压力冠亚体育rb88注册是许多工业设备中用于控制工业过程和压力变化的重要元件，可用于测量压力、液位、流速、密度等。通常，冠亚体育rb88注册可采用电池、线路电源、环路电源供电，并包括电源、信号调理、 ADC、处理器、显示器、键盘、通讯等模块。目前冠亚体育rb88注册市场热度高涨，HART、PROFIBUS、Modbus、IO-Link等最新技术也被引入应用中，使得应用场景得到了跨越式发展。那要如何设计出适当的冠亚体育rb88注册系统呢？
技术型授权代理商 Excelpoint世健的工程师 Nathan Xiao介绍了 冠亚体育rb88注册的 模拟冠亚体育rb88注册、数字化冠亚体育rb88注册、智能冠亚体育rb88注册等不同类型的方案特性，并推荐了产品组合方案，包括精密放大器、精密基准电压源、精密模数转换器和低功耗微处理器等。
早期冠亚体育rb88注册采用了纯模拟的信号链，采用4-20mA环路供电方式，环路需要同时提供 电源和数据，并且系统回路的工作电流必须小于 4mA 。在实际设计中，电路功耗小于或等于 3.6 mA 是比较典型的目标值， 冠亚体育rb88注册 的 CN0289 参考设计 就 是典型的纯模拟信号链。
图1 . CN0289 4-20 mA环路供电压力冠亚体育rb88注册
该电路有三个重要的电路级：传感器激励驱动、传感器输出放大器和电压-电流转换器。传感器激励可通过跳线切换电压、电流驱动，传感器最大驱动电流为 2mA 。传感器输出采用带宽为 39.6 kHz 的共模滤波器 (4.02 kΩ 、 1 nF) 以及带宽为 2 kHz 的差模滤波器 (8.04 kΩ 、 10 nF) 滤波； AD8226 是理想的仪表放大器选择，因为它具有低增益误差 (0.1% ， B 级 ) 、低失调 (G = 50 时 58μV ， B 级； G = 50 时 112μV ， A 级 ) 、出色的增益非线性度 (75 ppm = 0.0075%) 以及轨到轨输出特性。
图2 . 环路供电压力传感器信号调理电路（未显示所有连接和去耦）
冠亚体育rb88注册的精密仪表放大器 AD620/623/627 也在该模拟信号链中被用于前级微弱信号的放大。同时， AD8422 也正在被越来越多的 客户采用 。 它是 AD620发展到第三代的产品，采用了最新的工艺和设计技术，比历代产品具有更高的动态范围和更低的误差，功耗降至三分之一。
纯模拟信号链提供了一种简单的低成本解决方案。不过，该方案无法线性化，也不提供温度校准和诊断功能，传感器或输出范围的任何变化也需要变动硬件。
数字化冠亚体育rb88注册采用高度集成的处理器电路，可对信号进行线性化校准、温度补偿，弥补了模拟冠亚体育rb88注册在线性度、温漂等诸多方面的不足，大大提高了压力冠亚体育rb88注册在全温区的精度等级。ADA4558提供了符合 LIN2.1 标准接口的解决方案， MAX1452 提供了工业级、汽车级的解决方案， MAX40109 作为 MAX1452 的升级产品也即将推出。
图3 . MAX40109功能框图
MAX40109是一款高度集成的单芯片解决方案，在 MAX1452 基础上增加并优化了许多专用功能：
表1
.
MAX40109、
MAX1452
功能比较
1、 传感器零点校准：通过16位 DAC ，在 PGA 前端提供了最大 ±90mV/V 校准，可将传感器信号调节至真零；
2、 PGA：压力通道的 PGA 可在 5-2520 间设置，基于传感器的零点校准功能， 2520 倍的放大带来更大的动态信号范围；
3、 测温：可通过电桥或外部测温器件两种方式获取温度信息，方便系统进行温度补偿；
4、 MTP：存储器可编程 40 次，相对于其他的 OTP 产品具有了更大的优势；
图4 . 传感器校准框图
5、 4P4T：小型数字信号处理器（ DSP ）用于处理转换后的传感器数据以及温度和非线性校正，最多可实现 4P4T 的校准，可去除陶瓷补偿板以节省系统成本；
6、 供电范围：相对于其他产品，MAX40109具有更宽的供电范围 (3V-36V) ，可进一步简化设计、减少外围器件数量。
图5 . MAX40109 EVKit GUI
冠亚体育rb88注册同时也提供基于 MAX40109 Demo 的单套标定软件，方便用户进行快速评估。
随着自动检测与控制技术的不断发展，对冠亚体育rb88注册的测量精度、信号传输距离、输出信号的多元化 功能 等提出了更高 的要求，产品更趋向于信息化、系统化、网络化。
冠亚体育rb88注册公司提供种类丰富的高集成度、超低功耗且安全可靠的基于 Arm® 的微控制器，并提供多种存储器大小、内核和外设选择，帮助工程师灵活设计现场仪器。 ADuCM360 系列微控制器具备超强模拟性能；新款 MAX32675 包含稳健可靠的安全特性。集成 BLE5 的 MAX32680 是在过程设备中实现 Bluetooth® 连接的出色选择。
1
、
ADuCM360
图6 . CN0267 4-20mA环路供电解决方案
CN0267是基于 ADuCM360 设计的具有 HART 接口的完整 4-20mA 环路供电解决方案，该电路已通过兼容性测试和验证，并通过了 HART 通信基金会 (HCF) 的注册。这一成功注册可让电路设计人员极其放心地使用电路中的一个或全部元件。
图7 . 具有HART接口的 4-20mA 环路供电解决方案框图
该电路使用了超低功耗精密模拟微控制器 ADuCM360 、16位环路供电数模转换器 AD5421 ，以及业界 功耗极低、尺寸极小的HART兼容型 IC 调制解调器 AD5700 。
图8 . ADuCM360内部功能框图
ADuCM360 集成了双通道、24位 Σ-Δ 型模数转换器，同时还集成了可编程增益仪表放大器、精密带隙基准电压源、可编程电流源等。 支持直接与多个模 拟传感器对接，如压力传感器电桥、电阻式温度传感器、热电偶以及工业用途的其它各类传感器。由于可用于几乎所有的传感器现场仪器，这款解决方案并不局限于温度补偿型的压力测量。
2 、 MAX32675
图9 . MAX32675功能框图
图10 . MAX32675冠亚体育rb88注册应用框图
MAX32675是一款基于 Cortex®-M4F 、具有强大安全功能的低功耗微控制器，除了具备 ADuCM360 的高性能模拟前端外，内部增加了 HART 模块，在功耗、 Flash 等方面也有了进一步的提升，是一款更高性价比的智能冠亚体育rb88注册解决方案。
表2 . MAX32675、 ADuCM360 参数比较
3 、 EPSH-SPTMX75-2W
图11 . EPSH-SPTMX75-2W
为了便于用户评估MAX32675在两线制压力冠亚体育rb88注册方面的性能， Excelpoint世健 技术团队设计了参考方案 EPSH-SPTMX75-2W，通过硬件平台及传感器线性补偿算法等软件，配合 PC 端的调试软件 GUI 对冠亚体育rb88注册进行出厂前的调试、参数设置。降低了单片机和软件平台开发的难度，缩短客户开发时间，加速客户产品上市周期。
表3 . MAX32675恒流源 测试
恒流供电型的压力冠亚体育rb88注册对温漂指标较为关注，在EPSH-SPTMX75-2W方案上，现场进行了恒流源温漂的实际测量，最终温漂参数为 33ppm/℃ 。
表4 . 1MPa 测试数据
表5 . 10kPa/100kPa/3MPa 测试数据
测量精度方面，使用EPSH-SPTMX75-2W方案在 1MPa 量程上进行了多种激励电流和 PGA 放大倍数的测试，综合精度均小于 0.05% ；同时在 10kPa 、 100kPa 、 3MPa 多种量程上，采用固定 600uA 激励、 32 倍 PGA 放大倍数下进行了测试，由于压力源问题在 10kPa 和 100kPa 量程处误差偏大。
4、 其他智能化产品
在整个工厂内进行先进及高水平的工业连接是数字化转型的基石。没有工业连接，则无法提供可靠的方法来将大量工业数据转化为洞察力，从而做出明智的决策，最终实现更好的业务产出和行业颠覆。新一代工业连接将资产和技术连接在一起，形成一个高效、有弹性且灵活的生态系统，可以轻松适应独特的制造需求并兼顾未来趋势。
图12 . 工业4.0连接
IO-Link ® 技术可促使传统传感器转变为智能传感器，让实时可配置的工厂车间成为现实。冠亚体育rb88注册公司的 IO-Link 主机和器件收发器产品系列非常强大且高度灵活，有助于将一些智能功能从 PLC 转移到更靠近工厂车间的传感器。高度集成且稳健可靠的 MAX22513 IO-Link 器件收发器内置了一个高效率 DC-DC 降压调节器，功耗降低了 50% ，同时体积仅为其他双通道解决方案的 50% 。除此之外， MAX14819/MAX14819A IO-Link 主机收发器还集成了 UART 帧 处理器，因而无需外部 UART ，减少了系统微控制器的宝贵开销。
图13 . IO-Link连接示意
低功耗10BASE-T1L MAC PHY和配套的 冠亚体育rb88注册N1100 PHY 正在推动向无缝连接现场设备的过渡，并通过 1.7km 的单对以太网 (SPE) 电缆将以太网 APL 一直延伸到过程智能边缘。 MAC PHY 支持通过 SPI 连接各种主机控制器，从而实现较低功耗的系统设计和优化型系统分区。 下表为应用于压 力冠亚体育rb88注册的冠亚体育rb88注册特色器件。
表6 . 冠亚体育rb88注册冠亚体育rb88注册应用特色产品
工业4.0已经到来，借助边缘到云计算、分析、软件可配置系统等方面的重大技术进步，有望极大地提高生产力、灵活性和安全性。压力冠亚体育rb88注册向以太网的过渡将会逐步进行，同时传统的 4 mA 至 20 mA 模拟连接仍会继续使用。 冠亚体育rb88注册公司 能 提供全面的产品组合 方案，Excelpoint世健提供相关技术指导和支持，帮助客户立足眼前、面向未来，以更智能方式和更快速度向前迈进。
