CM2272, SAR ADC, высокоскоростной, 2 Мвыб/с, 16 бит

Обзор:
В системе программируемого логического контроллера (ПЛК) точное измерение и управление аналоговыми сигналами имеют важнейшее значение для различных процессов промышленной автоматизации. CM2272 — это 16-разрядный высокоскоростной двухканальный АЦП с последовательным приближением и синхронной выборкой, который является идеальным решением для таких применений благодаря способности обеспечивать точное и быстрое преобразование аналоговых сигналов в цифровые с поддержкой полностью дифференциального входа. В данном примере описывается применение CM2272 в ПЛК для мониторинга и управления в реальном времени в условиях промышленной автоматизации.

Компоненты системы:

1. АЦП CM2272 : Основной компонент для преобразования аналоговых сигналов в цифровые сигналы для обработки ПЛК.

2. ПЛК : Программируемый контроллер, используемый для автоматизации различных промышленных процессов, таких как регулирование температуры, регулирование скорости двигателя и контроль давления.

3. Датчики/исполнительные устройства : Различные промышленные датчики, такие как датчики температуры, датчики давления или энкодеры двигателей, предоставляют аналоговые сигналы для измерения.

4. Интерфейс связи : Интерфейс связи, такой как SPI или специальный последовательный протокол, используется для передачи данных между CM2272 и ПЛК.

5. Источник питания : Система будет работать в диапазоне напряжений, поддерживаемом микросхемой CM2272 (например, 2,5 В для внутреннего опорного напряжения, диапазон VDD от 3,3 В до 5 В).

Пример применения с управлением ПЛК: Регулирование скорости двигателя

В этом примере CM2272 используется в системе управления скоростью двигателя, где ПЛК отвечает за регулирование скорости двигателя на основе данных в реальном времени от тахометра или энкодера.

Основные этапы в применении:

1. Сбор аналогового сигнала :

   • Тахометр или энкодер генерирует аналоговый сигнал напряжения, пропорциональный скорости двигателя. Этот аналоговый сигнал подается на полностью дифференциальные входы CM2272.

   • CM2272 выполняет выборку сигнала с частотой 2 MSPS с разрешением 16 бит и преобразует его в цифровой сигнал для дальнейшей обработки ПЛК.

2. Передача данных в ПЛК :

   • Цифровые данные от CM2272 передаются в ПЛК через интерфейс SPI. ПЛК настроен на чтение данных от CM2272 с заданной периодичностью.

   • ПЛК обрабатывает данные для определения скорости двигателя и сравнивает её с заданным значением целевой скорости.

3. Обработка и управление :

   • ПЛК использует данные о скорости двигателя для принятия решений. Если скорость двигателя отклоняется от заданного значения, ПЛК отправляет управляющие сигналы для регулировки скорости двигателя, например, путём управления выходным сигналом частотного преобразователя (VFD) или изменения подаваемой на двигатель мощности.

   • Контур управления работает в реальном времени, при этом ПЛК непрерывно отслеживает скорость двигателя и корректирует параметры управления двигателем для поддержания заданной скорости.

4. Мониторинг и обратная связь :

   • ПЛК также может отслеживать производительность всей системы, включая выявление аномалий в скорости двигателя и корректировку таких параметров, как ускорение, замедление и крутящий момент.

   • Высокая точность CM2272 (отношение сигнал/шум 90,4 дБ, коэффициент гармонических искажений -108 дБ) обеспечивает надёжность данных о скорости двигателя, которые могут использоваться для точного управления.

5. Сигналы тревоги системы :

   • Если скорость двигателя превышает допустимые пределы или падает ниже требуемого порога, ПЛК может запустить сигнализацию или процедуру отключения для защиты двигателя от повреждений.

   • Систему можно настроить на запись данных для последующего анализа, что позволяет службам технического обслуживания своевременно выявлять потенциальные проблемы и предотвращать простои.

Основные преимущества использования CM2272 в системе ПЛК:

1. Высокая точность и скорость : Разрешение 16 бит и частота дискретизации 2 MSPS в CM2272 обеспечивают точное и быстрое измерение скорости двигателя, что позволяет осуществлять точное управление.

2. Полностью дифференциальные входы : Возможность поддержки полностью дифференциальных входов обеспечивает высокую целостность сигнала и устойчивость к шумам, что особенно важно в промышленных условиях с высоким уровнем электрических помех.

3. Синхронизация двух каналов : Двухканальная функциональность позволяет одновременно оцифровывать несколько сигналов, что полезно в приложениях, где используются несколько датчиков, например, при одновременном контроле скорости двигателя и нагрузки.

4. Низкое потребление энергии : Низкое энергопотребление CM2272 (3,5 мВт при 1 MSPS) делает его подходящим для встраиваемых систем, где важна энергоэффективность.

5. Широкий диапазон температур : Благодаря диапазону рабочих температур от -40 °C до 125 °C, CM2272 может работать в жестких промышленных условиях.

Вывод:

АЦП CM2272 может значительно повысить производительность систем на базе ПЛК, обеспечивая точное и высокоскоростное преобразование аналоговых сигналов в цифровые в таких приложениях, как управление электродвигателями. Его двухканальные высокоскоростные возможности, полностью дифференциальный вход и гибкий последовательный интерфейс делают его ценным компонентом в широком спектре систем промышленной автоматизации. Сочетание точности, надежности и низкого энергопотребления гарантирует эффективную работу системы в сложных условиях, что способствует улучшению управления процессами и общей производительности системы.