CM2272, SAR ADC, hoge snelheid, 2 MSPS, 16-bit

Overzicht:
In een programmeerbare logische regelaar (PLC)-systeem is nauwkeurige meting en regeling van analoge signalen essentieel voor diverse industriële automatiseringsprocessen. De CM2272, een 16-bits hoge-snelheid dubbelkanaals synchroon samplende SAR-ADC, is een ideale oplossing voor dergelijke toepassingen omdat deze nauwkeurige en snelle analoge-naar-digitale omzetting biedt met ondersteuning voor volledig differentiële ingangen. Dit voorbeeld beschrijft hoe de CM2272 kan worden toegepast in een PLC voor real-time monitoring en regeling in een industriële automatiseringsomgeving.

Systeemonderdelen:

1. CM2272 ADC : De kerncomponent voor het omzetten van analoge signalen naar digitale signalen voor verwerking door de PLC.

2. PLC's : Een programmeerbare controller die wordt gebruikt om diverse industriële processen te automatiseren, zoals temperatuurregeling, regeling van motortoerental en drukmonitoring.

3. Sensoren/Actuatoren : Diverse industriële sensoren, zoals temperatuursensoren, druksensoren of motorencoders, leveren de te meten analoge signalen.

4. Communicatieinterface : Een communicatieinterface zoals SPI of een aangepast seriëel protocol wordt gebruikt om gegevens over te dragen tussen de CM2272 en de PLC.

5. Stroomvoorziening : Het systeem zal werken binnen het spanningsbereik dat wordt ondersteund door de CM2272 (bijv. 2,5 V voor de interne referentiespanning, VDD-bereik van 3,3 V tot 5 V).

Voorbeeld van een PLC-gestuurde toepassing: Regel van motortoerental

In dit voorbeeld wordt de CM2272 gebruikt in een systeem voor regeling van motortoerental, waarbij de PLC verantwoordelijk is voor het regelen van het toerental van een motor op basis van realtime gegevens van een tachometer of encoder.

Belangrijke stappen in de toepassing:

1. Aanwending van analoog signaal :

   • De toerentalsensor of encoder genereert een analoge voltagesignaal dat evenredig is met de motorsnelheid. Dit analoge signaal wordt naar de volledig differentiële ingangen van de CM2272 gestuurd.

   • De CM2272 samplet het signaal met 2 MSPS bij een resolutie van 16 bit en zet het om in een digitaal signaal voor verdere verwerking door de PLC.

2. Datatransmissie naar PLC :

   • De digitale gegevens van de CM2272 worden via een SPI-interface naar de PLC verzonden. De PLC is zo geconfigureerd dat deze de gegevens van de CM2272 regelmatig uitleest.

   • De PLC verwerkt de gegevens om de motorsnelheid te bepalen en vergelijkt deze met een vooraf ingestelde streefsnelheid.

3. Verwerking en besturing :

   • De PLC gebruikt de gegevens over de motorsnelheid om beslissingen te nemen. Als de motorsnelheid afwijkt van de streefwaarde, stuurt de PLC besturingssignalen om de motorsnelheid aan te passen, bijvoorbeeld door de uitgang van een frequentieregelaar (VFD) te regelen of het vermogen aan de motor aan te passen.

   • De regelkring werkt in real-time, waarbij de PLC continu de motorsnelheid bewaakt en de motorregelparameters aanpast om de gewenste snelheid te behouden.

4. Bewaking en feedback :

   • De PLC kan ook de prestaties van het volledige systeem bewaken, inclusief het controleren op afwijkingen in de motorsnelheid en het aanpassen van parameters zoals versnelling, vertraging en koppel.

   • De hoge nauwkeurigheid van de CM2272 (SNR van 90,4 dB, THD van -108 dB) zorgt ervoor dat de gegevens over de motorsnelheid betrouwbaar zijn en kunnen worden gebruikt voor precisiebesturing.

5. Systeemwaarschuwingen :

   • Als de motorsnelheid veilige limieten overschrijdt of onder de vereiste drempel daalt, kan de PLC alarmen activeren of uitschakelprocedures starten om de motor tegen beschadiging te beschermen.

   • Het systeem kan worden geconfigureerd om gegevens vast te leggen voor latere analyse, zodat onderhoudsteams mogelijke problemen vroegtijdig kunnen detecteren en ongeplande stilstand kunnen voorkomen.

Belangrijkste voordelen van het gebruik van CM2272 in PLC-systeem:

1. Hoge Nauwkeurigheid en Snelheid : De 16-bits resolutie en 2 MSPS samplefrequentie van de CM2272 zorgen ervoor dat het motortoerental nauwkeurig en snel wordt gemeten, wat precisiesturing mogelijk maakt.

2. Volledig differentiële ingangen : De ondersteuning van volledig differentiële ingangen waarborgt een hoge signaalkwaliteit en storingsvrijheid, wat vooral belangrijk is in industriële omgevingen met veel elektrische ruis.

3. Tweekanaals synchronisatie : De tweekanaalsfunctionaliteit staat gelijktijdige bemonstering van meerdere signalen toe, wat handig is voor toepassingen waarin meerdere sensoren worden gebruikt, zoals het gelijktijdig monitoren van motortoerental en belasting.

4. Laag stroomverbruik : Het lage stroomverbruik van de CM2272 (3,5 mW bij 1 MSPS) maakt het geschikt voor ingebedde systemen waar energie-efficiëntie cruciaal is.

5. Brede temperatuurbereik : Met een bedrijfstemperatuurbereik van -40 °C tot 125 °C kan de CM2272 operationeel zijn in zware industriële omgevingen.

Conclusie:

De CM2272 ADC kan de prestaties van op PLC's gebaseerde systemen aanzienlijk verbeteren, door nauwkeurige en snelle analoge-naar-digitale conversie te bieden in toepassingen zoals motorregeling. De tweekanaals, hoge snelheidseigenschappen, samen met de volledig differentiële ingang en flexibele seriële interface, maken er een waardevol onderdeel van een breed scala aan industriële automatiseringssystemen. De combinatie van nauwkeurigheid, betrouwbaarheid en laag stroomverbruik zorgt ervoor dat het systeem efficiënt kan functioneren onder veeleisende omstandigheden, wat leidt tot verbeterde procesbeheersing en systeemprestaties.