívá v nepřetržitém měření a kompenzaci vstupního offsetu, čímž dochází k výraznému vyřazení časového a také teplotního driftu spolu s vlivem, který zde vnáší šum typu 1/f.

Základní výhody precizních operačních zesilovačů MAX4238 / MAX4239:

  • Zajištění systémové kalibrace a tudíž i přesnosti v čase nebo se změnami teploty, malé teplotní koeficienty
    • Použitá technologie Autozero snižuje teplotní koeficient napěťového offsetu (Voltage Offset Temperature Coefficient, TCVos) na 10 nV/°C a Vos na pouhých 2.5 μV (max).
  • Zvýšení přesnosti a také rozlišení daného systému, nízká hladina vstupního šumu
    • en = 30 nV/√Hz, resp. 1.5 μVp-p v rozsahu od DC až do 10 Hz (enp-p)

Přesný, rozdílový PGA, podporující jak kladně tak i záporně orientované signálové úrovně, dodávané ze snímačů, snižuje počet nezbytných součástek

MAX9939

Aby mohl obvod MAX9939 přijatelně zesilovat v širokém rozsahu, musel jej výrobce vybavit přesně sladěnými rezistory

S označením MAX9939 se v Maximu vyrábí precizní PGA s rozdílovým vstupem, vhodný pro zpracování signálu se širokým dynamickým rozsahem, např. v rámci automobilového průmyslu a příslušného snímání proudu, přístrojového vybavení v medicíně či průmyslových aplikací, určených ke sběru dat. K dispozici zde máme rozdílové zesílení, nastavitelné prostřednictvím rozhraní SPI v mezích od 0.2 V/V až do 157 V/V, vstupní kompenzaci Vos nebo také výstupní zesilovač, který si můžeme nakonfigurovat buď jako aktivní filtr vyššího řádu nebo vhodný rozdílový výstup.

Základní výhody PGA MAX9939:

  • K zajištění širokého rozsahu napěťové odezvy snímačů nepotřebujeme žádné speciální prvky
    • Zesílení 0.2 V/V až 157 V/V, nastavitelné prostřednictvím SPI
  • Vylepšený odstup užitečného signálu od šumu (SNR) omezuje vliv nežádoucího rušení na signálové trase
    • Rozlišení a také přesnosti při zpracování signálu vhodně nahrává rozdílový vstup spolu s rozdílovým výstupem
  • Zdokonalená odolnost signálové trasy
    • Vstupy ustojí přechodové jevy v rozsahu ±16 V

Zrychlete vývoj s 16bitovým ADC a jeho softwarově programovatelnými vstupními rozsahy pro každý kanál

MAX1300 / MAX1301 / MAX1302 / MAX1303

A/D převodníky řady MAX1300 se mohou pochlubit programovatelnými vstupními rozsahy (kliknutím zvětšíte)

Rodinu A/D převodníků MAX1300 – MAX1303 do vstupních struktur PLC doporučujeme proto, že umí zpracovat signály i s jejich spoustou jedinečných, unipolárních nebo také bipolárních vstupních rozsahů, to vše v 16bitovém rozlišení a ještě s nálepkou „No missing codes“. Celkem osm single – ended nebo také rozdílových vstupních rozsahů pokrývá unipolárních 0 až 2.048 V (Full Scale) nebo také bipolárních ±12.288 V (rovněž Full Scale). Každý ze vstupních kanálů může být softwarově naprogramován s ohledem na požadovaný rozsah, čímž se obvody řady MAX1300 stávají prakticky univerzálními. Díky integrovanému stupni AFE (Analog Front-end) ušetříme na ceně za externí součástky a také ještě uspoříme nějaké to místo na plošném spoji. Převodníky se rovněž vyrábějí ve 14bitovém provedení, resp. se 4 nebo 8 kanály.

Základní výhody A/D převodníků řady MAX1300:

  • Obejdeme se bez vnějších zesilovacích stupňů a také muxů
    • Každý ADC zvládá osm jedinečných, bipolárních a také unipolárních vstupních rozsahů
    • Možnost softwarové definice vstupního rozsahu až do ±12.288 V FS
  • Flexibilní, jednoduše a zejména opakovatelně použitelné zapojení pro nejrůznější aplikace
    • 16 a 14bitové rozlišení ve stejném pouzdru
  • Nevyžaduje vnější ochranné prvky, úspora místa a také ceny
    • Ochrana analogových vstupů až do rozkmitů ±16.5 V

Zachytávejte přesné údaje o fázi nebo amplitudě až na 32 kanálech a zároveň ještě zjednodušte nezbytný firmware

MAX11040

S převodníkem MAX11040 lze souběžně „obhospodařovat“ až 32 kanálů

A/D převodník typu sigma-delta s pracovním označením MAX11040 nabízí 117 dB SNR, čtyři rozdílové kanály a také souběžné vzorkování, rozšířitelné až na 32 kanálů, tj. osm A/D převodníků MAX11040, zapojených paralelně. S možnostmi, které nabízí nastavení fáze a také vzorkovací rychlosti, se tento ADC výtečně hodí do velmi přesných fázových měření, prováděných v zarušeném prostředí – tj. „domovině“ většiny PLC. Data ze všech kaskádně zapojených součástek lze navíc vyčítat jediným příkazem, zadávaným prostřednictvím sériového rozhraní, kompatibilního s SPI. Čtyři modulátory se pak současně starají o převod každého, plně rozdílového analogového vstupu s nastavitelnou rychlostí 0.25 ksps až 64 ksps. Pokud jde o odstup SNR, na 16 ksps naměříme 106 dB, pro 1 ksps zase vychází 117 dB.

Základní výhody A/D převodníků MAX11040:

  • Jednodušší číslicové rozhraní mezi ADC a mikrokontrolérem
    • Až osm převodníků MAX11040 lze propojit SPI rozhraním (Daisy Chain)
  • Bez problémů zpracuje široký dynamický rozsah
    • 106 dB SNR je zárukou vyhodnocení jak velmi malých tak i „obrovských“ vstupních rozkmitů
  • Jednoduché měření fázových závislostí mezi větším počtem vstupních kanálů
    • Souběžné vzorkování zajistí spolehlivé výsledky vícekanálového fázového měření

Příště se budeme věnovat analogovým výstupům.

Použitá literatura:

Download a odkazy:

 

 

Hodnocení článku: