电气转换器定制-不另行收费

　　图1中的电路专为使用 ADT7320同时测量3个K型热电偶而设计，该器件是一款±0.25°C精度、16位数字SPI温度传感器。zyclxmzsw 　　热电偶电压测量 　　采用热电偶连接器和滤波器作为热电偶与AD7793 ADC之间的接口。每个连接器（J1、J2和J3）都直接与一组差分ADC输入相连。AD7793输入端的滤波器可在信号到达ADC的AIN （+）和AIN（?）输入端之前降低任何热电偶引脚上叠加的噪声。AD7793集成片内多路复用器、缓冲器和仪表放大器，可放大来自热电偶测量结点的小电压信号。 　　冷结测量 　　ADT7320精密16位数字温度传感器用于测量基准结（冷结） 温度，其精度在?20°C至+105°C温度范围内可达±0.25°C。 ADT7320完全经过工厂校准，用户无需自行校准。它内置一个带隙温度基准源、一个温度传感器和一个16位Σ-Δ型 ADC， 用来测量温度并进行数字转换， 分辨率为 0.0078°C。 　　AD7793和ADT7320均利用系统演示平台 （EVAL-SDP-CB1Z）由SPI接口控制。此外，这两个器件也可由微控制器控制。 　　图2. EVAL-CN0172-SDPZ电路评估板 　　图2显示带有3个K型热电偶连接器的EVAL-CN0172-SDPZ 电路评估板，AD7793 ADC， 和ADT7320温度传感器安装在独立柔性印刷电路板（PCB）的两块铜触点之间，用于基准温度测量。 　　图3是安装在独立柔性PCB上ADT7320 的侧视图，该器件插在热电偶连接器的两个铜触点之间。图3中的柔性PCB更薄更灵活，比小型FR4类PCB更具优势。它允许将ADT7320巧妙地安装在热电偶连接器的铜触点之间，以尽量降低基准结和ADT7320之间的温度梯度。 　　图3. 安装在柔性PCB上ADT7320的侧视图 　　小而薄的柔性PCB还能使ADT7320快速响应基准结的温度变化。 图4显示ADT7320的典型热响应时间。 　　图4.ADT7320典型热响应时间 　　本解决方案较为灵活，允许使用其它类型的热电偶，如J型或T型。本电路笔记中，选择K型是考虑到其更受欢迎。实际选用的热电偶具有裸露 。测量结位于探头壁（probe wall）之外，暴露在目标介质中。 　　采用裸露 的优势在于，它能提供 的热传导率、具有快的响应时间，并且成本低、重量轻。不足之处是容易受到机械损坏和腐蚀的影响。因此，不适合用于恶劣环境。但在需要快速响应时间的场合下，裸露 是 选择。若在工业环境中使用裸露 ，则可能需对信号链进行电气隔离。可使用数字隔离器达到这一目的 （见 　　不同于传统的热敏电阻或电阻式温度检测器（RTD）， ADT7320是一款完全即插即用型解决方案，无需在电路板装配后进行多点校准，也不会因校准系数或线性化程序而消耗处理器或内存资源。它在3.3 V电源下工作时的典型功耗仅为700μW，避免了会降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。 　　精密温度测量指南 　　下列指南可确保ADT7320地测量基准结温度。 　　电源： 如果ADT7320 从开关电源供电，可能产生50 kHz以上的噪声，从而影响温度精度。为了防止此缺陷，应在电源和VDD. 之间使用RC滤波器。所用元件值应仔细考虑，确保电源噪声峰值小于1 mV 　　去耦： ADT7320必须在尽可能靠近 VDD 的地方安装去耦电容，以确保温度测量的精度。使用诸如0.1μF高频陶瓷类型的去耦电容。此外，还应使用一个低频去耦电容与高频陶瓷电容并联，如10μF 至 50 μF 钽电容。 　　 热传导： 塑料封装和背面的裸露焊盘（GND）是基准结至ADT7320的主要热传导路径。由于铜触点与ADC输入相连，本应用中无法连接背面的焊盘，因为这样做会影响 ADC输入的偏置。 　　精密电压测量指南 　　下列指南可确保AD7793地测量热电偶测量结电压。 　　去耦：AD7793必须在尽可能靠近AVDD 和 DVDD 的地方安装去耦电容，以确保电压测量的精度。应将0.1 μF陶瓷电容与 10 μF钽电容并联，将AVDD去耦到GND。此外，应将0.1 μF 陶瓷电容与10 μF钽电容并联，将DVDD去耦到GND。 更多有关接地、布局和去耦技巧的讨论，请参考Tutorial MT-031 和 Tutorial MT-101 　　滤波：AD7793的差分输入用于热电偶线路上的大部分共模噪声。例如，将组成差分低通滤波器的R1、R2和C3放置在AD7793的前端，可热电偶引脚上可能存在的叠加噪声。C1和C2电容提供额外的共模滤波。由于输入ADC 的AIN（+）和AIN（?）均为模拟差分输入，因此，模拟调制器中的多数电压均为共模电压。AD7793的出色共模抑制（100 dB小值）进一步了这些输入信号中的共模噪声。 　　本方案解决的其它难题 　　下文总结了本解决方案是如何解决前文提到的其它热电偶相关难题。 　　热电偶电压放大：热电偶输出电压随温度的变化幅度只有每度几μV。本例中所用的常见K型热电偶变化幅度为41μV/°C。这种微弱的信号在ADC转换前需要较高的增益级。 AD7793内部可编程增益放大器（PGA）能够提供的 增益为128。本解决方案中的增益为16，允许AD7793通过内部基准电压源运行内部满量程校准功能。 　　热电偶的非线性校正：AD7793在宽温度范围（–40°C至 +105°C）内具有出色的线性度，不需要用户校正或校准。为了确定实际热电偶温度，必须使用美国 标准技术研究院（NIST）所提供的公式将参考温度测量值转换成等效热电电压。此电压与AD7793测量的热电偶电压相加，然后再次使用NIST公式将两者之和再转换回热电偶温度。另一种方法涉及查找表的使用。然而，若要获得同样的精度，查找表的大小可能有较大不同，这就需要主机控制器为其分配额外的存储资源。所有处理均通过EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。EVAL-SDP-CB1Z以软件方式完成。 　　欲查看完整原理图和EVAL-CN0172-SDPZ的布局，请参见 CN-0172设计支持包： 　　常见变化 　　对于精度要求较低的应用，可用 AD7792 16位Σ-Δ 型ADC 替代 AD7793 24位Σ-Δ 型ADC对于基准温度测量，可用 ±0.5°C精度的 ADT7310 数字温度传感器替代±0.25°C精度的 ADT7320. AD7792和ADT7310均集成SPI接口。

　　在比较重要的场所，为了保证负载的正常供电，一般由两路电源供电，对两路电源的选择，运用多的是自动转换开关电器(ATSE)，该开关电器由控制器部分与本体开关两部分组成。用于市电与市电或市电与发电机两路电源之间的转换。主要功能是：当两组电源设定为一主一备时，将优先使用主电源，当主电源出现故障时，例如：电源的停电、欠压、过压、缺相（部分产品具有对频率的检测，超过设定值时同样具有转换功能），控制器部分能够进行快速故障判断，确认出现故障时对本体开关部分发出控制信号，将电源转换至备用电源，保证给负载持续供电。当主电源正常时，控制器部分对本体开关部分发出控制信号，将电源转换至主电源，由主电源给负载供电。当两组电源设定为互为备用时，控制器部分将选择任意一路电源给负载供电，只有在该电源出现故障时，控制器部分将对本体开关部分发出控制信号，将电源转换至另一路电源。控制器部分在各个转换过程具有延时可调、指示、报警、通信等辅助功能。产品符合国际标准IEC60947-6-1和 标准《低压开关设备和控制设备 第6-1部分：多功能电器 转换开关电器》（GB/T14048.11）。一般应用于两路电源为相同电压、相同频率的交流电源之间的转换。本文所述的特殊场所的应用主要是指非相同电压、相同频率、相同相数的电源之间的转换。 　　1、码头轮胎吊机上ATSE的运用 　　码头轮胎吊机原设计为自带三相柴油同步发电机，提供轮胎吊机的所有电能，额定功率为350kW，采用三相三线制，额定线电压为440V±5%，电流约为550A。采用此种方式，存在以下明显缺点：1）柴油内燃发电机噪声相当大，实际现场往往是多台吊机同时工作，更加明显。2）柴油内燃机尾气污染大，造成严重的空气污染。3）柴油发电成本高，发电机接近满负荷工作时发出1kWh电，消耗柴油约为0.35~0.45L，折合约2.8~3.5RMB，柴油发电机轻载或空载时单位油耗更大，成本更高。另外，柴油发电机还有不少的维修、维护费用。如果使用地面电网电源，成本将极大的降低。 　　为解决以上问题，同时防止出现电源缺相情况发生，降低电源传送的难度，考虑从地面配电房送直流电源给各台轮胎吊机供电，除了可以满足要求外，更具有以下优点：1）多台轮胎吊机组网由地面直流电源供电，吊装物品在下降时吊机的主电机工作在发电机状态，可以为直流电网反馈电能，节能效果相当明显。2）由于是多台轮胎吊机组网，大大提高直流电网（局部网）的抗冲击能力。因此，选择直流电源为优先使用电源。直流电源由地面专用的三相变压器输出，经过全波整流后取得。三相变压器的线电压为440V±10%,整流后电压为600V±10% ，单台轮胎吊机的额定电流约为580A。 　　ATSE本体开关的选择。A电源（主电源）侧：额定电压600V±10%（DC） ，额定电流630A。B电源（备用电源）侧：额定电压：440V±5%（AC），额定电流630A。具体电路系统如图1所示。 　　图1 码头轮胎吊机电路系统图 　　ATSE的特殊要求：zyclxmzsw 　　1）本体开关部分： 　　（1）本体开关应具有独立的交流电源输入/输出接口与直流电源输入/输出接口，交直流电源之间完全隔离。 　　（2）直流电源供电时，直流电压达到660V,在大电流、高电压情况下，直流电源通断时灭弧相当困难，应采用多极串联的方式，为提高灭弧效果，在设计上可以考虑运用磁吹灭弧，另外对开关转换的同步性要求极高，应对结构设计及工艺严格保证。 　　2）控制器部分： 　　（1）为保证工作可靠，应加强控制器EMC抗干扰设计；电源端增加防浪涌器件（如压敏电阻或放电管），使其 能耐受6kV的冲击电压；为抵抗谐波或感性负载运行时的干扰串扰到电源线上，在控制器电源输入端加装吸收EFT（脉冲群抗扰度）干扰的装置（如EFT抑制器或安规电容和电感）。电源谐波还会叠加到控制器电压采样电路，为保证电源电压采样的准确性，避免误动作，在控制器采样电路要增加低通滤波处理，软件设计时也要进行采样数据的平滑处理。 　　（2）采用数码管显示，显示直观、设置方便，抗干扰能力强。 　　（3）具有与上位机通信的功能，方便集中控制。 　　（4）主电源应改为直流采样，备用电源应改为交流线电压采样。 　　（5）控制器部分电源除了采用400V交流、600V直流供电外，还增加了第三路的24V直流蓄电池供电，当两路电源均出现故障时，仍然可以保证控制器正常工作：正常指示、报警、通信。 　　（6）本体开关部分的辅助开关与控制器的反馈线接口连接，实现闭环实时控制，本体开关转换更加可靠。