Изоляция аналогового входа с помощью АЦП/ЦАП

Я рассматриваю возможность изоляции аналогового входа, поступающего от полевого оборудования, и сопряжения с модулем аналогового ввода ПЛК. Вход будет иметь диапазон 4-20 мА (1-5 В).

Есть несколько способов приблизиться к этому, но в настоящее время я ищу решение, как показано ниже:

Предлагаемое решение для изоляции аналогового входа

АЦП и ЦАП предлагаются как Microchip MCP3221 и MCP4725 соответственно.

Цифровой изолятор занял бы меньше места, чем оптоизолятор с сопутствующими компонентами, и обеспечил бы гораздо большую производительность. Возможные компоненты включают TI ISO7420FEDR и Analog Devices ADUM1200ARZ .

Теперь собственно вопрос! Изолировать обе стороны очень важно, и мне интересно, как это повлияет на связь АЦП и ЦАП.

Я предполагаю, что могу отправить линию данных (SDA) через цифровой изолятор, но для синхронизации АЦП и ЦАП им потребуется общий тактовый сигнал. Будет ли отправка часов через цифровой изолятор плохой идеей? Если бы цифровой изолятор был во много раз быстрее, чем часы, имел бы он незначительный эффект с точки зрения задержки?

Отсутствует информация:

  • Не привязан к I2C, SPI тоже подойдет
  • Изоляция до минимум 2,5кВ
  • АЦП будет питаться от «грязной» стороны, поэтому будет полная изоляция, только сигналы управления данными/преобразованием должны проходить через изолирующий барьер.
  • Разрешение должно быть от 10 до 16 бит, никакого конкретного значения не требуется.
  • Пропускной способности конвертации около 100 тыс/с будет достаточно.
Сколько изоляция? т.е. какие напряжения выдержки должны быть в состоянии поддерживать. Это не может быть слишком много, так как вам нужно подавать питание на АЦП, которое, по-видимому, будет ближе к источнику питания ЦАП, чем исходный сигнал. Скорость передачи сигналов? битовая глубина? И т. д. и т. д. здесь вам не хватает очень ключевой информации.
Имейте в виду, что если ваш «цифровой изолятор» представляет собой дискретизированное устройство, которое вносит джиттер, он может внести шум в преобразование устройств, где это управляется тактовой частотой данных, хотя, возможно, этого недостаточно, чтобы иметь значение в вашем приложении. Рассматривали ли вы возможность использования преобразователей напряжения в частоту и частоты в напряжение?
Посмотрите здесь: silabs.com/products/power/isolators/Pages/…
Вы можете проверить эту ссылку, я задавал аналогичный вопрос около 9 месяцев назад. electronics.stackexchange.com/questions/84091/…

Ответы (2)

Откровенно говоря, интерфейсы SPI лучше подходят для изоляции, чем I2C. Вы можете установить главные часы на частоту, при которой синхронизация работает надежно. I2C — это двунаправленная шина, которая затрудняет изоляцию.

Если вы настаиваете на использовании изолированного I2C, обратите внимание на документ AN-913 от Analog Devices, который иллюстрирует, как:

Если бы мне понадобился изолятор аналогового сигнала, подобный этому, я бы выбрал АЦП с последовательным выходом, который мог бы работать непрерывно, возможно, от локального тактового генератора, который также генерировал импульс преобразования. Результат, который я хотел бы получить: -

< 12-битное преобразование >< пробел >< 12-битное преобразование >< пробел >< 12-битное преобразование >

Это может быть передано через простой магнитный соединитель (как во многих устройствах изоляции ADI), и вы можете декодировать последовательный поток, используя «пробел», например, стоповые биты в асинхронном последовательном потоке с помощью небольшого дешевого микропроцессора. Затем это будет питать ЦАП.

Я думаю, что попытка сделать это без микроуправления ЦАП может привести к проблемам. По крайней мере, начните с методологии, которая имеет шанс работать и легко модифицируется для соответствия различным АЦП и ЦАП.

Я также был бы заинтересован в том, чтобы изолированная часть АЦП управляла кабелем приличной длины, чтобы часть ЦАП могла располагаться на некотором расстоянии от него - это позволило бы вам оцифровывать в источнике, а не ухудшать аналоговый сигнал, передавая его в «преобразователь». ".

Всего несколько идей.

Я предполагаю, что микропроцессору потребуется только самая базовая функциональность для управления преобразованием, так что это определенно вариант. Это было бы намного проще, но требование очень небольшой площади означает, что количество микросхем должно быть довольно низким. Это определенно то, что нужно иметь в виду.
@JoshGreen1 вы будете удивлены, что можно втиснуть в маленькое место - моя компания производит 16-канальный, 16-битный модуль сбора данных со скоростью 200 кГц, который последовательно передает до 300 м и имеет размеры 4 x 1 x 0,5 дюйма.
Изоляция аналогового входа с помощью АЦП/ЦАП
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 1v