DIY температурасы жиілікті түрлендіргіші: 4 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:22

Температура сенсорлары физикалық сенсорлардың ең маңызды түрлерінің бірі болып табылады, өйткені көптеген әр түрлі процестер (күнделікті өмірде де) температурамен реттеледі. Сонымен қатар, температураны өлшеу басқа физикалық параметрлерді жанама түрде анықтауға мүмкіндік береді, мысалы заттардың шығымы, сұйықтық деңгейі және т. Процессорда немесе компьютерде өңдеу үшін аналогтық температуралық сигнал цифрлық түрге айналуы керек. Мұндай түрлендіру үшін әдетте қымбат аналогты-сандық түрлендіргіштер қолданылады.

Бұл нұсқаулықтың мақсаты - температура сенсорынан аналогты сигналды GreenPAK ™ көмегімен пропорционалды жиілікті цифрлық сигналға тікелей түрлендірудің жеңілдетілген әдістемесін әзірлеу және ұсыну. Кейіннен температураға байланысты өзгеретін цифрлық сигналдың жиілігін жеткілікті жоғары дәлдікпен өлшеуге болады, содан кейін қажетті өлшем бірліктеріне түрлендіруге болады. Мұндай тікелей трансформация бірінші кезекте қымбат аналогты-цифрлық түрлендіргіштерді қолданудың қажеті жоқтығымен қызықты. Сондай -ақ, цифрлық сигнал беру аналогқа қарағанда сенімді.

Төменде температураны жиілікке түрлендіргішті құру үшін GreenPAK чипінің қалай бағдарламаланғанын түсіну үшін қажет қадамдарды сипаттадық. Алайда, егер сіз бағдарламалаудың нәтижесін алғыңыз келсе, GreenPAK бағдарламалық жасақтамасын жүктеп алып, аяқталған GreenPAK дизайн файлын қараңыз. GreenPAK әзірлеу жинағын компьютерге қосыңыз және температураны жиілікке түрлендіргіш үшін реттелетін IC құру үшін бағдарламаны басыңыз.

1 -қадам: Дизайнды талдау

Температура сенсорларының әр түрлі түрлері мен олардың сигналдарды өңдеу схемалары нақты талаптарға байланысты, ең алдымен температура диапазонында және дәлдікке байланысты қолданылуы мүмкін. Ең көп қолданылатын температураның жоғарылауымен олардың электр кедергісінің мәнін төмендететін NTC термисторлары болып табылады (1 суретті қараңыз). Олар металл резисторлық датчиктермен (РТД) салыстырғанда температураның жоғары қарсылық коэффициентіне ие және олардың бағасы әлдеқайда төмен. Термисторлардың негізгі кемшілігі олардың «қарсылық пен температураға» тән сипаттамасына сызықты емес тәуелділігі болып табылады. Біздің жағдайда бұл маңызды рөл атқармайды, өйткені конверсия кезінде термистордың кедергісіне жиіліктің сәйкес келуі байқалады, демек температура.

1 -суретте термистордың кедергісінің температураға графикалық тәуелділігі көрсетілген (олар өндірушінің деректер кестесінен алынды). Біздің дизайн үшін біз 25 ° C температурада 10 кОм типтік кедергісі бар екі ұқсас NTC термисторын қолдандық.

Температуралық сигналды пропорционалды жиіліктің шығыс цифрлық сигналына тікелей түрлендірудің негізгі идеясы-генератордың R1C1 тізбегінің жиіліктік реттегішінде C1 конденсаторымен бірге R1 термисторын қолдану, классикалық сақинаның бөлігі ретінде. үш «NAND» логикалық элементтерін қолданатын осциллятор. R1C1 уақыт константасы температураға тәуелді, себебі температура өзгерген кезде термистордың кедергісі сәйкесінше өзгереді.

Шығатын цифрлық сигналдың жиілігін Формула 1 көмегімен есептеуге болады.

2 -қадам: SLG46108V негізінде температураны жиілікке түрлендіргіштер

Осциллятордың бұл түрі әдетте кіріс диодтары арқылы токты шектеу және тізбектің кіріс элементтеріне жүктемені азайту үшін R2 резисторын қосады. Егер R2 кедергі мәні R1 кедергісінен әлдеқайда аз болса, онда ол генерация жиілігіне іс жүзінде әсер етпейді.

Демек, GreenPAK SLG46108V негізінде температураның жиілік түрлендіргішіне екі нұсқасы құрастырылды (5 суретті қараңыз). Бұл датчиктердің қолдану схемасы 3 -суретте келтірілген.

Дизайн, жоғарыда айтқанымыздай, өте қарапайым, бұл бір цифрлық кірісі бар (PIN No3) сақиналы осцилляторды (4 -суретті және 2 -суретті қараңыз) құрайтын үш NAND элементінің тізбегі және екі сандық шығысы (PIN коды) № 6 және PIN 8) сыртқы схемаға қосылу үшін.

5 -суреттегі фото орындар температураның белсенді датчиктерін көрсетеді (шкаласы үшін бір цент тиын).

3 -қадам: Өлшеу

Бұл белсенді температура датчиктерінің дұрыс жұмысын бағалау үшін өлшеулер жүргізілді. Біздің температура сенсоры басқарылатын камераға орналастырылды, оның ішіндегі температураны 0,5 ° С дәлдікке өзгертуге болады. Шығатын цифрлық сигналдың жиілігі жазылды және нәтижелері 6 -суретте көрсетілген.

Көрсетілген сюжеттен көрініп тұрғандай, жиілік өлшемдері (жасыл және көк үшбұрыштар) жоғарыда келтірілген 1 -Формула бойынша теориялық мәндермен (қара және қызыл сызықтармен) сәйкес келеді. Демек, температураны жиілікке түрлендірудің бұл әдісі дұрыс жұмыс істейді.

4 -қадам: SLG46620V негізіндегі үшінші белсенді температура сенсоры

Сонымен қатар, температураның көрінетін индикаторы бар қарапайым өңдеу мүмкіндігін көрсету үшін үшінші белсенді температура сенсоры салынды (7 -суретті қараңыз). 10 кешіктіру элементі бар GreenPAK SLG46620V көмегімен біз он жиілік детекторын құрдық (9 суретті қараңыз), олардың әрқайсысы белгілі бір жиіліктегі сигналды анықтауға арналған. Осылайша біз он реттелетін көрсеткіш нүктесі бар қарапайым термометр жасадық.

8 -суретте температураның он нүктесі үшін дисплей индикаторлары бар белсенді сенсордың жоғарғы деңгейдегі схемасы көрсетілген. Бұл қосымша функция ыңғайлы, себебі генерацияланған цифрлық сигналды бөлек талдамай -ақ, температураның мәнін көзбен бағалауға болады.

Қорытынды

Бұл нұсқаулықта біз температура сенсорының аналогтық сигналын Dialog GreenPAK өнімдерін пайдаланып жиілікті модуляцияланған цифрлық сигналға түрлендіру әдісін ұсындық. GreenPAK-пен бірге термисторларды қолдану аналогты-цифрлық түрлендіргіштерді қолданбай болжауға болатын өлшеуге мүмкіндік береді және аналогтық сигналдарды өлшеу талаптарын болдырмайды. Жасалған және сыналған прототип мысалдарында көрсетілгендей, GreenPAK - бұл реттелетін сенсордың осы түрін дамытуға арналған тамаша шешім. GreenPAK құрамында әр түрлі схемалық шешімдерді іске асыру үшін қажетті функционалды элементтер мен схемалық блоктардың үлкен саны бар және бұл соңғы қолдану тізбегінің сыртқы компоненттерінің санын айтарлықтай азайтады. Электр қуатын аз тұтыну, шағын чип өлшемі және төмен баға - бұл көптеген контур конструкцияларының негізгі контроллері ретінде GreenPAK таңдау үшін қосымша бонус.