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英創(chuàng)信息技術(shù)ETA104數(shù)采模塊支持多種模擬信號(hào)輸入方式簡(jiǎn)介

英創(chuàng)信息技術(shù) ? 來源:英創(chuàng)信息技術(shù) ? 作者:英創(chuàng)信息技術(shù) ? 2020-02-07 10:45 ? 次閱讀

ETA104模擬數(shù)據(jù)采集模塊(下文簡(jiǎn)稱:ETA104模塊)是基于英創(chuàng)公司SBC840工控應(yīng)用底板、符合DM5028標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用擴(kuò)展模塊。ETA104模塊上的模數(shù)轉(zhuǎn)換功能,采用ADS7871模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換芯片,占用ESMARC工控主板的SPI總線進(jìn)行通訊,最高可實(shí)現(xiàn)48K的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換率,最大支持8路14bit模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換。同時(shí)ETA104模塊集成了2路RS485,3路RS232通訊總線。

通過配置ETA104模塊的模擬轉(zhuǎn)換芯片的控制寄存器,可實(shí)現(xiàn)8路單極性信號(hào)采集,或者4路單分信號(hào)采集,或者差分/單極性混合模式采集。短接ETA104模塊上的跳線器,還可以實(shí)現(xiàn)輸入信號(hào)為4~20mA電流信號(hào)采集。

ETA104模塊的模擬信號(hào)輸入端是CN3,采用IDC20、2.54mm間距雙排插針,如下圖所示:

模擬輸入端口信號(hào)定義與說明:

信號(hào) 引腳 信號(hào)
Ain1,模擬信號(hào)輸入端1 1 2 GND
Ain2,模擬信號(hào)輸入端2 3 4 GND
Ain3,模擬信號(hào)輸入端3 5 6 GND
Ain4,模擬信號(hào)輸入端4 7 8 GND
Ain5,模擬信號(hào)輸入端5 9 10 GND
Ain6,模擬信號(hào)輸入端6 11 12 GND
Ain7,模擬信號(hào)輸入端7 13 14 GND
Ain8,模擬信號(hào)輸入端8 15 16 GND
GND,公共地 17 18 GND
GND,公共地 19 20 GND

信號(hào)輸入連接方法:

●8路單極性信號(hào)輸入:

Ain1~Ain8可作為8路獨(dú)立的單極性模擬信號(hào)輸入,它們均以GND作為參考地平面。輸入信號(hào)電壓范圍是:+(0~2.5V)

●4路差分信號(hào)輸入:

Ain1-Ain2,Ain3-Ain4,Ain5-Ain6,Ain7-Ain8分別構(gòu)成4路差分信號(hào)輸入。輸入信號(hào)電壓范圍是: (-2.5V)~ (+2.5V)

●混合模式輸入:

輸入端口中,也可以使用差分信號(hào)輸入端的任意一對(duì)或多對(duì)實(shí)現(xiàn)差分信號(hào)輸入,其余端口仍可以用作單極性信號(hào)輸入。該輸入方式的輸入信號(hào)電壓范圍,請(qǐng)參考單極性與差分輸入方式相應(yīng)參數(shù)。

通過下表,可以簡(jiǎn)明地清楚了解單極性輸入與差分輸入時(shí)的關(guān)系:

信號(hào)端口 單極性輸入 差分輸入
Ain1 模擬信號(hào)輸入端1 模擬差分輸入端1
Ain2 模擬信號(hào)輸入端2
Ain3 模擬信號(hào)輸入端3 模擬差分輸入端2
Ain4 模擬信號(hào)輸入端4
Ain5 模擬信號(hào)輸入端5 模擬差分輸入端3
Ain6 模擬信號(hào)輸入端6
Ain7 模擬信號(hào)輸入端7 模擬差分輸入端4
Ain8 模擬信號(hào)輸入端8

軟件配置方法:

通過向A/D轉(zhuǎn)換芯片ADS7871的控制寄存器Gain/Mux的低4位(M3~M0)寫入配置數(shù)據(jù),可實(shí)現(xiàn)各種信號(hào)輸入方式的配置。

M3數(shù)據(jù)位為信號(hào)輸入方式控制位:

M3=1:?jiǎn)螛O性信號(hào)輸入,M2~M0為輸入通道控制,選擇Ain1~Ain8的任一信號(hào)輸入端口。

M3=0:差分信號(hào)輸入,M1~M0為輸入通道控制,選擇Ain1-Ain2,Ain3-Ain4,Ain5-Ain6,Ain7-Ain8所構(gòu)成的任一差分輸入端口。M2則用于差分輸入端口的相對(duì)極性控制:

●M2=‘0’時(shí),Ain1、Ain3、Ain5、Ain7作為差分輸入信號(hào)的‘+’極;Ain2、Ain4、Ain6、Ain8作為差分輸入信號(hào)的‘-’極。

●M2=‘1’時(shí),Ain2、Ain4、Ain6、Ain8作為差分輸入信號(hào)的‘+’極;Ain1、Ain3、Ain5、Ain7作為差分輸入信號(hào)的‘-’極。

在使用時(shí),可以調(diào)用英創(chuàng)公司提供的接口函數(shù)"ADS7871_ConfigREG "進(jìn)行配置:

#define ADS7818_REG_GainMux 0x4

BOOL ADS7871_ConfigREG( DWORD dwReg , DWORD dwConfigData );

接口函數(shù)參數(shù)說明:

dwReg:輸入?yún)?shù),需要進(jìn)行配置的寄存器地址,如上定義的ADS7818_REG_GainMux,表示Gain/Gux配置寄存器,其地址為0x04。

dwConfigData:輸入?yún)?shù),需要寫入寄存的配置數(shù)據(jù)

如:需要配置Ain1-Ain2為差分信號(hào)輸入,Ain1為‘-’、Ain2為‘+’,則M3=‘0’、M2=‘1’;M1~M0=“00”,則配置數(shù)據(jù)為0x04

ADS7871_ConfigREG(ADS7818_REG_GainMux , 0x04);

4~20mA電流信號(hào)輸入采集配置:

通過短接ETA104模塊上的跳線器,ETA104模塊的模擬信號(hào)輸入可配置為4~20mA電流信號(hào)輸入。單極性信號(hào)與差分輸入信號(hào)均可以實(shí)現(xiàn)4~20mA電流信號(hào)采集。

當(dāng)輸入信號(hào)為4~20mA電流信號(hào)時(shí),采用120歐姆/1%/1/10W 0603貼片采樣電阻進(jìn)行采樣,并且一共設(shè)計(jì)了4個(gè)4芯跳線器:JP1、JP2、JP3、JP4分別對(duì)應(yīng)8路模擬信號(hào)輸入端口:Ain1~Ain2、Ain3~Ain4、Ain5~Ain6、Ain7~Ain8的4~20mA電流信號(hào)采集配置。跳線器引腳號(hào)排列如下圖所示:

P1 P2
P3 P4

JP1~JP4跳線器腳號(hào)排列示意

JP1~JP4跳線器

●跳線器短接:實(shí)現(xiàn)4~20mA電流信號(hào)、120歐姆電阻采樣輸入

●跳線器斷開:電壓信號(hào)輸入

4~20mA電流信號(hào)輸入時(shí),模擬輸入通道與跳線器短接對(duì)應(yīng)表格:

4-20mA輸入端口 單極性輸入方式 差分輸入方式
Ain1 JP1(1-3) JP1(1-2)
Ain2 JP1(2-4)
Ain3 JP2(1-3) JP2(1-2)
Ain4 JP2(2-4)
Ain5 JP3(1-3) JP3(1-2)
Ain6 JP3(2-4)
Ain7 JP4(1-3) JP4(1-2)
Ain8 JP4(2-4)

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