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KOK体育APP在线下载苹果:以高整合度混合信号单片机实现电压电流计应用

发布时间:2022-09-28 04:59:35 来源:KOK体育APP在线下载苹果 作者:kok网页地址

  工业上的应用对于电压及电流的量测,是最基本却也是最重要的。工业上的压力、温度、湿度等。许多测量都是透过感测器后将物理讯号变成电压或者电流,再透过电子仪器的解析后显示于仪表上,因此如何量测到精准的电压、电流是相当重要的。本文主要是介绍HYCON

  由于HY16F198B晶片内部集成高精度ΣΔADC,且ADC输出频率最快可以到达10kHz,并搭配内部硬体LCD驱动,完成HY16F198B用于电压电流的量测时,拥有相当高的精准度。

  电路图如图1所示,此电路为简易分压电路,分压比例20:1,并由于程式设定关系,AIO0、AIO1两端电压差最大为1.2V。因此量测电压上限为20V。

  电路图如图2所示,分法为当电流源流过10Ω电阻时,产生电压差。透过量测电压差方式反推流经电流大小。

  解析度分为外部解析度和内部解析度,外部解析度为最大量测的输出电压值与需要识别的最小电压值的电压值之比,本应用最小量测电压值为10mV。

  一般我们以目视法认定的内部解析度通常是指我们经软体处理后LCD显示只有1格滚动时,此时满量程的格数就是内部解析度,其1格所代表的讯号约为2-3倍RMSNoise。

  内外解析度之比越小,电压电流表精度越高,但内外解析度之比是有限制的。比如满量程压差为1.1V,要做到2000Count,内外比为1:10的电压电流表,如果不经过信号放大,那最小要处理的信号为1.1V/(2000×10)=55uV。而HY16F198B的ADC所能处理的最小信号值大约为65nV,所以要完成此规格的量测示相当容易且精准的。

  ADC性能能否达到规格要求,通常是以RMSNoise来推算外部是否稳定内部解析度比值。对于开发电子产品而言,使用HY16F198B晶片其所能达到的最大内部解析度的瓶颈在于InputRMSNoise而不在于ADC的解析度。HY16F198B的ADC待测信号在由PGA、AD倍率调整器的放大后(PGA=32,ADGN=4),经OSR=32768每秒输出10笔ADC值的条件下,其InputRMSNoise约为65nV,但由于其InputNoise主要由ThermalNoise组成,所以如果我们透过平均的软体处理是可以再将InputNoise进一步降低。

  如果我们使用8笔的软体平均处理其InputRMSNoise考虑其他杂讯因素后,可达约为40nV,3倍RMSNoise代表约1格的滚动,即为120nV。在使用2.4V驱动电压,1mV/V的满量程时压差可达2.4mV,所以在此情形下我们可以得到20000Counts的内部解析度。

  使用HY16F198B内建ADC搭配外部电路进行电压及电流量测,整体电路包含两按钮,分别是(模式选择)、(测量)按钮部分,搭配内部硬体LCDDriver显示量测数值。

  电压量测模式下,量测范围为±20V,搭配电压量测电路。显示至1mV,精准度至10mV。

  电流量测主要范围为±110mA,搭配电流量测电路。显示及量测精准度皆为0.1mA

  启动后,首先将LCD全点亮,再进行初始化及Hycon字样显示。之后跳至模式选择。

  以HY16F198B为主控结合内部高精度、多通道输入、快速ADC的量测。不论电压或者电流的量测,相较于市售电表,不仅仅耗电量低于一般市售电表,在精准度上也有不输市售电表的表现。HY16F198B内部ADC不仅可用来量测电压电流,也可以结合外部感测器进行其他量测,依然有相当不错的表现。


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