ADA4570 jest pochodną AAD4571 o tej samej wydajności, ale z wyjściem różnicowym do użytku w trudniejszych warunkach. Wysoka dokładność kątowa i powtarzalność zapewniana przez układy z rodziny ADA457x usprawnia sterowanie w pętli zamkniętej, redukując tętnienia momentu obrotowego silnika i szumy. Architektura jednoukładowa poprawia niezawodność, zmniejsza rozmiar i wagę oraz jest łatwiejsza do zintegrowania w porównaniu z konkurencyjnymi technologiami
Kondycjonowanie sygnału i zasilanie
AD7380 4 MSPS z podwójnym jednoczesnym próbkowaniem, 16-bitowy przetwornik ADC SAR zapewnia wiele korzyści na poziomie systemu, w tym oszczędność miejsca w obudowie 3 mm × 3 mm, co jest ważne dla płytek PCB enkoderów o ograniczonej przestrzeni. Przepustowość na poziomie 4 MSPS zapewnia przechwytywanie szczegółowych cykli sinusoidalnych i cosinusoidalnych oraz aktualizację pozycji enkodera. Wysoka przepustowość umożliwia nadpróbkowanie w układzie scalonym, co zmniejsza straty czasu związane z cyfrowymi układami ASIC lub mikrokontrolerami przekazującymi precyzyjną pozycję enkodera do silnika. Dodatkową zaletą nadpróbkowania w układzie AD7380 jest to, że umożliwia ono uzyskanie dodatkowych 2 bitów rozdzielczości, które można łatwo wykorzystać dzięki funkcji zwiększania rozdzielczości w układzie. Nota aplikacyjna AN-20033 szczegółowo opisuje tę funkcję nadpróbkowania i zwiększania rozdzielczości AD7380. VCC i VDRIVE przetwornika ADC oraz szyny zasilające sterownika wzmacniacza mogą być zasilane przez regulator LDO, taki jak LT3023. Do zasilania wszystkich komponentów w łańcuchu sygnałowym można użyć wielu wyjściowych niskoszumnych regulatorów LDO, takich jak ADP320, LT3023 i LT3029.
Transceiver
Nadajnik-odbiornik RS-485 ADM3066E charakteryzuje się bardzo niskim odchyleniem nadajnika i odbiornika, co sprawia, że urządzenia te są idealne do transmisji precyzyjnego zegara, który często występuje w standardach kodowania silników, takich jak EnDat 2.2.4 Wykazano, że ADM3065E wykazuje mniej niż 5% deterministycznego jittera na typowych długościach kabli spotykanych w aplikacjach sterowania silnikami. Szeroki zakres zasilania ADM3065E oznacza, że ten poziom wydajności taktowania jest dostępny dla aplikacji wymagających zasilania transceivera napięciem 3,3 V lub 5 V. Więcej informacji można znaleźć w artykule technicznym „Going Faster and Further with Fieldbus. „5
Mikrokontroler
W przypadku aplikacji wymagających niższej rozdzielczości 12 bitów lub mniejszej, alternatywą dla przetwornika AD7380 jest mikrokontroler ze zintegrowanym przetwornikiem ADC. Niewielki mikrokontroler MAX32672 o ultra niskim poborze mocy Arm® Cortex®-M4F zawiera 12-bitowy przetwornik ADC 1 MSPS z ulepszonymi zabezpieczeniami, urządzeniami peryferyjnymi i interfejsami zarządzania energią.
Monitorowanie stanu zasobów
ADXL371 to 3-osiowy akcelerometr mikroelektromechaniczny (MEMS) o ultraniskim poborze mocy, z wyjściem cyfrowym, ±200 g, przeznaczony do monitorowania maszyn. ADXL371 jest opłacalny, dostępny w niewielkiej obudowie 3 mm × 3 mm i działa w temperaturze do +105°C. W trybie natychmiastowego włączenia, ADXL371 zużywa 1,7 μA podczas ciągłego monitorowania środowiska pod kątem uderzeń. Po wykryciu zdarzenia uderzenia, które przekracza wewnętrznie ustawiony próg, urządzenie przełącza się w normalny tryb pracy wystarczająco szybko, aby zarejestrować zdarzenie.
ADT7320 to cyfrowy czujnik temperatury o wysokiej dokładności, który nie wymaga kalibracji ani korekty przez użytkownika oraz zapewnia doskonałą długoterminową stabilność i niezawodność. ADT7320 jest przystosowany do pracy w rozszerzonym zakresie od -40°C do +150°C i jest dostępny w małej obudowie LFCSP o wymiarach 4 mm × 4 mm.
Enkoder magnetyczny (Halla)
Enkoder Halla można zaprojektować przy użyciu AD22151 lub AD22151G. AD22151G jest liniowym przetwornikiem pola magnetycznego. Wyjście czujnika jest napięciem proporcjonalnym do pola magnetycznego przyłożonego prostopadle do górnej powierzchni obudowy. Aby zaprojektować system enkodera, równomiernie rozmieszczone magnesy są umieszczane na obracającym się wale silnika. Gdy obracające się magnesy wału mijają czujniki Halla, napięcie wyjściowe z czujnika osiąga wartość szczytową. Użycie większej liczby magnesów lub czujników zapewnia większą rozdzielczość. Enkoder z efektem Halla może wykorzystywać MAX32672 i ADM3066E jako interfejs przewodowy. ADXL371 MEMS i ADT7320 oferują monitorowanie stanu w trudnych warunkach pracy enkodera. Sekcja enkodera magnetycznego (AMR) zawiera więcej informacji na temat tych elementów łańcucha sygnałowego.
Zalecane komponenty
Enkoder optyczny
Elementy łańcucha sygnałowego kodera optycznego są niemal identyczne z tymi opisanymi w sekcji kodera magnetycznego (AMR). Jednak do obsługi wyższych rozdzielczości kodera zalecany jest przetwornik AD7760 2,5 MSPS, 24-bitowy, 100 dB sigma-delta (Σ-Δ). Łączy on w sobie szerokie pasmo wejściowe i wysoką prędkość z zaletami konwersji sigma-delta, aby osiągnąć wydajność 100 dB SNR przy 2,5 MSPS, co czyni go idealnym do szybkiego pozyskiwania danych.
Komponenty
Enkoder resolwerowy (sprzężony)
Enkoder resolwerowy ma pewne zalety, takie jak wysoka niezawodność mechaniczna i dokładność; jednak w porównaniu do magnesu i ADA4571, resolwer jest drogi.
AD2S1200 konwertuje sygnał z resolwera na cyfrową prędkość kątową. Rysunek 10 przedstawia łańcuch sygnałowy rezolwera. Dwa wzmacniacze są używane do utworzenia filtru dolnoprzepustowego Butterwortha trzeciego rzędu w celu przekazania sygnałów rezolwera do AD2S1200. Więcej informacji można znaleźć w nocie CN0276.
Aby zaoszczędzić miejsce i zmniejszyć złożoność projektu, zaleca się stosowanie przedłużacza SPI LTC4332. LTC4332 umożliwia podział systemu, zapewniając opcję umieszczenia mikrokontrolera przy serwomechanizmie, a nie przy enkoderze. Jeśli mikrokontroler jest wymagany przy enkoderze, interfejs MAX32672 SPI może być użyty jako bezpośrednie połączenie z AD2S1200, a transceiver ADM3065E RS-485 może być użyty zamiast LTC4332.
