现在有各种各样的传感器应用在不同领域。在应用传感器,设计传感器系统时,工程师面对完成整个设计过程中构思、仿真测试及建模等环节中的问题。信号路径解决方案将传感器的输出信号放大和调整,再转换为数字信号,直接传送给微控制器。在传感器信号路径计中,高效与创新已经成为考虑OEM竞争实力的两大因素。无懈可击的设计方案,必然需要高效便捷的设计工具。为此,美国国家半导体推出传感器信号路径在线设计工具—WEBENCH Sensor Designer。
设计传感器信号路径须考虑的因素
一个典型的传感器信号路径示图1,信号路径包括放大器、DAC、电源等。
必须根据传感器的动态范围、灵敏度及阻抗设计一个适当的接口;为准确调整信号,确保适用于ADC输入电压范围的ADC接口;放大器输出与ADC的输入必须有适当的隔离。另外对有源传感器需提供一个适当的激发信号源。
对信号路径中的放大器需考虑的重要参数为:
·输入偏量电流;
·共模抑制比(CMRR);
·电压/电流噪声;
·共模电压输入/输出范围;
·偏移误差;
·频率响应。
对信号路径中的ADC需考虑的重要参数为;
·采样速度;
·偏移误差;
·增益误差;
·积分非线性特性(INL)。
WEBENCH Sensor Designer
WEBENCH Sensor Designer在线设计工具为用户提供一个全方位的解决方案,用户可以轻易完成各环节(构思,仿真测试,确定BOM,建模)的设计。这套传感器信号路径的设计工具提供不同电路的性能及成本,由用户从中作出适当的取舍;量身订造的评估电路板(含空板和相关元件)。
WEBENCH Sensor Designer设计流程包括挑选传感器,进行设计及模拟测试,权衡成本与性能,建模(见图2)。
等离子自动高低调节器是切割机中必不可少的配套设备,广泛应用于大型装备制造、造船和切割等领域,其主要功能是保证切割割炬与被切割工件保持最佳切割距离,消除由被切割工件的不平度变化引起的加工精度误差。切割机在工作过程中不能准确获取切割割炬与钢板的距离,这就必然影响钢板的切割质量。切割的弧电流强光会给操作人员造成视觉疲劳。因此,给出了一种基于传感器的设计方案,保证切割过程中割缝宽度均匀,切割精度提高。
2 系统设计
该设计方案利用霍尔效应原理产生随磁场变化而产生变化的电压,把变化的电压送到自动高低调节器,控制割炬的上升与下降,形成一个闭环的自动高低调节系统,如图1所示。该闭环自动控制系统由霍尔传感器、自检器、高频滤波器、运算放大器、比较器、断弧提升器、模拟开关手动自动转换器、光电耦合器、三态门互锁器、电机驱动器以及机械丝杆传递定位系统组成。图2所示是系统控制电路图,从而能在切割过程中实时控制割炬与钢板的距离,有效保证钢板的切割质量。
在传感器信号路径计中,高效与创新已经成为考虑OEM竞争实力的两大因素