ADC Mövcud Sense necə edilir: 5 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu Təlimat kitabında, yük cərəyanını və I2C vasitəsilə MCU ilə interfeysi hiss edə bilən SLG46855V-də 8 bitlik analoqdan rəqəmsal çeviricinin (ADC) necə tətbiq olunacağını təsvir edəcəyik. Bu dizayn ampermetrlər, arızaların aşkar edilməsi sistemləri və yanacaq ölçü cihazları kimi müxtəlif cərəyan algılama tətbiqləri üçün istifadə edilə bilər.

Aşağıda, ADC cari hissini yaratmaq üçün həllin necə proqramlaşdırıldığını başa düşmək üçün lazım olan addımları təsvir etdik. Ancaq proqramlaşdırmanın nəticəsini əldə etmək istəyirsinizsə, artıq tamamlanmış GreenPAK Dizayn Faylına baxmaq üçün GreenPAK proqramını yükləyin. GreenPAK İnkişaf Kitini kompüterinizə qoşun və ADC cari hissini yaratmaq üçün proqramı vurun.

Addım 1: ADC Memarlığı

ADC mahiyyətcə bir analoq müqayisəedici və bir rəqəmsaldan analoqa çeviricidən (DAC) ibarətdir. Müqayisəçi, giriş gərginliyini DAC çıxış gərginliyinə qarşı hiss edir və sonradan DAC giriş kodunu artırmaq və ya azaltmaq üçün nəzarət edir, beləliklə DAC çıxışı giriş gərginliyinə yaxınlaşır. Nəticədə DAC giriş kodu ADC rəqəmsal çıxış koduna çevrilir.

Həyata keçirdiyimiz zaman, nəbz eni modulyasiyası (PWM) idarə olunan rezistor şəbəkəsini istifadə edərək DAC yaradırıq. GreenPAK istifadə edərək asanlıqla rəqəmsal olaraq idarə olunan dəqiq bir PWM çıxışı yarada bilərik. Süzüldükdə PWM analoq gərginliyimizə çevrilir və beləliklə effektiv DAC kimi xidmət edir. Bu yanaşmanın fərqli bir üstünlüyü, sadəcə müqavimət dəyərlərini düzəltməklə sıfır kod və tam miqyaslı (ekvivalent kompensasiya və qazanc) uyğun olan gərginliklərin təyin edilməsinin asan olmasıdır. Məsələn, bir istifadəçi ideal olaraq sıfır kodunu 4.3 V-a uyğun cərəyanı olmayan (0 µA) və 3.9 V-ə uyğun gələn 1000 µA-da tam ölçülü kodu oxumaq istəyir (Cədvəl 1). Bu, sadəcə bir neçə müqavimət dəyərini təyin etməklə asanlıqla həyata keçirilir. ADC aralığının maraq dairəsinə uyğun olmasını təmin edərək, ADC qətnaməsindən ən yaxşı şəkildə istifadə edirik.

Bu arxitektura üçün dizayn nəzəriyyəsi, idarəetmə döngəsinin aşağı düşmüş davranışının qarşısını almaq üçün daxili bir PWM tezliyinin ADC yeniləmə sürətindən daha sürətli olmasıdır. Ən azından 256 -ya bölünən ADC məlumat sayğacından daha uzun olmalıdır. Bu dizaynda ADC yeniləmə müddəti 1.3312 ms olaraq təyin edilmişdir.

Addım 2: Daxili Dövrə

Çevik ADC, Dialog Semiconductor AN-1177-də təqdim olunan dizayna əsaslanır. SLG46855 -də 25 MHz saatı olduğu üçün ADC sayğacını işlətmək üçün saat sürəti 1 MHz -dən 12.5 MHz -ə qədər artırılır. Bu, daha yaxşı nümunə həlli üçün daha sürətli bir yeniləmə nisbətinə imkan verir. ADC məlumat saatını tənzimləyən LUT, PWM DFF aşağı olduqda 12.5 MHz siqnalından keçəcək şəkildə dəyişdirilir.

Addım 3: Xarici Dövrə

Şəkil 1 -də göstərilən sxem sxemində göstərildiyi kimi PWM -ni analoq gərginliyə çevirmək üçün xarici bir rezistor və kondansatör şəbəkəsi istifadə olunur. Bu rahatlığı əldə etmək üçün VDD və yerə paralel olaraq R1 və R2 rezistorları əlavə edirik. Bir rezistor bölücü VBAT -ı gerilim aralığının aşağı tərəfinə bölür. Gözlənilən minimum VBAT üçün bölücü nisbəti 1 tənliyi ilə həll edilə bilər.

Addım 4: I2C Təlimatları Oxuyun

Cədvəl 1, CNT0 -da saxlanılan məlumatları geri oxumaq üçün I2C əmr quruluşunu təsvir edir. I2C əmrləri bir başlanğıc biti, nəzarət baytı, söz ünvanı, oxumaq biti və bit bitini tələb edir.

CNT0 sayılan dəyərini geri oxumaq üçün bir nümunə I2C əmri aşağıda yazılmışdır:

[0x10 0xA5] [0x11 R]

Geri oxunan sayılan dəyər ADC kod dəyəri olacaq. Məsələn, bir Arduino kodu, Dialogun veb saytındakı bu tətbiq qeydinin ZIP faylına daxil edilmişdir.

Addım 5: Nəticələr

ADC cari hiss dizaynının düzgünlüyünü yoxlamaq üçün, müəyyən bir yük cərəyanı və VDD səviyyəsində ölçülmüş dəyərlər nəzəri bir dəyərlə müqayisə edildi. Nəzəri ADC dəyərləri 2 tənliyi ilə hesablandı.

ADC dəyəri ilə əlaqəli ILOAD 3 tənliyi ilə tapılır.

Aşağıdakı nəticələr üçün Cədvəl 3 -də göstərilən bu komponent dəyərlərindən istifadə etdim.

ADC dəyərinin ILOAD konvertasiyasına olan həlli Cədvəl 2 -də ölçülmüş dəyərlər və ADC dəyəri 1 olaraq təyin olunan tənlik 3 -dən istifadə etməklə hesablana bilər. 3.9 V VBAT ilə qətnamə 4.96 µA/div -dir.

Maksimum cərəyanı 1100 µA və 381 Ω olan bir rezistor ilə ADC cərəyan hissəsinin dövranını minimum 3.6 V səviyyəsinə qədər optimallaşdırmaq üçün 1 -ci tənliyə əsaslanaraq ideal bölücü əmsalı 0.884 olardı. Cədvəldə verilən dəyərlərlə 2, faktiki bölücünün bölücü əmsalı 0.876 -dır. Bu bir qədər az olduğundan, bir az daha böyük bir yük axını aralığına imkan verəcək, belə ki ADC dəyərləri tam aralığa yaxındır, lakin daşmayacaq. Həqiqi bölücü dəyəri 4 tənliyi ilə hesablanır.

Yuxarıda (Şəkil 2-6, Cədvəl 4-6) üç gərginlik səviyyəsində dövrənin ölçüləri var: 4.3 V, 3.9 V və 3.6 V. Hər səviyyə ölçülmüş və nəzəri ADC dəyərləri arasındakı fərqi göstərən bir qrafik göstərir. Nəzəri dəyərlər ən yaxın tam ədədə yuvarlaqlaşdırılır. Üç gərginlik səviyyəsindəki fərqləri müqayisə etmək üçün bir xülasə qrafiki var. Daha sonra fərqli gərginlik səviyyələrində nəzəri ADC dəyərləri ilə yük cərəyanı arasındakı əlaqəni göstərən bir qrafik var.

Nəticə

Cihaz üç gərginlik səviyyəsində sınaqdan keçirildi: 3.6 V, 3.9 V və 4.3 V. Bu gərginliklərin diapazonu, nominal səviyyəsinə qədər boşalmış tam litium -ion batareyaya malikdir. Üç gərginlik səviyyəsindən cihazın seçilmiş xarici dövrə üçün 3.9 V -də daha dəqiq olduğu müşahidə olunur. Ölçülmüş və nəzəri ADC dəyərləri arasındakı fərq 700 - 1000 µA yük cərəyanlarında yalnız 1 ondalık dəyər idi. Verilən gərginlik aralığında, ölçülmüş ADC dəyərləri, ən pis halda nominal şərtlərdən 3 onluq çox idi. Müxtəlif VDD gərginlik səviyyələrini optimallaşdırmaq üçün rezistor ayırıcısına əlavə düzəlişlər edilə bilər.