通用模擬輸入是工廠自動化普遍使用的單元電路，靈活測量模擬電壓/電流信號以及RTD、TC成為組裝過程中不可或缺的功能。工業(yè)4.0在工業(yè)結(jié)構(gòu)、分布試管理、智能化控制方面帶來了巨大變化，其高度可配置性、高度模塊化整合，使得傳感器輸入量劇增。如何在超小尺寸的PLC模塊內(nèi)構(gòu)建通用的模擬信號和溫度測量成為工業(yè)4.0的關(guān)鍵。為滿足工業(yè)客戶的這一需求，我們以Maxim的高精度ADC為核心，分別設(shè)計了多通道的通用電壓/電流輸入和RTD、TC輸入?yún)⒖荚O(shè)計，以幫助用戶快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品升級。

MAXREFDES1154：4通道通用溫度測量(TC&RTD)方案

MAXREFDES1154是Maxim通用模擬輸入板卡之一，四個通道可分別配置成RTD(阻值小于4k?)、熱電偶輸入，提供電源和數(shù)據(jù)隔離。整個板卡尺寸為5.1cm x 9.1cm，板上安裝了STM32微處理器和模擬前端，低功耗、24位ADC MAX11410實(shí)現(xiàn)精確的傳感器測溫。系統(tǒng)典型功耗低于300mW，適合任何高精度溫度測量應(yīng)用。電路原理框圖如圖1所示。

圖1. MAXREFDES1154參考設(shè)計框圖

MAXREFDES1154 measurement error @25°C (PT100/PT1000)

表1. MAXREFDES1154供電需求

固件可執(zhí)行校準(zhǔn)和采樣指令，并通過虛擬COM口批量讀取采樣數(shù)據(jù)。提供完整的源程序，幫助用戶加快設(shè)計進(jìn)程。并可基于當(dāng)前設(shè)計進(jìn)行修改，以滿足用戶新的設(shè)計需求。注：STM32和FTDI由USB供電

圖2. MAXREFDES1154輸入配置

MAXREFDES1152：4通道、通用模擬電壓/電流輸入

MAXREFDES1152支持4路模擬電壓(0-10V)、模擬電流(0-20mA)輸入，以及2線、3線、4線制傳感器測量。提供電源和數(shù)據(jù)(2.75kVRMS)隔離。板卡模擬前端由超擺幅模擬開關(guān)、精密運(yùn)放以及24位ADC(MAX11270)組成，通過STM32F1微控制器實(shí)現(xiàn)電壓/電流及傳感器輸入配制與切換、采樣及數(shù)據(jù)收集。ADC采樣數(shù)據(jù)存儲在內(nèi)部SRAM，用戶通過終端程序讀取采樣數(shù)據(jù)或執(zhí)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，并可利用第三方軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。所有控制信號通過MAX7317 SPI-GPIO擴(kuò)展器發(fā)送，MAX7317與MAX11270 ADC共用SPI接口。整塊板卡尺寸為5cmx10.6cm，功耗低于500mW。適用于工業(yè)PLC等任何高精度測量應(yīng)用。原理框圖如圖3、圖4所示。

圖3. MAXREFDES1152原理框圖

圖4. MAXREFDES1152模擬通道框圖

表2. MAXREFDES1152供電需求

注：STM32和FTDI由USB供電

圖5. 輸入配置

MAXREFDES1152電壓測量誤差曲線，F(xiàn)LUKE 725S輸出0V—10V電壓@25°C

MAXREFDES1152電流測量誤差曲線，F(xiàn)LUKE 725S輸出0mA—20mA@25°C