ADC -ni hozirgi tuyg'uni qanday qilish kerak: 5 qadam

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:24

Ushbu yo'riqnomada biz SLG46855V-da I2C orqali MCU bilan yuk oqimi va interfeysini sezadigan 8-bitli analog-raqamli konvertorni (ADC) qanday amalga oshirishni tasvirlab beramiz. Ushbu dizayn ampermetrlar, nosozliklarni aniqlash tizimlari va yonilg'i o'lchagichlari kabi turli xil oqimlarni sezish uchun ishlatilishi mumkin.

Quyida biz ADCning hozirgi tuyg'usini yaratish uchun yechim qanday dasturlashtirilganligini tushunish uchun zarur bo'lgan qadamlarni tasvirlab berdik. Ammo, agar siz dasturlash natijasini olishni xohlasangiz, GreenPAK dasturini yuklab oling va tugallangan GreenPAK dizayn faylini ko'ring. GreenPAK Development Kit -ni kompyuteringizga ulang va ADC -ning hozirgi tuyg'usini yaratish uchun dasturni bosing.

1 -qadam: ADC arxitekturasi

ADC asosan analog taqqoslagich va raqamli-analogli konvertordan (DAC) iborat. Taqqoslovchi DAC chiqish voltajiga nisbatan kirish kuchlanishini sezadi va keyinchalik DAC kirish kodini oshirish yoki kamaytirishni nazorat qiladi, shunday qilib DAC chiqishi kirish voltajiga yaqinlashadi. Olingan DAC kirish kodi ADC raqamli chiqish kodiga aylanadi.

Amalga oshirishda biz puls kengligi modulyatsiyasi (PWM) boshqariladigan qarshilik tarmog'i yordamida DAC yaratamiz. GreenPAK yordamida biz aniq raqamli boshqariladigan PWM chiqishini osongina yaratishimiz mumkin. Filtrlangan PWM bizning analog kuchlanishimizga aylanadi va shu bilan samarali DAC vazifasini bajaradi. Ushbu yondashuvning o'ziga xos afzalligi shundaki, qarshilik qiymatlarini to'g'rilash orqali nol kod va to'liq shkalaga mos keladigan kuchlanishni o'rnatish oson. Masalan, foydalanuvchi ideal holda nol kodini 4,3 V ga to'g'ri keladigan (0 mkA) oqim sensori va 3,9 V ga mos keladigan 1000 mAA to'liq o'lchovli koddan o'qishni xohlaydi (1-jadval). Bu bir nechta qarshilik qiymatlarini o'rnatish orqali osonlik bilan amalga oshiriladi. ADC diapazoni qiziqish sensori diapazoniga mos kelishi bilan biz ADC piksellar sonidan maksimal darajada foydalanamiz.

Ushbu arxitekturani loyihalashda e'tiborga olish kerakki, ichki PWM chastotasi ADC yangilanish tezligidan ancha past bo'lishi kerak, bu uning nazorat qilish tsiklining namliksiz harakatini oldini oladi. Hech bo'lmaganda, bu 256 ga bo'linadigan ADC ma'lumotlar hisoblagichidan uzunroq bo'lishi kerak. Ushbu dizaynda ADCni yangilash davri 1.3312 ms ga o'rnatiladi.

2 -qadam: Ichki davr

Moslashuvchan ADC Dialog Semiconductor AN-1177 da taqdim etilgan dizaynga asoslangan. SLG46855 -da 25 MGts soat mavjud bo'lganligi sababli, ADC taymerini sozlash uchun soat tezligi 1 MGts dan 12,5 MGts gacha oshiriladi. Bu aniqroq namuna o'lchamlari uchun juda tez yangilanish tezligini beradi. ADC ma'lumotlar soati LUT soatiga o'zgartiriladi, shuning uchun u PWM DFF past bo'lganda 12,5 MGts signal orqali o'tadi.

3 -qadam: Tashqi davr

Tashqi qarshilik va kondansatkichlar tarmog'i PWMni analog voltajga aylantirish uchun 1 -rasmda ko'rsatilgan sxemada ko'rsatilgandek ishlatiladi. Bu moslashuvchanlikka erishish uchun biz VDD va erga parallel ravishda R1 va R2 rezistorlarini qo'shamiz. Rezistor ajratgich VBATni kuchlanish diapazonining past tomoniga ajratadi. Kutilayotgan minimal VBAT uchun bo'luvchi nisbati 1 -tenglama yordamida hal qilinadi.

4 -qadam: I2C o'qish bo'yicha ko'rsatmalar

1 -jadvalda CNT0 -da saqlangan ma'lumotlarni qayta o'qish uchun I2C buyruqlar tuzilishi tasvirlangan. I2C buyruqlari boshlang'ich bitni, boshqaruv baytini, so'z manzilini, o'qish bitini va to'xtash bitini talab qiladi.

CNT0 hisoblangan qiymatini qayta o'qish uchun misol I2C buyrug'i quyida yozilgan:

[0x10 0xA5] [0x11 R]

Qayta o'qiladigan hisoblangan qiymat ADC kodining qiymati bo'ladi. Misol tariqasida, Arduino kodi Dialog veb -saytidagi ushbu dastur yozuvining ZIP fayliga kiritilgan.

5 -qadam: Natijalar

ADC oqimining sezgir dizaynining to'g'riligini tekshirish uchun berilgan yuk oqimi va VDD darajasidagi o'lchangan qiymatlar nazariy qiymat bilan solishtirildi. Nazariy ADC qiymatlari 2 -tenglama bilan hisoblangan.

ADC qiymati bilan bog'liq bo'lgan ILOAD 3 -tenglama bilan topilgan.

Keyingi natijalar uchun men 3 -jadvalda ko'rsatilgan ushbu komponent qiymatlarini qo'lladim.

ADC qiymatining ILOAD konvertatsiyasiga ruxsatini 2 -jadvaldagi o'lchangan qiymatlar bilan 3 -tenglama yordamida va ADC qiymatining 1 -ga o'rnatilishi bilan hisoblash mumkin.

Maksimal oqimi 1100 mkA va 381 dyuymli rezistorli ADC oqim sezgich sxemasini 3,6 V minimal VDD darajasiga optimallashtirish uchun 1 -tenglamaga asoslanib, ideal bo'luvchi koeffitsienti 0,884 bo'ladi. 2, haqiqiy bo'luvchi 0,876 bo'luvchi koeffitsientiga ega. Bu biroz kamroq bo'lgani uchun, bu yuk oqimining biroz kattaroq bo'lishiga imkon beradi, shuning uchun ADC qiymatlari to'liq diapazonga yaqin, lekin toshib ketmaydi. Haqiqiy bo'luvchi qiymati 4 -tenglama bilan hisoblanadi.

Yuqorida (2-6-rasmlar, 4-6-jadvallar) sxemaning uchta kuchlanish darajasida olingan o'lchovlari ko'rsatilgan: 4.3 V, 3.9 V va 3.6 V. Har bir daraja ADCning o'lchangan va nazariy qiymatlari o'rtasidagi farqni aks ettiruvchi grafikni ko'rsatadi. Nazariy qiymatlar yaxlit butun songa yaxlitlanadi. Uch kuchlanish darajasidagi farqlarni solishtirish uchun jami grafik mavjud. Keyinchalik, har xil kuchlanish darajalarida ADC nazariy qiymatlari va yuk oqimi o'rtasidagi bog'liqlikni ko'rsatadigan grafik mavjud.

Xulosa

Qurilma uchta kuchlanish darajasida sinovdan o'tkazildi: 3.6 V, 3.9 V va 4.3 V. Bu kuchlanishlar diapazoni to'liq nominal lityum -ionli batareyani modellashtiradi. Uchta kuchlanish darajasidan, qurilma odatda tanlangan tashqi zanjir uchun 3,9 V da aniqroq bo'lganligi kuzatiladi. O'lchangan va nazariy ADC qiymatlari orasidagi farq 700 - 1000 mkA yuk oqimlarida faqat 1 kasr qiymatiga teng edi. Berilgan kuchlanish diapazonida, o'lchangan ADC qiymatlari eng yomon holatda nominal shartlardan 3 kasrli punktdan yuqori bo'lgan. VDD kuchlanishining turli darajalarini optimallashtirish uchun rezistor ajratgichni qo'shimcha sozlash mumkin.