Ինչպես դարձնել ADC- ի ընթացիկ իմաստը `5 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Այս Instructable մենք նկարագրել, թե ինչպես պետք է իրականացնել 8-bit անալոգային դեպի թվային հարցը (ADC) է SLG46855V, որը կարող է իմաստ բեռը ընթացիկ եւ ինտերֆեյս հետ ՄՀՄ միջոցով I2C: Այս դիզայնը կարող է օգտագործվել ընթացիկ զգայարանների կիրառման համար, ինչպիսիք են ամպաչափերը, անսարքությունների հայտնաբերման համակարգերը և վառելիքի չափիչները:

Ստորև մենք նկարագրեցինք անհրաժեշտ քայլերը `հասկանալու համար, թե ինչպես է լուծումը ծրագրավորվել` ADC- ի ներկայիս իմաստը ստեղծելու համար: Այնուամենայնիվ, եթե դուք պարզապես ցանկանում եք ստանալ ծրագրավորման արդյունքը, ներբեռնեք GreenPAK ծրագիրը ՝ արդեն ավարտված GreenPAK դիզայնի ֆայլը դիտելու համար: Միացրեք GreenPAK- ի զարգացման հավաքածուն ձեր համակարգչին և հարվածեք ծրագրին `ADC- ի ներկայիս իմաստը ստեղծելու համար:

Քայլ 1: ADC ճարտարապետություն

ADC- ն հիմնականում բաղկացած է անալոգային համեմատիչից և թվայինից անալոգային փոխարկիչից (DAC): Համեմատողը ընկալում է մուտքային լարումը ընդդեմ DAC ելքային լարման, և հետագայում վերահսկում է ՝ ավելացնել կամ նվազեցնել DAC մուտքի ծածկագիրը, այնպես, որ DAC ելքը համընկնի մուտքային լարման հետ: Ստացված DAC մուտքային կոդը դառնում է ADC թվային ելքային կոդ:

Մեր իրականացման ընթացքում մենք ստեղծում ենք DAC ՝ օգտագործելով զարկերակի լայնության մոդուլյացիայի (PWM) վերահսկվող դիմադրողական ցանց: Մենք հեշտությամբ կարող ենք ստեղծել թվայնորեն վերահսկվող PWM ելք ՝ օգտագործելով GreenPAK- ը: PWM- ը, երբ զտվում է, դառնում է մեր անալոգային լարումը և այդպիսով ծառայում է որպես արդյունավետ DAC: Այս մոտեցման ակնհայտ առավելությունն այն է, որ հեշտ է սահմանել լարումները, որոնք համապատասխանում են զրոյի կոդի և լրիվ սանդղակի (համարժեք փոխհատուցում և ձեռքբերում) `պարզապես կարգավորելով դիմադրության արժեքները: Օրինակ, օգտագործողը ցանկանում է իդեալապես կարդալ զրոյական օրենսգիրքը ջերմաստիճանի սենսորային հետ առանց հոսանքի (0 μA) համապատասխանում է 4.3 V, եւ լայնամասշտաբ օրենսգրքի 1000 μA համապատասխան է 3,9 V (աղյուսակ 1): Սա հեշտությամբ իրականացվում է ՝ պարզապես սահմանելով դիմադրության մի քանի արժեքներ: ADC տիրույթը համապատասխանեցնելով հետաքրքրության սենսորների տիրույթին ՝ մենք առավելագույնս օգտագործում ենք ADC լուծումը:

Այս ճարտարապետության նախագծային նկատառումն այն է, որ ներքին PWM հաճախականությունը պետք է լինի շատ ավելի արագ, քան ADC- ի թարմացման արագությունը `կանխելու իր կառավարման օղակի անբավարար վարքը: Առնվազն այն պետք է լինի ավելի երկար, քան ADC տվյալների հաշվիչը `բաժանված 256 -ի: Այս նախագծում ADC- ի թարմացման ժամկետը սահմանվում է 1.3312 մվ:

Քայլ 2: Ներքին միացում

Flexibleկուն ADC- ն հիմնված է Dialog Semiconductor AN-1177- ում ներկայացված դիզայնի վրա: Cամացույցի արագությունը 1 ՄՀց -ից հասնում է 12.5 ՄՀց ՝ ADC հաշվիչը միացնելու համար, քանի որ SLG46855- ում առկա է 25 ՄՀց ժամացույց: Սա թույլ է տալիս շատ ավելի արագ թարմացման արագություն նմուշի ավելի նուրբ լուծման համար: LUT ժամացույցը ADC տվյալների ժամացույցը փոխվում է, այնպես որ այն կանցնի 12.5 ՄՀց ազդանշանի միջոցով, երբ PWM DFF- ը ցածր է:

Քայլ 3: Արտաքին միացում

Արտաքին Resistor եւ capacitor ցանցը օգտագործվում են փոխարկել մի PWM մեջ անալոգային լարման, ինչպես ցույց է տրված տպատախտակները սխեմատիկ ի Նկար 1. արժեքները հաշվարկված են առավելագույն բանաձեւի առավելագույն ընթացիկ սարքը զգալու: Այս ճկունությանը հասնելու համար մենք VDD- ին և գետնին զուգահեռ ավելացնում ենք R1 և R2 ռեզիստորներ: Ռեզիստորի բաժանարարը VBAT- ը բաժանում է լարման միջակայքի ցածր կողմի: Ակնկալվող նվազագույն VBAT- ի բաժանարար հարաբերակցությունը կարող է լուծվել 1 հավասարման միջոցով:

Քայլ 4: I2C Կարդալու հրահանգներ

Աղյուսակ 1 -ը նկարագրում է I2C հրամանի կառուցվածքը `CNT0- ում պահված տվյալները հետ կարդալու համար: I2C հրամանները պահանջում են սկզբնական բիթ, վերահսկման բայթ, բառի հասցե, կարդալու բիթ և դադարեցման բիթ:

CNT0- ի հաշվարկված արժեքը հետ կարդալու I2C հրամանի օրինակ գրված է ստորև.

[0x10 0xA5] [0x11 R]

Հետ հաշվարկված արժեքը կլինի ADC կոդի արժեքը: Որպես օրինակ ՝ Arduino ծածկագիրը ներառված է Dialog- ի կայքում տեղադրված այս դիմումի ZIP ֆայլում:

Քայլ 5: Արդյունքներ

ADC ընթացիկ զգայարանների նախագծման ճշգրտությունը ստուգելու համար տվյալ բեռի հոսանքի և VDD մակարդակի չափված արժեքները համեմատվել են տեսական արժեքի հետ: ADC- ի տեսական արժեքները հաշվարկվել են 2 հավասարմամբ:

ADL արժեքի հետ փոխկապակցված ILOAD- ը գտնվում է 3 հավասարման հետ:

Հետևյալ արդյունքների համար ես օգտագործեցի այս բաղադրիչի արժեքները, որոնք ներկայացված են Աղյուսակ 3 -ում:

ADC արժեքի լուծումը ILOAD- ի փոխակերպման համար կարող է հաշվարկվել `օգտագործելով հավասարություն 3 -ը` աղյուսակ 2 -ում չափված արժեքներով և ADC արժեքը `1. Եթե 3.9 V VBAT- ով բանաձևը 4.96 μA/div է:

ADC- ի ընթացիկ զգայական շղթան օպտիմալացնելու համար նվազագույն VDD մակարդակին ՝ 3.6 Վ, առավելագույն հոսանքով ՝ 1100 μA և 381 Ω զգայարանային դիմադրիչ, իդեալական բաժանարար գործակիցը կլինի 0.884 ՝ հիմնված հավասարման 1 -ի վրա: Աղյուսակում տրված արժեքներով 2, փաստացի բաժանարարն ունի 0.876 բաժանարար գործակից: Քանի որ դա մի փոքր ավելի փոքր է, դա թույլ կտա մի փոքր ավելի մեծ բեռնվածքի ընթացիկ տիրույթ, այնպես որ ADC- ի արժեքները մոտ են ամբողջ տիրույթին, բայց չեն վարարի: Փաստացի բաժանարար արժեքը հաշվարկվում է 4 հավասարմամբ:

Վերևում (նկարներ 2-6, աղյուսակներ 4-6) ներկայացված են սխեմայի չափումները երեք լարման մակարդակներում `4.3 Վ, 3.9 Վ և 3.6 Վ: Յուրաքանչյուր մակարդակում ցուցադրվում է գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս չափված և տեսական ADC արժեքների միջև տարբերությունը: Տեսական արժեքները կլորացվում են ամենամոտ ամբողջ թվին: Գոյություն ունի ամփոփ գրաֆիկ ՝ երեք լարման մակարդակներում տարբերությունները համեմատելու համար: Այնուհետև կա գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս հարաբերակցությունը տեսական ADC արժեքների և տարբեր լարման մակարդակներում բեռնվածության միջև:

Եզրակացություն

Սարքը փորձարկվել է երեք լարման մակարդակներում: 3.6 V, 3.9 V, եւ 4.3 V. շարք, այդ լարման մոդելների է լիարժեք Lithium Ion մարտկոց, որը արտանետումները իր անվանական մակարդակի: Երեք լարման մակարդակներից նկատվում է, որ սարքը, որպես կանոն, ավելի ճշգրիտ էր 3.9 Վ -ում `ընտրված արտաքին միացման համար: Չափված և տեսական ADC արժեքների միջև տարբերությունը կազմում էր ընդամենը 1 տասնորդական արժեք `700 - 1000 μA բեռնվածության հոսանքների դեպքում: Տվյալ լարման տիրույթում ADC- ի չափված արժեքները վատագույն դեպքում 3 տասնորդական միավորով գերազանցում էին անվանական պայմանները: Ռեզիստորի բաժանարարի հետագա ճշգրտումները կարող են կատարվել `օպտիմալացնելու տարբեր VDD լարման մակարդակները: