壓力變送器按照傳感器結(jié)構(gòu)組成分類主要有電容式和硅壓阻式，其中硅壓阻式傳感器以其成本低廉、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕、分辨率高等特點(diǎn)正被大量用在工業(yè)測(cè)量與環(huán)境監(jiān)測(cè)方面。目前市場(chǎng)上采用硅壓阻式傳感器構(gòu)建的直接安裝型壓力變送器大多采用模擬電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，比較經(jīng)典的是用單芯片XTＲ105 來(lái)實(shí)現(xiàn)的，或者用儀表運(yùn)放等分立元件來(lái)設(shè)計(jì)，這些方案的優(yōu)點(diǎn)是成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但缺點(diǎn)是變送器的測(cè)量精度和溫度性能方面比起智能型壓力變送器要差。
現(xiàn)在智能壓力變送器的線路板開(kāi)始采用ADuCM360芯片，該芯片內(nèi)部集成了PGA放大器，雙路24 位ADC，AＲM COＲTEX － M3 內(nèi)核處理器以及恒流源輸出模塊。非常適合在4 ～ 20 mA環(huán)路供電智能變送器設(shè)計(jì)中使用。該設(shè)計(jì)就是采用ADuCM360 與擴(kuò)散硅壓力傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)小巧型、低成本、高性能的智能壓力變送器。
ADuCM360 是完全集成的3． 9 KSPS、24 位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在單芯片上集成雙核高性能多通道Σ － Δ 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、32 位AＲM CortexTM － M3 處理器和Flash /EE 存儲(chǔ)器。ADuCM360 自帶一個(gè)片內(nèi)32 kHz 振蕩器和一個(gè)內(nèi)部16 MHz 高頻振蕩器。微控制器的內(nèi)核為低功耗AＲM Cortex － M3 處理器，它是一個(gè)32 位ＲISC 機(jī)器，峰值性能#高可達(dá)20 MIPS。
由于ADuCM360 的封裝為QFN48，外形尺寸僅為7 mm ×7 mm，非常小巧，而且其內(nèi)部集成了前置放大、ADC 和MCU 以及12 位DADC，幾乎單顆芯片就可以實(shí)現(xiàn)完整的變送器方案，因此特別適合在投入式液位變送器等對(duì)結(jié)構(gòu)要求比較苛刻的設(shè)計(jì)中使用。圖2 為完整的硬件設(shè)計(jì)原理圖。該系統(tǒng)主要由ADuCM360 配合XTＲ115 芯片構(gòu)成，其中ADuCM360 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理、A/D 轉(zhuǎn)換、智能補(bǔ)償、線性擬合和DAC 輸出等工作，XTＲ115 主要負(fù)責(zé)V/I 轉(zhuǎn)換輸出4 ～ 20 mA 電流信號(hào)，同時(shí)為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源。傳感器采用硅壓阻式壓力傳感器，信號(hào)激勵(lì)源由ADuCM360 內(nèi)置的恒流源產(chǎn)生，該恒流源輸出范圍為50 ～ 1 000 μA;可由軟件任意配置。傳感器輸出的mV 信號(hào)經(jīng)濾波后接入ADuCM360 的模擬輸入引腳，該差分信號(hào)可由ADuCM360 內(nèi)部集成的PGA 進(jìn)行放大后經(jīng)由芯片內(nèi)置的Σ－ Δ 型模數(shù)轉(zhuǎn)換器模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該P(yáng)GA 的放大倍數(shù)可自由編程設(shè)定為1、2、4、8、16、32、64、128 等。
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