წვრილმანი ტემპერატურა სიხშირის კონვერტორი: 4 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:15

ტემპერატურის სენსორები ფიზიკური სენსორების ერთ -ერთი ყველაზე მნიშვნელოვანი სახეობაა, რადგან ბევრი განსხვავებული პროცესი (ყოველდღიურ ცხოვრებაშიც) რეგულირდება ტემპერატურით. გარდა ამისა, ტემპერატურის გაზომვა იძლევა სხვა ფიზიკური პარამეტრების არაპირდაპირი განსაზღვრის საშუალებას, როგორიცაა მატერიის ნაკადის სიჩქარე, სითხის დონე და სხვა. როგორც წესი, სენსორები გაზომულ ფიზიკურ მნიშვნელობას ანალოგიურ სიგნალად აქცევს და ტემპერატურის სენსორები აქ გამონაკლისი არ არის. პროცესორის ან კომპიუტერის დამუშავებისათვის, ანალოგური ტემპერატურის სიგნალი უნდა გარდაიქმნას ციფრულ ფორმაში. ასეთი კონვერტაციისთვის ჩვეულებრივ გამოიყენება ძვირადღირებული ანალოგური-ციფრული გადამყვანები (ADC).

წინამდებარე ინსტრუქციის მიზანია შეიმუშაოს და წარმოადგინოს გამარტივებული ტექნიკა ტემპერატურის სენსორიდან ანალოგური სიგნალის პირდაპირ გარდაქმნაზე ციფრულ სიგნალად პროპორციული სიხშირით GreenPAK - ის გამოყენებით. შემდგომში, ციფრული სიგნალის სიხშირე, რომელიც იცვლება ტემპერატურის მიხედვით, შეიძლება უფრო ადვილად გაიზომოს საკმაოდ მაღალი სიზუსტით და შემდეგ გადაკეთდეს საჭირო საზომი ერთეულებად. ასეთი პირდაპირი ტრანსფორმაცია, პირველ რიგში, საინტერესოა იმით, რომ არ არის საჭირო ძვირადღირებული ანალოგურ-ციფრული გადამყვანების გამოყენება. ასევე, ციფრული სიგნალის გადაცემა უფრო საიმედოა, ვიდრე ანალოგი.

ქვემოთ ჩვენ აღვწერეთ საჭირო ნაბიჯები იმის გასაგებად, თუ როგორ არის დაპროგრამებული GreenPAK ჩიპი ტემპერატურის სიხშირის გადამყვანის შესაქმნელად. თუმცა, თუ თქვენ უბრალოდ გსურთ მიიღოთ პროგრამირების შედეგი, გადმოწერეთ GreenPAK პროგრამული უზრუნველყოფა, რომ ნახოთ უკვე დასრულებული GreenPAK დიზაინის ფაილი. შეაერთეთ GreenPAK განვითარების ნაკრები თქვენს კომპიუტერში და დააჭირეთ პროგრამას ტემპერატურის სიხშირის გადამყვანისთვის მორგებული IC- ის შესაქმნელად.

ნაბიჯი 1: დიზაინის ანალიზი

სხვადასხვა ტიპის ტემპერატურის სენსორები და მათი სიგნალის დამუშავების სქემები შეიძლება გამოყენებულ იქნას კონკრეტული მოთხოვნებიდან გამომდინარე, პირველ რიგში ტემპერატურის დიაპაზონში და სიზუსტეში. ყველაზე ფართოდ გამოიყენება NTC თერმისტორები, რომლებიც ტემპერატურის მატებასთან ერთად ამცირებენ მათ ელექტრული წინააღმდეგობის მნიშვნელობას (იხ. სურათი 1). მათ აქვთ გაცილებით მაღალი ტემპერატურის წინააღმდეგობის კოეფიციენტი ლითონის რეზისტენტულ სენსორებთან შედარებით (RTD) და ისინი გაცილებით ნაკლები ღირს. თერმისტორების მთავარი მინუსი არის მათი არაწრფივი დამოკიდებულება დამახასიათებელი "წინააღმდეგობა ტემპერატურის წინააღმდეგ". ჩვენს შემთხვევაში, ეს არ თამაშობს მნიშვნელოვან როლს, რადგან გარდაქმნის დროს არსებობს სიხშირის ზუსტი შესაბამისობა თერმისტორის წინააღმდეგობასთან და, შესაბამისად, ტემპერატურაზე.

სურათი 1 გვიჩვენებს თერმისტორის წინააღმდეგობის გრაფიკულ დამოკიდებულებას ტემპერატურის მიმართ (რომელიც აღებულია მწარმოებლის მონაცემთა ფურცლებიდან). ჩვენი დიზაინისთვის ჩვენ გამოვიყენეთ ორი მსგავსი NTC თერმისტორი, ტიპიური წინააღმდეგობით 10 kOhm 25 ° C ტემპერატურაზე.

პროპორციული სიხშირის გამომავალ ციფრულ სიგნალად ტემპერატურის სიგნალის უშუალო გარდაქმნის ძირითადი იდეაა თერმისტორი R1 კონდენსატორთან ერთად გენერატორ C1– ს გენერატორის სიხშირის დადგენის სქემაში, როგორც კლასიკური რგოლის ნაწილი. ოსცილატორი სამი "NAND" ლოგიკური ელემენტის გამოყენებით. R1C1– ის დროის მუდმივი დამოკიდებულია ტემპერატურაზე, რადგან როდესაც ტემპერატურა იცვლება, თერმისტორის წინააღმდეგობაც შესაბამისად შეიცვლება.

გამომავალი ციფრული სიგნალის სიხშირე შეიძლება გამოითვალოს ფორმულა 1 -ის გამოყენებით.

ნაბიჯი 2: ტემპერატურა სიხშირის გადამყვანებზე დაყრდნობით SLG46108V

ამ ტიპის ოსცილატორი, როგორც წესი, ამატებს რეზისტორ R2- ს, რათა შემომავალი დიოდები შეაფერხოს დენმა და შეამციროს დატვირთვა მიკროსქემის შეყვანის ელემენტებზე. თუ R2– ის წინააღმდეგობის მნიშვნელობა გაცილებით მცირეა ვიდრე R1– ის წინააღმდეგობა, მაშინ ის ფაქტობრივად არ იმოქმედებს გენერირების სიხშირეზე.

შესაბამისად, GreenPAK SLG46108V- ის საფუძველზე შეიქმნა ტემპერატურის სიხშირის გადამყვანის ორი ვარიანტი (იხ. სურათი 5). ამ სენსორების გამოყენების სქემა წარმოდგენილია ფიგურაში 3.

დიზაინი, როგორც უკვე ვთქვით, საკმაოდ მარტივია, ეს არის სამი NAND ელემენტის ჯაჭვი, რომლებიც ქმნიან რგოლის ოსცილატორს (იხ. სურათი 4 და სურათი 2) ერთი ციფრული შეყვანით (PIN#3) და ორი ციფრული ამონაწერი (PIN #6 და PIN#8) გარე სქემასთან დასაკავშირებლად.

ფოტო 5 -ში მოცემულია ადგილები, სადაც მოცემულია აქტიური ტემპერატურის სენსორები (ერთი ცენტიანი მონეტა არის მასშტაბისთვის).

ნაბიჯი 3: გაზომვები

გაზომვები გაკეთდა ამ აქტიური ტემპერატურის სენსორების სწორი ფუნქციის შესაფასებლად. ჩვენი ტემპერატურის სენსორი მოთავსებულია კონტროლირებად პალატაში, რომლის შიგნით ტემპერატურა შეიძლება შეიცვალოს 0.5 ° С სიზუსტით. გამომავალი ციფრული სიგნალის სიხშირე ჩაწერილია და შედეგები მოცემულია ფიგურაში 6.

როგორც ნაჩვენებია ნაკვეთიდან, სიხშირის გაზომვები (მწვანე და ლურჯი სამკუთხედები) თითქმის მთლიანად ემთხვევა თეორიულ მნიშვნელობებს (შავი და წითელი ხაზები) ზემოთ მოცემული ფორმულა 1 -ის მიხედვით. შესაბამისად, ტემპერატურის სიხშირეზე გადაყვანის ეს მეთოდი სწორად მუშაობს.

ნაბიჯი 4: მესამე აქტიური ტემპერატურის სენსორი SLG46620V საფუძველზე

ასევე, მესამე აქტიური ტემპერატურის სენსორი აშენდა (იხ. სურათი 7), რათა აჩვენოს მარტივი დამუშავების შესაძლებლობა ხილული ტემპერატურის მითითებით. GreenPAK SLG46620V- ის გამოყენებით, რომელიც შეიცავს 10 შეფერხების ელემენტს, ჩვენ ავაშენეთ ათი სიხშირის დეტექტორი (იხ. სურათი 9), რომელთაგან თითოეული კონფიგურირებულია ერთი კონკრეტული სიხშირის სიგნალის გამოსავლენად. ამ გზით, ჩვენ შევქმენით მარტივი თერმომეტრი ათი მორგებული მითითებით.

სურათი 8 გვიჩვენებს აქტიური სენსორის ზედა დონის სქემატურ მაჩვენებელს ათი ტემპერატურის წერტილისთვის. ეს დამატებითი ფუნქცია მოსახერხებელია, რადგან შესაძლებელია ვიზუალურად შეაფასოს ტემპერატურის მნიშვნელობა გენერირებული ციფრული სიგნალის ცალკე ანალიზის გარეშე.

დასკვნები

ამ ინსტრუქციაში ჩვენ შევთავაზეთ მეთოდი ტემპერატურის სენსორის ანალოგური სიგნალის სიხშირეზე მოდიფიცირებულ ციფრულ სიგნალად გადაქცევისთვის დიალოგის GreenPAK პროდუქტების გამოყენებით. GreenPAK– თან ერთად თერმისტორების გამოყენება იძლევა პროგნოზირებად გაზომვებს ძვირადღირებული ანალოგიურ – ციფრულ გადამყვანების გამოყენების გარეშე და თავიდან აიცილებთ ანალოგური სიგნალების გაზომვის მოთხოვნას. GreenPAK არის იდეალური გადაწყვეტა ამ ტიპის დაკონფიგურირებადი სენსორის შესაქმნელად, როგორც ეს ნაჩვენებია პროტოტიპის მაგალითებში. GreenPAK შეიცავს მრავალრიცხოვან ფუნქციურ ელემენტებს და წრიულ ბლოკებს, რომლებიც აუცილებელია სხვადასხვა წრიული გადაწყვეტილებების განსახორციელებლად და ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს საბოლოო განაცხადის წრის გარე კომპონენტების რაოდენობას. დაბალი ენერგომოხმარება, მცირე ზომის ჩიპი და დაბალი ღირებულება დამატებითი ბონუსია GreenPAK– ის არჩევისთვის, როგორც მთავარი კონტროლერი მრავალი სქემის დიზაინისთვის.