Giới thiệu

Bộ chuyển đổi dữ liệu độ phân giải cao là thiết yếu trong điều khiển công nghiệp và tự động hóa. Trong khi FPGA và vi điều khiển hiện đại bao gồm ADC, độ phân giải của chúng thường không đủ và chúng có thể thiếu sự cô lập. Thiết kế tham chiếu hệ thống con Campbell (MAXREFDES4) từ Analog Devices (ADI) cung cấp đầu cuối tương tự công nghiệp (AFE) có độ chính xác cao 16 bit hỗ trợ vòng lặp dòng điện 4–20mA hoặc đầu vào điện áp 0,2V đến 4,096V. Nó bao gồm nguồn điện và dữ liệu được cô lập ở dạng nhỏ gọn. Các thành phần chính bao gồm bộ đệm tiếng ồn thấp, ADC có độ chính xác cao, tham chiếu điện áp 4,096V, cách ly dữ liệu 600VRMS và đường ray nguồn 5V được cô lập.

Cách sử dụng

Thiết kế tham khảo này hữu ích cho các nhà phát triển hệ thống nhúng tích hợp ADC độ phân giải cao với FPGA hoặc vi điều khiển; các nhà thiết kế thiết bị y tế cần đầu cuối analog biệt lập để theo dõi và chẩn đoán bệnh nhân; các kỹ sư về tính toàn vẹn của tín hiệu và nguồn điện làm việc với nguồn điện và truyền dữ liệu biệt lập; và các nhà nghiên cứu đang khám phá các giải pháp đo lường chính xác. Bằng cách cung cấp đầu cuối analog biệt lập sẵn sàng sử dụng, thiết kế này giúp cải thiện độ chính xác, giảm độ phức tạp và đẩy nhanh quá trình phát triển.

Thiết kế tham chiếu phù hợp để thu thập tín hiệu tương tự có độ chính xác cao, riêng biệt trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm cảm biến công nghiệp để theo dõi áp suất, nhiệt độ và lưu lượng; tự động hóa và kiểm soát quy trình trong sản xuất và robot; và bộ điều khiển logic lập trình (PLC) cho tự động hóa nhà máy. Nó cũng hỗ trợ các thiết bị y tế như hệ thống theo dõi bệnh nhân, dụng cụ kiểm tra và đo lường, và hệ thống năng lượng và điện cho lưới điện thông minh và quản lý điện công nghiệp.

Đặc tả Pmod hỗ trợ các mô-đun 3,3V và 5V với các chỉ định chân khác nhau. Mô-đun này chỉ hoạt động ở 3,3V và tuân theo các chỉ định chân SPI được hiển thị ở bên phải. Hệ thống con Campbell được thiết kế cho vòng lặp dòng điện 4–20mA có độ chính xác cao hoặc hệ thống thu thập dữ liệu analog-to-digital điện áp đầu vào 0,2V đến 4,096V. Nó bao gồm nguồn điện riêng biệt và dữ liệu riêng biệt.

Bộ khuếch đại hoạt động MAX44250 đệm điện áp cảm biến vòng dòng 4–20mA trên điện trở tải 200Ω hoặc tín hiệu điện áp 0,2V đến 4,096V. MAX11100 là ADC SAR 16 bit có Tự động tắt và thời gian đánh thức 1,1µs. Đầu vào tham chiếu của nó được điều khiển bởi MAX6126, tham chiếu điện áp 4,096V với độ chính xác ban đầu 0,02% và hệ số nhiệt độ tối đa 3ppm/°C.

MAX256 cung cấp nguồn điện riêng biệt bằng cách chuyển đổi 3,3V sang 12V bằng máy biến áp Halo TGM-H281NF với tỷ lệ vòng 1:2,6 và bộ nhân đôi điện áp trên bo mạch. MAX14850 đảm bảo cách ly dữ liệu, với khả năng cách ly dữ liệu và nguồn điện kết hợp là 600VRMS.

Thiết kế tham khảo này giúp các kỹ sư triển khai việc thu thập dữ liệu tương tự chính xác và riêng biệt trong môi trường công nghiệp đồng thời đơn giản hóa quá trình phát triển và tích hợp.

Kết luận

ADI đã thử nghiệm thiết kế tham chiếu này. Thiết kế này đi kèm với danh mục vật liệu (BOM), sơ đồ, bản vẽ lắp ráp, bố trí bảng mạch in (PCB) và nhiều thông tin khác. Trang web của công ty có dữ liệu bổ sung về thiết kế tham chiếu. Để đọc thêm về thiết kế tham chiếu này, hãy nhấp vào đây.

‍