通用传感器接口

通用传感器接口（UTI）的特点提供多种类型的传感元件接口：电容器，铂电阻，热敏电阻，电阻电桥和电位器多个传感器元件测量单2.9 V - 5.5 V电源供电，电流消耗低于2.5毫安分辨率和线性度高达14位和13位连续自动偏移和增益校准微控制器兼容的输出信号三态输出典型测量时间为10毫秒或100毫秒2/3/4-wire测量可用于几乎所有的测量交流励磁所有的传感器元件的电压信号50/60 Hz干扰的抑制掉电模式工作温度范围为双列直插式和苏-40至85经营裸模：-40C至180C的温度范围应用汽车，工业和医疗应用电容式液位传感位置传感角度遥感精确的温度测量（白金，负温度系数）桥压力传感器，力等1。一般说明通用传感器接口（UTI）是一个完整的用于低频测量的模拟前端应用程序，根据一个时期调制振荡器。传感元件，可直接连接的尿路感染而不需要额外的电子。作为同类传感器只有一个单一的参考元素，是必需的。尿路感染微控制器兼容的内调制信号输出。尿路感染可提供接口为：电容式传感器0 - 2助攻，0 -12 pF的可变范围为300 pF的铂电阻PT100，PT1000热敏电阻器1千瓦 - 25千瓦电阻电桥250瓦 - 10千瓦，最大不平衡/ - 4或+ / - 0.25电位器1千瓦 - 50千瓦上述项目组合尿路感染是基于微控制器的智能系统的理想选择。所有的数据是目前单一微控制器兼容的输出，从而减少连接导线的数量和减少的数量耦合器所需的绝缘系统。对于有关绝缘UTI的应用程序的信息，请参阅在我们网站的支持店相关的应用笔记。连续自动校准偏移和增益完整的系统是通过使用三个信号的技术。低频干扰除去先进的斩波技术。 16个操作模式的选择发生设置四个模式位。Alpha功能框图2。针和评分尿路感染是可以在16引脚塑料双列直插封装（DIP）以及18引脚小外形封装（SOIC封装）。图1显示了DIP和SOIC封装的引脚配置。表1中列出的引脚功能。图1。引脚配置表 1。引脚功能3。绝对最大额定值TA = 25引脚名称功能VDD，VSS电源甲，乙，丙，丁，戊，F传感器连接SEL1. SEL4模式选择（见表2）OUT输出SF慢速/快速模式选择慢性粒细胞白血病CMUX02/CMUX12模式选择PD掉电（三态）电源电压-0.3 V至+7 V电源电流（不包括连接到传感器）3 mA的5 V功耗21毫瓦7 mW的功耗掉电输出电压-0.3 V至VDD +0.3 V输出驱动电流（A，F）的8 mA的输出阻抗60瓦输入电压文献。 VSS0.3 V至VDD +0.3 V每个引脚上的输入电流为20 mAESD额定值4000伏存储温度范围-65C至+150C工作温度范围-40C至+85C间引线温度（焊接，10秒）+300C间一般规格44.0功能 表2。在UTI的模式，包括1个周期内的模式的名称和数量相4.1输出UTI的输出微控制器兼容的周期调制信号和激励信号，以推动传感元件。表3显示输出规格的UTI一些。因为所有的UTI的数据是目前一个单一的数字输出，只有四根电线都需要一个多功能的绝缘前端。信息绝缘使用尿路感染，请去支持我们的网站商店在相关的应用笔记。VDD = 5V，TA=+25C时表3。尿路感染的输出规格4.2模拟输入各种传感元件，可直接连接到输入的UTI。传感连接第8条中描述的各种模式的尿路感染的元素。表4显示了一些输入规格尿路感染。VDD = 5V，TA=+25C时表4。尿路感染的一些输入规格4.3控制线如4.1节所述，尿路感染，有16个操作模式。这些模式的选择使用四个选择引脚SEL1，SEL2，SEL3和SEL4的的。表2，1对应的VDD和0到GND。一些特殊功能，例如，慢/快的选择和掉电。这些模式由港协和PD分别。引脚SF用于设置测量速度。当科幻= 1，尿路感染是在快速模式下工作。在这模式的一个完整周期的输出信号的持续时间大约是10毫秒。科幻= 0时，尿路感染是工作在低速模式和一个完整的输出信号周期的持续时间约为100毫秒。引脚PD用来设置掉电的UTI。当PD= 0时，尿路感染断电和输出节点是浮动的（高阻抗）。这使得一个单一的输出线连接几个UTI的输出，被选中，只有一个单一的尿路感染（的PD= 1）。针慢性粒细胞白血病总是连接到GND模式CMUX除外。在模式CMUX，针慢性粒细胞白血病用于测量范围的选择。这些范围是0 - 2 PF（CML= 0），0 - 12 PF（慢性粒细胞白血病= 1），分别。浮动输入是不允许的，除非另有说明。在接下来的章节中，尿路感染被指定为所有可能的模式。这些模式的名称是相同的在表2中使用。在本节中，慢性粒细胞白血病=0，SF= 0，除非另有说明。重要参数指定的是：精度分辨率相数指定的各个阶段的信号5。一些测量传感器元素的理论5.1关于三个信号的技术和校准三信号技术是一种技术来消除偏移和未知的未知增益的影响线性系统。以应用这项技术，此外，两个传感器信号的测量参考信号必须要在相同的方式来衡量。假设一个系统有一个线性传输功能：我关闭M= KE+男我们从进料系统三种不同的输入值：E1= 0素E2= EREFE3= EX三个测得的输出信号（值）M1=星区总督M2= Mref= K* EREF+星区总督M3= MX= K* EX +星区总督然后，我们计算：EREF前mref星区总督MX星区总督M MM MM =- = - - = - 2 13 1当系统是线性的，那么这个比例抵消了未知的星区总督的影响力和未知的增益K消除测量系统和计算值的M值之间的比例（未知）传感元件和（已知）的参考元素。这种技术被称为三个变量技术或三个信号技术。偏移和增益值随着时间的推移可能会有所不同，但由于他们没有发挥作用最终的结果，尿路感染的测量系统自校准。三个信号技术的实施需要一个微控制器，用于数字化周期调制UTI的输出信号，并进行数据存储和计算。这样一个系统结合传感元件（传感器），信号处理电路，如尿路感染，和一个微控制器所谓基于微控制器的智能传感器系统。自动校准特性的UTI呈现这样的系统对温度的影响不敏感。5.2测量传感元件尿路感染的输出是一个周期调制信号。作为一个例子，图2显示了两个完整的周期从UTI输出信号，分别由三个阶段组成。图2。3阶段模式的尿路感染的输出信号正如在上述三个信号技术理论的UTI内部输入切换三个或更多的元素。在第一阶段的线性系统的内部抵消测量（通常有相应引脚连接到任何外部元件）。在第二阶段尿路感染措施的一个参考元素的值，通过切换到相应的连接引脚。在以下阶段（S），尿路感染是一个或多个传感器元件测量值（S）。输出在图2所示的信号适用于被测量的情况下，只有一个未知的传感元件。这些阶段之间的切换是完全可以控制的尿路感染，无微控制器的干扰。在第一阶段TOFF，整体线性系统的偏移量进行测量。在第二阶段TREF参考信号进行测量，并在最后阶段的TX，实际的传感器信号进行测量。 “每个阶段的时间是成正比的信号，这是在这一阶段的测量。的时间三个阶段是：其中CX或VX是测量传感器信号，CREF或Vref的参考信号，C0或V0的一个恒定部分（包括偏移电压等）和K1或K2增益。因素N表示内部振荡器在一个阶段的时期。在低速模式下，氮= 1024，在快速模式中n =128。 VX和Vref电压，例如，在传感器电阻和参考电阻分别电压或在另一种模式，VX和Vref电桥输出电压和桥供电电压，分别。输出信号尿路感染可以被数字化装修每个阶段的微控制器时钟周期数计数。这在的数字Noff，NREF和NX的结果。现在可以计算的比例CX / CREF或VX/ VREF由微控制器：因为这个比例并不取决于系统，也不增益偏移，系统校准偏移和增益的定义，因此称为自动校准。即使在漂移或其他缓慢的情况下偏移和增益的变化，保持最大精度。三个阶段的时间复用，如图2所示。偏移的阶段是由两个半期间（输出频率暂时一倍）。正因为如此，微控制器可以识别各阶段，并正确计算，根据公式（1）。因为相位偏移永远是最短的，这一事实也可以被用来确定阶段。在相数3至5个完整的周期变化，根据UTI的模式。每一个特定的模式有一个固定的期数。总有一个偏移量的测量，一个参考测量和一个或多个测量一个未知的值。5.3决议尿路感染的输出信号被数字化的微控制器。这种取样引入量化噪声，这也限制了该决议。任何相位测量的量化噪声，相对标准偏差平方米，相当于：其中Ts为采样时间和Tphase阶段的持续时间。时，例如，采样时间为1 ms和相位偏移持续时间为20毫秒（慢速模式），相位偏移的标准偏差为1/45，000，分辨率最高15.5位的结果。在快速模式下，这项决议将是12.5位。该决议的进一步改善，可以得到平均超过M的几个值当P值货币供应量M1. MP是用来计算M平方米下跌了1/2倍的价值。除了量化噪声，该决议的另一个限制是振荡器本身的热噪声和一种寄生（电缆）电容Cp（见第5.5段）可能造成的影响。对于CMUX模式，在决议作为一个功能的寄生电容Cp（见图7）如图4所示。图4。与寄生电容Cp的决议5.4线性通常情况下，线性的UTI有11位和14位，根据不同的模式之间的值。对于的CMUX模式，作为非线性函数的寄生电容Cp（见图7）所示图5图5。非线性与寄生电容Cp测量范围等于0 -2 pF的5.5电容测量与UTIUTI的测量电容值的方式是特殊的。一般来说，当一个电容器来衡量的测量电缆的电容并联。参见图A和B。图一）经典方法测量电容， 二）尿路感染的方法测量电容在测量电容器的古典方式，电缆的电容并联电容是衡量。为了避免这种效果也不是那么容易和测量小电容值结合长的电缆是非常困难的。在UTI解决这个问题的基础上，通过测量四极的方式CX在要测量的电容充电传输。电容的激励来自一个电压源。这意味着CP1是并行连接到这个电压源，因此不是一个部分测量电路。超过CX转让费，被吸收电荷放大器虚地。这意味着，CP2的寄生电容短路。与这四极测量技术是有可能小attoFarads（aF.）来衡量，而电缆电容的电容可能价值高达几百微微法拉。准确性和寄生电缆电容Cp之间的关系，在图5所示。从图可以看出，线性仍然是在一个约500 pF的电缆电容的情况下1.0E-3。当多个电容测量，在一定时间内被激活后每个节点（科幻乙，C，D，E，F）的尿路感染切换到下一个节点。是不活跃的节点连接到地面，成为寄生，因此没有对测量的影响。节点的选择是自动由UTI控制。在的CMUX模式的电容器的数量是无限的。所有电容连接到不同的电压源，都是连接在一起的电荷放大器的接收器输入（A点）。 CMUX进一步应用在CMUX规格。如需有关测量与UTI电容，请在支持我们店看看相关的应用笔记网站。注意：在大多数电容应用