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在工廠自動化應用中,從單片機中獲取更多的用于信號鏈處理的資源

2018年6月22日 11:29  CCTIME飛象網  

隨著工廠越來越智能化,用于制造監控這些設備的傳感器和自動化設備的技術也變得越來越智能。

微控制器(MCU)則需要快速有效地適應不同類型的傳感和測量的應用需求,特別是那些涉及照明、濕度、溫度、電力電流、一氧化碳以及涉及許多其他條件或參數的傳感應用。解決適應性需求的一種方法是在MCU中集成可以靈活配置的信號鏈處理模塊,可以根據不同的應用需求做不同的配置。

這種集成信號鏈的設計是新型MSP430FR23xx MCU系列的關鍵組成,具有多個可配置的智能模擬組合模塊外設。智能模擬組合模塊包含多個模擬信號鏈外設,包括具有可編程增益放大(PGA)功能的運算放大器(op amp)和12位數模轉換器(DAC)。這些外設提供了許多配置選項,使您可以根據應用需求配置內部信號路徑。圖1是智能模擬組合模塊的高級框圖。

1MSP430FR2355 MCU中的智能模擬組合模塊

MSP430FR2355器件包含四個智能模擬組合模塊,每個模塊均可以根據應用需求獨立配置成為DAC、PGA和運算放大器以及他們的組合。還可以通過內部連接配對使用,這降低了MCU外部連接電路的需求。該MCU還包括一個200KSPS 12位逐次逼近式(SAR)模數轉換器(ADC)和兩個增強型比較器,以在MCU內提供更多的信號鏈外設。

可以工作在-40至105°C的智能模擬組合模塊和MSP430FR2355 MCU其中一個應用是工業溫度變送器。采用MSP430FR2355 MCU的4-20mA回路供電的 RTD 溫度變送器參考設計提供了較少元件數量、低成本的解決方案。該參考設計利用MSP430FR2355 MCU中的片上智能模擬組合模塊來控制回路電流,因此不再需要獨立式DAC,如圖2所示。

24mA-20mA電流回路供電的溫度變送器參考設計框圖

該設計實現了12位輸出分辨率和6μA輸出電流分辨率。該設計還結合了反向極性保護,以及國際電工委員會(IEC)61000-4-2和IEC61000-4-4環路電源輸入保護。 圖3顯示了該設計的實際硬件。

3采用MSP430FR2355 MCU的溫度變送器參考設計

結論

工廠自動化中傳感應用的增長推動著對MCU中更多模擬外設集成的需求。添加可配置的集成的模擬元件為開發人員提供了設計的靈活性,以滿足工廠自動化系統的不同需求。

其他資源

•  從MSP430FR2355 MCU和MSP-EXP430FR2355 LaunchPad™開發套件上手。

•  閱讀應用說明“如何在MSP430™MCU中使用智能模擬組合”。

•  請參閱MSP430FR2355數據表和產品家族用戶指南。

•  有關智能模擬組合的更多應用用例和選項,請閱讀白皮書“智能模擬組合支持未來基于MCU的傳感和測量應用”。

編 輯:孫秀杰
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