使用 MSPM0 MCU 优化现场传感器和发送器应用

更新时间：2023-08-31 00:24:36 大小：555K 上传用户：xuzhen1 查看TA发布的资源 标签：mspm0 mcu 传感器 下载积分：1分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在过程控制领域有许多不同类型的过程输入，包括温度、湿度、流量、液位和压力。这些过程输入需要由传感器进行测量，这些传感器可以将测量结果转换为合适的信号格式（模拟或数字），然后通过发送器将这些信号传输到接收器，接收器会对信号进行解读并做出控制决策。目前，将传感器连接到接收器的主要方法有两种：4mA 至 20mA 电流环路形式的模拟发送器，以及 IO-Link 等数字发送器。将传感器连接到接收器有两种主要方法： 1. 采用 4mA 至 20mA 电流环路形式的模拟变送器 2. 数字发送器，如 IO-Link 这两种方法都需要微控制器 (MCU) 来连接系统中的模数转换器 (ADC) 和数模转换器 (DAC)，存储应用软件和校准数据，并执行许多其他功能。 4mA 至 20mA 电流环路的过程控制示例我们从 4mA 到 20mA 电流环路开始。这些控制环路用于在工业过程监控、控制和自动化应用中远距离将远程传感器信息传输到可编程逻辑控制器 (PLC)。图 1 显示了用于双线制 4mA 至 20mA 电流环路系统的典型电阻温度检测器 (RTD) 温度测量发送器。它由四个主要块组成： • ADC：对于 RTD 传感器测量，这通常是具有内部 PGA 和可编程电流源的低功耗低噪声 Σ-Δ ADC。 • DAC：用于电流环路控制的输出，这通常是一个具有集成运算放大器的低功耗 DAC。 • MCU：控制整个系统的运行，包括数据处理和校准算法。 • 直流/直流转换器：变送器电源。 MCU 是系统的关键元件，因为它需要存储从 RTD 收集的数据，用于数据处理和传感器校准以及系统的整体控制操作。通过使用 MSPM0L13xx、MSPM0G150x 和 MSPM0G350x MCU 系列中基于 Arm® Cortex®-M0+ 的 MSPM0，工程师还可以利用集成模拟模块。这些器件旨在简化模拟信号链开发、降低成本并减小 PCB 尺寸。这些集成模拟模块可以改善 RTD 温度变送器，如图 2 所示。在此示例中，MSPM0G1505 运行应用固件，包括用于系统校准和数据处理的算法。MSPM0G1505 的一个主要优势是允许设计人员将 DAC 块移入 MCU。它还提供斩波稳定运算放大器等附加集成模拟，从而允许将更多元件吸收到 MCU 中。通过集成差异化模拟元件优化 RTD 温度变送器图 3 显示了如何将 MSPM0G1505 中的内部模拟元件配置为在接收器上生成回路电流。内部 12 位 DAC 可用作基准电压，并与内部运算放大器配合使用以直接驱动输出。第一个运算放大器配置了一个缓冲器，用于在内部增强 DAC 驱动能力。第二个运算放大器配置为通用放大器，其中 MCU 上的 OPA1_IN0+ 和 OPA1_IN0- 引脚专用于同相和反相输入。第一个运算放大器的输出端连接到第二个运算放大器的同相输入端。第二个运算放大器的输出控制外部晶体管的栅极电压，然后环路电流是流经 R1 和 R2 的电流之和。