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KY7124在流量計(jì)中的應(yīng)用

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KY7124 為一款 SPI 接口的 8 通道、24 位高精度 ADC 芯片,內(nèi)置 1~128 倍可編程的低噪聲儀表放大器、高精度Sigma-Delta ADC,同時(shí)內(nèi)部集成兩路精準(zhǔn)電流源、高性能溫度傳感器、5ppm/℃的高精度基準(zhǔn)電壓源、偏置電壓輸出電路、精準(zhǔn)內(nèi)部 RC 時(shí)鐘源,P2P對標(biāo)AD7124。


KY7124產(chǎn)品框圖

KY7124 實(shí)際有效精度 (ENOB)24BIT@1 倍PGA,21.5BIT@64 倍PGA,等效輸入噪聲低至 11nV/√,零漂1uV,零漂溫度系數(shù)低于 10nV/℃。


KY7124流量計(jì)應(yīng)用

上圖為KY7124 在流量計(jì)中的應(yīng)用,該流量計(jì)由兩個(gè)壓力傳感器組成,流量等于壓力差。壓力傳感器為橋式傳感器,OUT+/OUT–之間為傳感器信號(hào)。橋式傳感器的信號(hào)大小除與壓力成比例,還與激勵(lì)電壓成正比,因此需要以激勵(lì)電壓作為傳感器信號(hào)的基準(zhǔn)電壓。

KY7124芯片內(nèi)置 PSW 開關(guān),可將傳感器的下端連到 PSW引腳。在傳感器不工作時(shí),通過配置SYS_CONF1的SWT_SIG為0,來關(guān)閉傳感器電流通路,以節(jié)省功耗。在需要工作時(shí),提前打開開關(guān)(提前時(shí)間的長短可能與傳感器的特性有關(guān)),等傳感器信號(hào)穩(wěn)定后配置ADC進(jìn)行測量和讀取。 如需進(jìn)行溫度補(bǔ)償,則通過熱敏電阻來執(zhí)行。連接方式與上文熱電偶章節(jié)相似。

工作流程如下:

1) 上電后,通過讀寫命令幀配置SYS_CONF0里的BIT31來復(fù)位芯片。

2) 通過讀寫命令幀,配置其中一個(gè)CONV_CONFx寄存器,將其作為電橋信號(hào)0通道的配置寄存器。將該CONV_CONFx的’CONV_EN’使能,同時(shí)設(shè)置ADC數(shù)據(jù)率、基準(zhǔn)源(此信號(hào)通道應(yīng)選REFP1/REFN1)、增益(根據(jù)信號(hào)大小,應(yīng)選64/128)、信號(hào)通道選擇(正端選AIN0,負(fù)端選AIN1)等。信號(hào) BUFFER和基準(zhǔn)BUFFER默認(rèn)打開。

通過讀寫命令幀,配置另一個(gè) CONV_CONFx 寄存器,將其作為電橋信號(hào) 1 通道的配置寄存器。將該CONV_CONFx的’CONV_EN’使能,同時(shí)設(shè)置 ADC 數(shù)據(jù)率、基準(zhǔn)源(此信號(hào)通道應(yīng)選REFP1/REFN1)、增益(根據(jù)信號(hào)大小,應(yīng)選64/128)、信號(hào)通道選擇(正端選AIN2,負(fù)端選AIN3)等。信號(hào) BUFFER和基準(zhǔn)BUFFER默認(rèn)打開。

通過讀寫命令幀,配置第三個(gè) CONV_CONFx 寄存器,將其作為熱敏電阻信號(hào)通道的配置寄存器。暫時(shí)先不將該CONV_CONFx 的’CONV_EN’使能,同時(shí)設(shè)置ADC數(shù)據(jù)率、基準(zhǔn)源(此信號(hào)通道應(yīng)選REFP2/REFN2作為基準(zhǔn))、增益(根據(jù)實(shí)際信號(hào)選擇)、信號(hào)通道選擇(正端選 AIN4,負(fù)端選AIN5)等。信號(hào) BUFFER和基準(zhǔn)BUFFER默認(rèn)打開。

通過讀寫命令幀,打開PSW開關(guān)(如果為節(jié)省電流,閑置時(shí)關(guān)閉傳感器通路的話)

3) 通過讀寫命令幀,配置 SYS_CONF2,選擇 1 個(gè)激勵(lì)電流的大小,并將該激勵(lì)電流輸出到 AIN4 引腳。

4) 通過發(fā)送轉(zhuǎn)換命令幀(可以連續(xù)轉(zhuǎn)換,也可以單次轉(zhuǎn)換),此時(shí) CONV_CONFx 里使能了兩路電橋信號(hào)通道,因此 ADC 依次對這兩路進(jìn)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換完成后 RDY 變低,上位機(jī)讀取數(shù)據(jù)。

5) 根據(jù)需要多次讀取電橋數(shù)據(jù)

6) 隔段時(shí)間測試熱敏電阻數(shù)據(jù),此時(shí)可將電橋?qū)?yīng)通道的 CONV_CONFx 使能位關(guān)閉,并打開熱敏電阻對應(yīng)CONV_CONFx 的使能位。

7) 通過發(fā)送轉(zhuǎn)換命令幀(單次轉(zhuǎn)換即可),讀取熱敏信號(hào)的數(shù)據(jù)。讀取完成后,再關(guān)閉熱敏電阻通道CONV_CONFx的使能位,打開電橋?qū)?yīng)通道 CONV_CONFx 的使能位。

8) 重復(fù)上述4~7流程。

上位機(jī)根據(jù)兩個(gè)電橋數(shù)據(jù)計(jì)算流量。如有需要,根據(jù)熱敏電阻的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

圖中省去了外部抗混疊濾波器,實(shí)際應(yīng)用中建議加上,濾波器的 RC 器件應(yīng)靠近芯片引腳,且布線采用差分方式。

利用 KY7124 片內(nèi)監(jiān)測功能,可以監(jiān)控信號(hào)引腳連接是否開路,電源欠壓,基準(zhǔn)電壓異常,檢查所有ADC 數(shù)據(jù)是否飽和,監(jiān)控所有讀寫操作是否正確等。各類監(jiān)測功能詳見 SYS_CONF0 說明。在通訊過程中,建議將 CRC 校驗(yàn)功能開啟,以便保證在存在電磁干擾等惡劣環(huán)境下的芯片配置、數(shù)據(jù)讀寫的正確。

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