CM2272، SAR ADC، عالي السرعة، 2 MSPS، 16 بت

المشهد العام:
في نظام الوحدة المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، يُعد قياس التحكم الدقيق بالإشارات التناظرية أمرًا ضروريًا لعمليات الأتمتة الصناعية المختلفة. إن وحدة CM2272، وهي محول تناظري رقمي سريع مزدوج القناة من نوع SAR بدقة 16 بت، تمثل حلاً مثاليًا لمثل هذه التطبيقات بفضل قدرتها على توفير تحويل دقيق وسريع من الإشارة التناظرية إلى الرقمية مع دعم إدخال تفاضلي كامل. توضح هذه الحالة كيفية استخدام CM2272 في وحدة PLC لمراقبة التحكم في الوقت الفعلي ضمن بيئة أتمتة صناعية.

مكونات النظام:

1. محول CM2272 التناظري الرقمي : المكون الأساسي لتحويل الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية تُعالج بواسطة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

2. PLC : وحدة تحكم قابلة للبرمجة تُستخدم لأتمتة عمليات صناعية مختلفة مثل التحكم في درجة الحرارة، وتنظيم سرعة المحركات، ومراقبة الضغط.

3. أجهزة الاستشعار/المُفعِّلات : أجهزة استشعار صناعية متنوعة، مثل أجهزة استشعار درجة الحرارة، وأجهزة استشعار الضغط، أو مشفرات المحركات، توفر الإشارات التناظرية التي سيتم قياسها.

4. واجهة الاتصال : يتم استخدام واجهة اتصال مثل SPI أو بروتوكول تسلسلي مخصص لنقل البيانات بين الوحدة CM2272 ووحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

5. مصدر الطاقة : سوف يعمل النظام ضمن نطاق الجهد الذي تدعمه الوحدة CM2272 (مثلًا، 2.5 فولت للجهد المرجعي الداخلي، ونطاق VDD من 3.3 فولت إلى 5 فولت).

مثال على تطبيق يتم التحكم فيه بواسطة PLC: التحكم في سرعة المحرك

في هذا المثال، تُستخدم الوحدة CM2272 في نظام التحكم بسرعة محرك، حيث تكون وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) مسؤولة عن التحكم في سرعة المحرك بناءً على بيانات حقيقية في الوقت الفعلي من جهاز قياس السرعة (tachometer) أو مشفر (encoder).

الخطوات الرئيسية في التطبيق:

1. استحواذ الإشارة التناظرية :

   • يولد عداد التحويل أو المشفر إشارة جهد تناظرية متناسبة مع سرعة المحرك. تُغذى هذه الإشارة التناظرية إلى المدخلات التفاضلية الكاملة لجهاز CM2272.

   • يقوم الجهاز CM2272 بأخذ عينات من الإشارة بمعدل 2 مليون عينة في الثانية (2 MSPS) بدقة 16 بت، وتحويلها إلى إشارة رقمية للمعالجة اللاحقة بواسطة وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC).

2. إرسال البيانات إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة :

   • تُرسل البيانات الرقمية من الجهاز CM2272 إلى وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة عبر واجهة SPI. تكون وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة مضبوطة على قراءة البيانات من الجهاز CM2272 على فترات منتظمة.

   • تعالج وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة البيانات لتحديد سرعة المحرك وتقارنها بقيمة مستهدفة محددة مسبقًا.

3. المعالجة والتحكم :

   • تستخدم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة بيانات سرعة المحرك لاتخاذ القرارات. إذا انحرفت سرعة المحرك عن القيمة المستهدفة، فإن وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة تُرسل إشارات تحكم لضبط سرعة المحرك، على سبيل المثال، من خلال التحكم في خرج محرك ترددي متغير (VFD) أو تعديل الطاقة المرسلة إلى المحرك.

   • يعمل الحلقة التحكمية في الزمن الحقيقي، حيث يقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) بمراقبة سرعة المحرك باستمرار وتعديل معايير التحكم بالمحرك للحفاظ على السرعة المطلوبة.

4. المراقبة والتغذية الراجعة :

   • يمكن لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) أيضًا مراقبة أداء النظام بأكمله، بما في ذلك الكشف عن أي تشوهات في سرعة المحرك وتعديل معايير مثل التسارع والتباطؤ والعزم.

   • تضمن دقة الشريحة CM2272 العالية (نسبة الإشارة إلى الضوضاء 90.4 ديسيبل، التشويه التوافقي الكلي -108 ديسيبل) أن تكون بيانات سرعة المحرك موثوقة ويمكن استخدامها للتحكم الدقيق.

5. تنبيهات النظام :

   • إذا تجاوزت سرعة المحرك الحدود الآمنة أو انخفضت دون العتبة المطلوبة، يمكن لوحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) تفعيل إنذارات أو إجراءات إيقاف لحماية المحرك من التلف.

   • يمكن تهيئة النظام لتسجيل البيانات لتحليلها لاحقًا، مما يمكّن فرق الصيانة من اكتشاف المشكلات المحتملة في وقت مبكر ومنع توقف النظام بشكل غير مخطط له.

الفوائد الرئيسية لاستخدام الشريحة CM2272 في نظام PLC:

1. دقة وسرعة عالية : يضمن دقة 16 بت ومعدل عينة 2 مليون عينة في الثانية (MSPS) للـ CM2272 قياس سرعة المحرك بدقة وسرعة، مما يمكّن من التحكم الدقيق.

2. مدخلات تفاضلية كاملة : تتيح القدرة على دعم المدخلات التفاضلية الكاملة تحقيق سلامة إشارة عالية ومقاومة للضوضاء، وهي خاصية مهمة بشكل خاص في البيئات الصناعية ذات الضوضاء الكهربائية العالية.

3. مزامنة قناتين : تتيح القدرة على استخدام قناتين أخذ عينات آنية من إشارات متعددة، وهو ما يكون مفيدًا في التطبيقات التي تستخدم فيها أجهزة استشعار متعددة، مثل مراقبة سرعة المحرك والحمل في آنٍ واحد.

4. استهلاك طاقة منخفض : إن استهلاك الطاقة المنخفض للـ CM2272 (3.5 مللي واط عند 1 MSPS) يجعله مناسبًا للأنظمة المدمجة التي تكون فيها كفاءة استهلاك الطاقة أمرًا حاسمًا.

5. نطاق درجة حرارة واسع : مع نطاق حرارة تشغيل يتراوح بين -40°م إلى 125°م، يمكن للـ CM2272 العمل في بيئات صناعية قاسية.

الاستنتاج:

يمكن لمحول التناظري إلى الرقمي CM2272 ADC أن يعزز بشكل كبير أداء الأنظمة القائمة على وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC)، حيث يوفر تحويلًا دقيقًا وعالي السرعة من التناظري إلى الرقمي في تطبيقات مثل التحكم بمحركات كهربائية. إن قدراته المزدوجة عالية السرعة، إلى جانب مدخلاتها التفاضلية الكاملة والواجهة التسلسلية المرنة، تجعله مكونًا ذا قيمة في مجموعة واسعة من أنظمة الأتمتة الصناعية. ويضمن الجمع بين الدقة والموثوقية واستهلاك الطاقة المنخفض أن النظام يمكنه العمل بكفاءة في الظروف الصعبة، مما يؤدي إلى تحسين التحكم في العمليات وأداء النظام.