Миграция проектов на ПЛИС новых производителей

16 выборок данных с 8 термисторов в течение менее секунды за 2 доллара

Texas Instruments CD74HC4051 CD74HC4053

На Рисунке 1 представлен дешевый и забавный инвертор напряжения, который я некоторое время назад предлагал в статье «Простой, точный и эффективный инвертирующий зарядовый насос за 1 доллар» [1].

Инструкция по работе с программаторами NFC и DALI/DMX для светодиодных драйверов MOSO

Универсальная микросхема xx4053 служит основой для создания дешевого, эффективного и точного инвертора напряжения.
Рисунок 1. Универсальная микросхема xx4053 служит основой для создания
дешевого, эффективного и точного инвертора напряжения.

Вскоре после этого идея мутировала в несложный, недорогой и довольно быстрый (1 МГц) маломощный преобразователь напряжения в частоту (ПНЧ) «Схема инвертора напряжения трансформируется в ПНЧ с быстродействием 1 МГц» [2]. См. Рисунок 2.

Модифицированный инвертор напряжения превращается в экономичный 1-мегагерцовый ПНЧ.
Рисунок 2. Модифицированный инвертор напряжения превращается в экономичный
1-мегагерцовый ПНЧ.

Интересная особенность схемы на Рисунке 2 заключается в том, что, хотя она описывается как преобразователь напряжения в частоту, ее с таким же успехом можно было бы назвать преобразователем тока в частоту. Это связано с тем, что входной ток, равный VIN/R1, заряжает конденсатор C3, заставляя транскондуктивный усилитель на транзисторах Q1 и Q2 замыкать петлю обратной связи через генератор зарядового насоса. Петля непрерывно регулирует частоту FPUMP зарядового насоса, балансируя ток насоса IPUMP так, чтобы он был равен по величине и противоположен по направлению входному току IIN:

Это позволяет создавать необычайно простые и экономичные схемы интерфейсов датчиков, подобных показанной на Рисунке 3.

Восемь термисторов могут использовать один резистор возбуждения.
Рисунок 3. Восемь термисторов могут использовать один резистор возбуждения.

В техническом описании типичного NTC термистора (например, Molex 2152723605) приведены его четыре основных параметра, указанных ниже в скобках.

  1. T0 – температура калибровки (25 °C = 298.15K).
  2. R0 – сопротивление при температуре калибровки (10 кОм ±1%).
  3. β – коэффициент бета (3892K).
  4. Коэффициент (саморазогрева) рассеяния (1.5 мВт/°C).
  5. Тогда сопротивление термистора RT как функция температуры T в градусах Кельвина рассчитывается по формуле:

Выбор сопротивления резистора возбуждения R1 требует оценки самой высокой температуры (TMAX), в которую, как ожидается, будет погружен любой из термисторов, и, следовательно, самого низкого сопротивления, которое будет считываться.

  1. Затем мы вычисляем

  1. R1 = 10 кОм – RX.

Если пункт 7 расчета требует, чтобы R1 < 0, то R1, конечно, просто исключается. Взяв для примера TMAX = 100 °C и числа из технического описания 2152723605, получим RX = 725, R1 = 10000 – 725 = 9275, ближайшее стандартное значение в ряду 1% к которому равно 9310.

Адресация считываемого терморезистора осуществляется трехбитным двоичным адресом, подаваемым на мультиплексор U2 с выходных линий общего назначения GP0-GP2 подключенного микроконтроллера. Затем запускается внутренний таймер/счетчик микроконтроллера, на вход которого поступают импульсы ПНЧ, которые накапливаются в течение 216 мкс = 65.536 мс. Вызовите накопленное 16-разрядное целочисленное значение ADC. Затем выполните расчет полученных температур, который при использовании параметров того же термистора будет происходить следующим образом:

°C = K – 273.15.

Преобразования по своей сути являются логометрическими, поэтому нечувствительны к помехам и отклонениям напряжения шины 5 В, а также интегрирующими, что делает их очень устойчивыми к наводкам. Неплохие характеристики для АЦП стоимостью два доллара.

Благодаря низкому сопротивлению замкнутого ключа мультиплексора U2 и большому сопротивлению разомкнутого – примерно 60 Ом и 100 МОм, соответственно, он не оказывает существенного влияния на ошибку.

Ссылки

  1. Stephen Woodward. Простой, точный и эффективный инвертирующий зарядовый насос за 1 доллар
  2. Stephen Woodward. Схема инвертора напряжения трансформируется в ПНЧ с быстродействием 1 МГц

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments CD74HC4051
  2. Datasheet Texas Instruments CD74HC4053

EDN

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Capture 16-bit readings of 8 thermistors in less than 1 second for $2

78 предложений от 32 поставщиков
Интегральные микросхемы Интерфейсы и стыки — аналоговые переключатели, (де)мультиплексоры
Allelco
Весь мир
CD74HC4051QPWRCT
Texas Instruments
5.21 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
CD74HC4051M
Texas Instruments
6.10 ₽
74HC4051N (CD74HC4051E)
Atmel
по запросу
TradeElectronics
Россия
CD74HC4051PWTG4
Texas Instruments
по запросу
ТМ Электроникс. Электронные компоненты и приборы. Скидки, кэшбэк и бесплатная доставка
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя