CM2272, SAR АЦП, високошвидкісний, 2 Мвідб/с, 16 біт

Огляд:
У системі програмованого логічного контролера (PLC) точне вимірювання та керування аналоговими сигналами є важливим елементом різних процесів промислової автоматизації. CM2272 — це 16-бітний швидкодіючий двоканальний послідовний АЦП з синхронним опитуванням, який є ідеальним рішенням для таких застосувань завдяки можливості забезпечувати точне та швидке перетворення аналогового сигналу в цифровий із підтримкою повністю диференційного входу. У цьому прикладі описано, як CM2272 може застосовуватися в PLC для реалізації моніторингу та керування в режимі реального часу в умовах промислової автоматизації.

Компоненти системи:

1. АЦП CM2272 : Основний компонент для перетворення аналогових сигналів у цифрові сигнали для обробки ПЛК.

2. ПЛК : Програмований контролер, який використовується для автоматизації різних промислових процесів, таких як регулювання температури, керування швидкістю двигуна та контроль тиску.

3. Датчики/виконавчі механізми : Різні промислові датчики, такі як датчики температури, датчики тиску або енкодери двигунів, подають аналогові сигнали, що підлягають вимірюванню.

4. Інтерфейс зв'язку : Інтерфейс зв'язку, такий як SPI або спеціальний послідовний протокол, використовується для передачі даних між CM2272 та ПЛК.

5. Джерело живлення : Система буде працювати в межах діапазону напруги, підтримуваного CM2272 (наприклад, 2,5 В для внутрішнього опорного напруги, діапазон VDD 3,3 В до 5 В).

Приклад застосування з керуванням ПЛК: Керування швидкістю двигуна

У цьому прикладі CM2272 використовується в системі керування швидкістю двигуна, де ПЛК відповідає за регулювання швидкості двигуна на основі даних у реальному часі від тахометра або енкодера.

Основні етапи в застосуванні:

1. Отримання аналогового сигналу :

   • Тахометр або енкодер генерує аналоговий вольтажний сигнал, пропорційний швидкості двигуна. Цей аналоговий сигнал подається на повністю диференційні входи CM2272.

   • CM2272 виконує дискретизацію сигналу з частотою 2 MSPS та роздільною здатністю 16 біт і перетворює його на цифровий сигнал для подальшої обробки ПЛК.

2. Передача даних до ПЛК :

   • Цифрові дані від CM2272 передаються до ПЛК через інтерфейс SPI. ПЛК налаштовано на читання даних від CM2272 у регулярних інтервалах.

   • ПЛК обробляє дані для визначення швидкості двигуна та порівнює її з наперед встановленим значенням цільової швидкості.

3. Обробка та керування :

   • ПЛК використовує дані про швидкість двигуна для прийняття рішень. Якщо швидкість двигуна відрізняється від цільового значення, ПЛК надсилає сигнали керування для регулювання швидкості двигуна, наприклад, шляхом керування виходом частотного перетворювача (VFD) або регулювання живлення двигуна.

   • Контур керування працює в режимі реального часу, при цьому ПЛК безперервно контролює швидкість двигуна та коригує параметри керування двигуном для підтримки бажаної швидкості.

4. Моніторинг та зворотний зв'язок :

   • ПЛК також може контролювати роботу всієї системи, зокрема виявляти аномалії у швидкості двигуна та коригувати такі параметри, як прискорення, уповільнення та крутний момент.

   • Висока точність CM2272 (відношення сигнал/шум 90,4 дБ, нелінійні спотворення -108 дБ) забезпечує надійність даних про швидкість двигуна, які можна використовувати для точного керування.

5. Сигналізація системи :

   • Якщо швидкість двигуна перевищує допустимі межі або опускається нижче необхідного рівня, ПЛК може активувати сигнали тривоги або процедури вимкнення для захисту двигуна від пошкодження.

   • Систему можна налаштувати на запис даних для подальшого аналізу, що дозволяє службам технічного обслуговування виявляти потенційні проблеми на ранній стадії та запобігати незапланованим простою.

Основні переваги використання CM2272 у системі ПЛК:

1. Висока точність і швидкість : 16-бітне розділення та частота дискретизації 2 MSPS забезпечують точне й швидке вимірювання швидкості двигуна, що дозволяє здійснювати точне керування.

2. Повністю диференційні входи : Можливість підтримки повністю диференційних входів забезпечує високу цілісність сигналу та стійкість до перешкод, що особливо важливо в промислових умовах із високим рівнем електричних перешкод.

3. Синхронізація двох каналів : Двохканальна можливість дозволяє одночасно оцифровувати кілька сигналів, що корисно для застосувань, де використовуються кілька датчиків, наприклад, одночасний моніторинг швидкості двигуна та навантаження.

4. Низьке витрати енергії : Низьке енергоспоживання CM2272 (3,5 мВт при 1 MSPS) робить його придатним для вбудованих систем, де важлива енергоефективність.

5. Широкий діапазон температур : З робочим діапазоном температур від -40°C до 125°C, CM2272 може працювати в жорстких промислових умовах.

Висновок:

АЦП CM2272 може значно підвищити продуктивність систем на основі ПЛК, забезпечуючи точне та швидке аналого-цифрове перетворення в застосунках, таких як керування двигунами. Його двоканальні високошвидкісні можливості, повністю диференційний вхід і гнучкий серійний інтерфейс роблять його цінним компонентом у широкому спектрі систем промислової автоматизації. Поєднання точності, надійності та низького енергоспоживання забезпечує ефективну роботу системи в складних умовах, що призводить до покращення керування процесами та загальної продуктивності системи.