CN0325 使用4引腳或6引腳端子板的PLC/DCS通用模擬輸入

CN0325 CN0325 AD7795 低噪聲、16位Σ-Δ ADC搭載片內(nèi)儀表放大器和基準(zhǔn)電壓源，用于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用。片內(nèi)儀表放大器和電流源為RTD和熱電偶測量提供了一種完整的解決方案。對于電壓和電流輸入， AD8226儀表放大器(其CMR大于90 dB)用于提供高輸入阻抗，抑制共模干擾。通過一個精密電阻分壓器將電壓和電流信號縮放至ADC的范圍之內(nèi)。 ADR441 是一款超低噪聲、低壓差 XFET? 2.5 V基準(zhǔn)電壓源，用作ADC的基準(zhǔn)電壓源。 對于4引腳端子板通道(CH2)，使用 ADG442、低 RON 防閂鎖開關(guān)來在電壓、電流、熱電偶和RTD輸入模式之間切換。 ADuM1311三通道數(shù)字隔離器也用在4引腳端子板電路中，用于隔離ADG442開關(guān)的控制線路。數(shù)字和電源隔離采用 ADuM3471實現(xiàn)，這是一款PWM控制器和變壓器驅(qū)動器，搭載四通道隔離器，用于基于外部變壓器產(chǎn)生±15 V隔離式電源。 ADP2441 36 V降壓DC-DC穩(wěn)壓器對輸入電源的容限較寬，是可接受24 V工業(yè)電壓的理想之選。最高可接受36 V電源，因而更有利于實現(xiàn)對電源輸入進(jìn)行可靠的瞬變保護(hù)。ADP2441將輸入電壓降至5 V，以驅(qū)動ADuM347以及所有其他控制端電路。電路在24 V電源端還提供了外部保護(hù)功能。 ADP2441還具有其他各種安全性/可靠性功能，如欠壓閉鎖(UVLO)、精確使能特性、電源良好引腳和過流限值保護(hù)。還可以在24 V輸入、5 V輸出配置中實現(xiàn)最高90%的效率。 硬件 圖2所示為含4引腳端子板的通道位置以及含6引腳端子板的通道位置。同時顯示了24 V電源輸入的位置。 圖4.通道位置 通道選擇 需要插入并切換跳線，以配置CH1和CH2之間的電源和SPI信號，如表1所示。 表1.通道選擇配置設(shè)置 鏈路編號 數(shù)字功能 選擇CH1(6引腳端子板)的鏈路位 選擇CH2(4引腳端子板)的鏈路位 ?JK0 ?5V 電源 ?CH1 ?CH2 ?JK1 ?SCLK ?CH1 ?CH2 ?JK2 ?/CS ?CH1 ?CH2 ?JK3 ?Din ?CH1 ?CH2 ?JK4 ?Dout ?CH1 ?CH2 ?JK11 ?TEMP_CS ?未插入 ?已插入 電源配置 用24 V電源來驅(qū)動評估板的控制器端。也可使用5 V電源，旁路ADP2441電路。該5 V輸入不具有任何過壓保護(hù)功能，不得超過6 V。所用電源應(yīng)通過J4鏈路選項進(jìn)行配置，如表2所示。 表2.外部電源配置設(shè)置 選擇24V輸入(默認(rèn))的鏈路位 選擇5V輸入(默認(rèn))的鏈路位 J4? VCC1 VCC2 對于隔離柵的模擬輸入端，有兩種選項可用于驅(qū)動模擬電路的5 V穩(wěn)壓電源?？墒褂?ADP1720線性穩(wěn)壓器將15 V電源降至5 V，也可使用ADuM3471的內(nèi)置5 V穩(wěn)壓器。兩種選項的鏈路配置如表3所示。? 表3.現(xiàn)場5V電源配置設(shè)置 ? ADP1720 5V穩(wěn)壓器(默認(rèn))的鏈路位 ADuM3471 5V穩(wěn)壓器的鏈路位 J3 Vreg? Vaum? J9 Vreg? Vaum? CH2：4引腳端子板通道 輸入連接器 圖5. CH2輸入連接器? 電壓和電流 P12連接器用于電壓和電流輸入連接。圖11和圖12所示為該輸入連接和配置的簡化原理圖。支持的差分輸入范圍為：0 V至5V、0 V至10V、±5V、±10 V、0 mA至20 mA、4 mA至20 mA和±20 mA。在V1+和V1–之間連接電壓或電流輸入，因為電流輸入會同時把V1+和I1引腳短接在一起。這樣就連接了一個249 Ω精密電流檢測電阻，其精度為0.1%，額定值為0.25 W。 熱電偶 P12連接器也用于熱電偶輸入?？梢赃B接多種熱電偶類型，包括J、K、T和S。熱電偶連接于V1+和V1-輸入之間(圖5)。下面的圖6所示為將熱電偶(例如，T型)連接到通用型模擬輸入板的方法。熱電偶輸入的簡化原理圖見圖13。 圖6. CH2熱電偶連接器 ? RTD P12、P13連接器用于RTD輸入。硬件可以支持1000 Ω和100 Ω鉑RTD輸入。對于3線模式，兩條通用線連接至V1+和V1–，回路連接至Vm (見圖5)。下面的圖7所示為將3線RTD傳感器連接到通用型模擬輸入板的方法。RTD輸入的簡化原理圖見圖14。 圖7. CH2 RTD連接器 ? CH1：6引腳端子板通道 輸入連接器 圖8. CH1通道輸入連接器。簡化輸入示意圖見圖13。 ? 電壓和電流 P10連接器用于電壓和電流輸入連接。支持的差分輸入范圍為：0 V至5 V、0 V至10V、±5V、±10V、0 mA至20 mA、4 mA至20mA和±20 mA。在V1+和V1–之間連接電壓或電流輸入(見圖13)，盡管對于電流輸入，同時還要把V1+和I1引腳短接在一起，這樣就連接了一個249 Ω精密電流檢測電阻，其精度為0.1%，額定值為0.25 W。 熱電偶 P11連接器用于熱電偶輸入?？梢赃B接多種熱電偶類型，包括J、K、T和S。熱電偶連接于V+和V-輸入之間(圖8)。下面的圖9所示為將熱電偶(此例為T型)連接到通用型模擬輸入板的方法。 圖9. CH1熱電偶連接器 ? RTD P11連接器也用于RTD輸入。硬件可以支持1000 Ω和100 Ω鉑RTD輸入。對于3線模式，兩條共用線連接至V+和V–，回路連接至Vm (見圖8)。下面的圖10所示為將3線RTD傳感器連接到通用型模擬輸入板的方法。 圖10. CH1 RTD連接器 ? 簡化輸入電路示意圖 圖11. CH2簡化電壓輸入示意圖 ? 圖12. CH2簡化電流輸入示意圖 ? 圖13. CH2簡化熱電偶輸入示意圖 ? 圖14. CH2簡化RTD輸入示意圖 ? 圖15. CH1簡化輸入示意圖 ? 有關(guān)軟件操作的描述，請參閱 CN0325 PDF 文件 。 使用4引腳或6引腳端子板的PLC/DCS通用模擬輸入 圖1所示電路提供兩個16位全隔離式通用模擬輸入通道，適用于可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)模塊。兩個通道均支持軟件編程，以及多種電壓、電流范圍和熱電耦、RTD類型，具體如圖1所示。輸入通道提供±30 V直流過壓條件保護(hù)。 圖1.通用模擬輸入通道概覽 ? 演示板含有兩個不同的全隔離式通用輸入通道，一個帶4引腳端子板(CH2)，一個帶6引腳端子板(CH1)。對于4引腳端子板(CH2)，電壓、電流、熱電偶和RTD輸入全部共用相同的4個端子，從而最大限度地減少了所需端子引腳的數(shù)量。對于6引腳端子板通道(CH1)，電壓和電流輸入共用一組3個端子，熱電偶和RTD輸入共用另一組3個端子；這需要更多端子，但其器件數(shù)量較少，元件成本也較低。圖2所示為PCB照片，圖3所示為電路的詳細(xì)原理圖。 圖2.通用模擬輸入板 ? 圖3.功能框圖(簡化原理圖：未顯示所有連接和去耦) ? cn0325 圖1所示電路提供兩個16位全隔離式通用模擬輸入通道，適用于可編程邏輯控制器(PLC)和分布式控制系統(tǒng)(DCS)模塊。兩個通道均支持軟件編程 CN0325 | circuit note and reference circuit info PLC and DCS Universal Analog Input Using Either 4-Pin or 6-Pin Terminal Block | Analog Devices

• PLC/DCS通用輸入模塊
• 4引腳或6引腳端子板
• 完全隔離
• 16位Σ-Δ型ADC

(analog)