DIY temperatuur na frekwensie -omskakelaar: 4 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:23

Temperatuursensors is een van die belangrikste soorte fisiese sensors, omdat baie verskillende prosesse (ook in die daaglikse lewe) deur temperatuur gereguleer word. Boonop laat die temperatuurmeting indirekte bepaling van ander fisiese parameters toe, soos materiestroom, vloeistofvlak, ens. Normaalweg omskakel sensors die gemete fisiese waarde in 'n analoog sein, en temperatuursensors is hier geen uitsondering nie. Vir die verwerking deur die SVE of rekenaar moet die analoge temperatuursignaal in 'n digitale vorm omgeskakel word. Vir so 'n omskakeling word duur analoog-na-digitale omsetters (ADC's) algemeen gebruik.

Die doel van hierdie Instructable is om 'n vereenvoudigde tegniek te ontwikkel en aan te bied vir die direkte omskakeling van die analoog sein van 'n temperatuursensor in 'n digitale sein met proporsionele frekwensie met behulp van GreenPAK ™. Vervolgens kan die frekwensie van 'n digitale sein wat wissel na gelang van temperatuur, makliker met 'n redelike hoë akkuraatheid gemeet word en dan omgeskakel word na die vereiste meeteenhede. Sulke direkte transformasie is in die eerste plek interessant omdat daar nie duur analoog-na-digitale omsetters nodig is nie. Die oordrag van digitale seine is ook betroubaarder as analoog.

Hieronder beskryf ons die nodige stappe om te verstaan hoe die GreenPAK -chip geprogrammeer is om die temperatuur na frekwensie -omskakelaar te skep. As u egter net die resultaat van die programmering wil kry, laai GreenPAK -sagteware af om die reeds voltooide GreenPAK -ontwerplêer te sien. Koppel die GreenPAK Development Kit aan op u rekenaar en klik op die program om die pasgemaakte IC vir die temperatuur na frekwensie -omskakelaar te skep.

Stap 1: Ontwerpontleding

Verskillende tipes temperatuursensors en hul seinverwerkingskringe kan gebruik word, afhangende van spesifieke vereistes, hoofsaaklik in temperatuurbereik en akkuraatheid. Die mees gebruikte is NTC -termistors, wat die waarde van hul elektriese weerstand verminder met toenemende temperatuur (sien figuur 1). Hulle het 'n aansienlik hoër temperatuurweerstandskoëffisiënt in vergelyking met metaalweerstandsensors (RTD's) en dit kos baie minder. Die grootste nadeel van termistors is hul nie -lineêre afhanklikheid van die kenmerkende "weerstand vs. temperatuur". In ons geval speel dit nie 'n belangrike rol nie, aangesien daar tydens die omskakeling 'n presiese ooreenstemming is tussen die frekwensie en die termistorweerstand, en dus die temperatuur.

Figuur 1 toon die grafiese afhanklikheid van termistorweerstand teenoor temperatuur (wat uit die datablad van die vervaardiger geneem is). Vir ons ontwerp het ons twee soortgelyke NTC -termistors gebruik met 'n tipiese weerstand van 10 kOhm by 25 ° C.

Die basiese idee van die direkte transformasie van die temperatuursignaal in die digitale uitset van 'n proporsionele frekwensie is die gebruik van die termistor R1 saam met die kapasitor C1 in die frekwensie-instelende R1C1-kring van die kragopwekker as deel van 'n klassieke ring ossillator met behulp van drie “NAND” logiese elemente. Die tydkonstante van R1C1 hang af van die temperatuur, want as die temperatuur verander, sal die weerstand van die termistor dienooreenkomstig verander.

Die frekwensie van die digitale uitset kan bereken word met behulp van die formule 1.

Stap 2: Temperatuur na frekwensie -omsetters Gebaseer op SLG46108V

Hierdie tipe ossillator voeg tipies 'n weerstand R2 by om die stroom deur die insetdiodes te beperk en die las op die ingangselemente van die stroombaan te verminder. As die weerstandswaarde van R2 baie kleiner is as die weerstand van R1, beïnvloed dit nie eintlik die opwekkingfrekwensie nie.

Gevolglik, op grond van die GreenPAK SLG46108V, is twee variante van die temperatuur na frekwensie -omskakelaar saamgestel (sien figuur 5). Die toedieningsbaan van hierdie sensors word in figuur 3 aangebied.

Die ontwerp is, soos ons reeds gesê het, redelik eenvoudig; dit is 'n ketting van drie NAND -elemente wat 'n ring ossillator vorm (sien figuur 4 en figuur 2) met een digitale ingang (PIN#3) en twee digitale uitsette (PIN #6 en PIN#8) vir verbinding met eksterne kringe.

Foto plekke in die figuur 5 toon die aktiewe temperatuursensors ('n munt van een sent is vir skaal).

Stap 3: Metings

Metings is gedoen om die korrekte funksie van hierdie aktiewe temperatuursensors te evalueer. Ons temperatuursensor is in 'n beheerde kamer geplaas, waarvan die temperatuur binne -in 'n akkuraatheid van 0,5 ° C verander kan word. Die frekwensie van die uitgaande digitale sein is aangeteken en die resultate word in figuur 6 aangebied.

Soos uit die grafiek getoon kan word, val die frekwensiemetings (groen en blou driehoeke) byna heeltemal saam met die teoretiese waardes (swart en rooi lyne) volgens formule 1 hierbo. Gevolglik werk hierdie metode om temperatuur na frekwensie om te skakel korrek.

Stap 4: Derde aktiewe temperatuursensor gebaseer op SLG46620V

'N Derde aktiewe temperatuursensor is ook gebou (sien figuur 7) om die moontlikheid van eenvoudige verwerking met sigbare temperatuuraanwysing aan te toon. Met behulp van die GreenPAK SLG46620V, wat 10 vertragingselemente bevat, het ons tien frekwensiedetektore gebou (sien figuur 9), wat elkeen gekonfigureer is om 'n sein van een spesifieke frekwensie op te spoor. Op hierdie manier het ons 'n eenvoudige termometer saamgestel met tien aanpasbare aanduidingspunte.

Figuur 8 toon die topvlak -skema van die aktiewe sensor met vertoonaanwysers vir tien temperatuurpunte. Hierdie bykomende funksie is gerieflik omdat dit moontlik is om die temperatuurwaarde visueel te skat sonder om die gegenereerde digitale sein apart te ontleed.

Gevolgtrekkings

In hierdie instruksies het ons 'n metode voorgestel om 'n analoge sein van 'n temperatuursensor om te skakel in 'n frekwensie gemoduleerde digitale sein met behulp van GreenPAK -produkte van Dialog. Die gebruik van termistors in samewerking met GreenPAK maak voorspelbare metings moontlik sonder die gebruik van duur analoog-na-digitale omsetters, en vermy die vereiste om die analoog seine te meet. GreenPAK is die ideale oplossing vir die ontwikkeling van hierdie tipe aanpasbare sensor, soos getoon in die prototipe voorbeelde wat gebou en getoets is. GreenPAK bevat 'n groot aantal funksionele elemente en stroomblokke wat nodig is vir die implementering van verskillende stroomoplossings, en dit verminder die aantal eksterne komponente van die finale toedieningsbaan aansienlik. Lae kragverbruik, klein skyfgrootte en lae koste is 'n ekstra bonus vir die keuse van GreenPAK as die hoofbeheerder vir baie stroombaanontwerpe.