电子说
01 摘 要
要实现工业现场电参数的高精度测量,通常用MCU+高精度ADC实现需求,用到交流参数测量时,还需要增加计量芯片,无论是方案成本,还是开发周期,相比SD3302F1这种专用芯片都没有优势。文章介绍基于SD3302F1的高精度多功能数显表实现过程,方案优势和注意事项。
02 芯片特点
SD3302F1内含高精度低噪声模/数转换器(SD ADC),最高可测量达到9999计数的稳定读数。搭配内部数字处理器(DSP)可以做到400Hz带宽数字真有效值测量,而不需外接任何整流组件,综合精度优于0.5级。支持RS485通信,集成Modbus_RTU 协议。可扩展两路开关量报警输出、SD2421 4-20mA变送输出。内置功能菜单,可修改量程、交直流信号切换、设置显示范围、修改滤波系数、校准等高级功能。内置增益放大器,最大支持16倍设置,可用于大电流检测。支持零位修调,可对信号的干扰进行有效滤除。内置自检和校正算法,校正流程简单,校准值保存在芯片内部,芯片默认保存100mV经验值,搭配菜单修调或电位器可实现在线调整。功能特点如下:
最大范围:四位;
转换速率:最大8Hz,支持滤波阻尼设置;
量程转换:30mV-1000V;
工作电压:2.5~3.6V;
交流整流:内设真有效值处理器,实现40-400Hz的有效值测量;
显示方式:四位共阴极LED数码管;
测量类型:交直流电压,交直流电流;
零位修调:支持零位清零;
支持信号与电源共地使用;
支持按键菜单编程;
校准方式:数字校准与在线修调;
通信方式:支持RS485通信(Modbus_RTU协议);
报警方式:可扩展两路开关量报警输出;
变送输出:SD2421四线制电流环。
03 功能介绍
SD3302F1内置报警、通信、变送功能,符合工业现场仪表的使用与组态需求。各功能介绍如下:
3.1报警输出
· 报警功能通过ALEn菜单启用。
· 默认1路开关量报警输出,可通过菜单开启两路报警。
· 报警输出支持迟滞设置与报警输出电平设置。
图1.上限报警
图2.下限报警
相关菜单
ALEn
· 报警和变送复用设置;
· 参数范围:1,2,BrEn;分别表示使用一路报警,两路报警,变送功能;
· 默认参数:1。
AH1
· 报警点1报警阈值设置;
· 参数范围:-1999~9999;
· 默认参数:2500。
AH2
· 报警点1回差设置;
· 参数范围:0~9999;
· 默认参数:100。
AH3
· 报警点1状态设置,选择报警方式;
· 参数范围:-0、-1、L0、L1、H0、H1;
· 备注:-0:继电器默认常开;
· -1:继电器默认常闭;
· L0:小于设定值报警,报警输出低电平;
· L1:小于设定值报警,报警输出高电平;
· H0:大于设定值报警,报警输出低电平;
· H1:大于设定值报警,报警输出高电平。
AL1
· 报警点2报警阈值设置;
· 参数范围:-1999~9999;
· 默认参数:2500。
AL2
· 报警点2回差设置;
· 参数范围:0~9999;
· 默认参数:100。
AL3
· 报警点2状态设置,选择报警方式;
· 参数范围:-0、-1、L0、L1、H0、H1;
· 默认参数:-0;
· 备注:-0:继电器默认常开;
· -1:继电器默认常闭;
· L0:小于设定值报警,报警输出低电平;
· L1:小于设定值报警,报警输出高电平;
· H0:大于设定值报警,报警输出低电平;
· H1:大于设定值报警,报警输出高电平。
3.2通信
SD3302F1提供串行异步半双工RS485通信接口,支持Modbus_RTU协议,支持03和06指令。支持通用地址(0XFF)和广播地址(0X00)。可通过通信完成仪表参数设置、读取测量结果等组态操作。
3.3变送
SD3302F1支持4-20mA变送输出,基于SD2421实现。支持变送范围设置,变送精度校准操作。相关功能菜单如下:
BrL
· 变送下限设置,仅当ALEn设置BrEn时可见;
· 参数范围:-1999~9999;
· 默认参数:0。
BrH
· 变送上限设置,仅当ALEn设置BrEn时可见;
· 参数范围:-1999~9999;
· 默认参数:9999。
3.4校准操作
SD3302F1提供了几种不同的校准方式,满足不同客户的需求,片内集成了100mV经验值,在精度要求不高的场景可省去校准操作。支持两种修调:在线数字修调与电位器修调。其中,数字修调比较推荐使用,借助CALT菜单实现;电位器修调与7107方案的使用方式类似。
精度要求高的场景需使用标准信号源校准,可能还会使用零位校准(信号干扰大时),操作如下:
标准信号校准
· 上电时KEY1与KEY2引脚同时低电平使能校准(仅上电时有效);
· 使能校准后,仪表显示版本号,进入校准模式,数码管显示ACAL(交流模式)/ dCAL(直流模式);
· 短按UP键(KEY1引脚低电平)启动校准,同时数码管闪烁,数据稳定后,数码管停止闪烁,自动保存校准值,并进入测量模式;
· 长按UP键(KEY1引脚低电平)可重新进入校准模式,数码管显示ACAL(交流模式)/ dCAL(直流模式),重复上述步骤可重新校准(长按UP键进入校准,仅校准使能时有效);
· 重新上电,仪表进入正常测量模式。
零位校准
正常测量模式下,长按UP+LEFT键进入零位校准模式,数码管显示zero,短按UP键启动零位校准,数码管开始闪烁,数据稳定后数码管停止闪烁,并显示yES,短按UP键保存零位校准值,短按LEFT键放弃本次零位校准,并进入测量模式。
04 硬件设计
官方提供参考电路和布板说明,很容易实现硬件方案设计,参考电路如下图3:
图3.参考电路
05方案优势
· 内置24位高精度ADC,测量精度高,综合精度优于0.1%;
· 内置有效值处理器,可直接测量交流信号(外围电路与直流一致);
· 支持报警、变送、通信,可满足现场仪表的组态需求;
· 支持滤波设置、测量范围设置、在线校准、零位校准等;
· 内置放大器,在大电流测量中可节省外部放大器;
· 可直接驱动0.56寸以下的数码管,外围带来简单。
06 注意事项
· 显示使用共阴极数码管,最大尺寸支持0.56寸;
· 报警与变送复用,不可同时使用;
· 第二路报警与数据存储器的WP引脚复用;
· 电机信号测量应用,建议增加互感器。
审核编辑:汤梓红
全部0条评论
快来发表一下你的评论吧 !