元件通用化還有一個(gè)好處,就是不僅可以降低元件的成本,還可以縮減今后的維護(hù)工時(shí)。特別是RX23E-A作為主要目標(biāo)的工業(yè)用傳感器設(shè)備,其具有產(chǎn)品生命周期長(zhǎng)、規(guī)格多樣的特點(diǎn),因此可以說(shuō)通用化的好處是非常大的。關(guān)于RX23E-A的詳細(xì)介紹,請(qǐng)點(diǎn)擊文末閱讀原文查看產(chǎn)品頁(yè)。
通用化大致分為兩個(gè)方向。一種是同類產(chǎn)品之間的通用化。另一種是不同類別產(chǎn)品之間的通用化。本篇文章將介紹RX23E-A如何在不同類別產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)通用化。
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工程師說(shuō) | RX23E-A MCU實(shí)現(xiàn)傳感器設(shè)備通用化的實(shí)例
經(jīng)常聽(tīng)到有人說(shuō)“不同類別產(chǎn)品之間很難實(shí)現(xiàn)通用化”。在不同類別產(chǎn)品之間很難實(shí)現(xiàn)通用化,是因?yàn)椴煌漠a(chǎn)品往往具有不同的成本結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的功能/性能。因此,為實(shí)現(xiàn)通用化而采用的零件未必是最合適的元件,這也是設(shè)計(jì)人員的一大煩惱。
對(duì)于此類在不同類別產(chǎn)品之間實(shí)現(xiàn)通用化的難題,RX23E-A有比較好的解決方案,下面進(jìn)行介紹。
示例1
壓力表和溫度計(jì)
第一個(gè)例子是溫度計(jì)和壓力計(jì)的通用化。
溫度和壓力是IA場(chǎng)景測(cè)量最多的物理量。特別是壓力計(jì),它還可以應(yīng)用于流量測(cè)量和電平測(cè)量,所以能夠在各種場(chǎng)景中使用。因此,不少廠商同時(shí)生產(chǎn)溫度計(jì)和壓力計(jì)。
溫度計(jì)和壓力計(jì)在處理微型傳感器信號(hào)方面是相同的,但它們需要不同的電路功能。
IA溫度計(jì)常用的溫度傳感器是熱電偶和熱電阻(RTD)。熱電阻還包括兩線制、三線制和四線制。
壓力計(jì)使用的壓力傳感器主要有電阻式、電容式、振動(dòng)式,其中電阻式是主流。RX23E-A可以測(cè)量的是主流的電阻式。根據(jù)制造方法的不同,電阻式主要有半導(dǎo)體電阻式、金屬電阻式和應(yīng)變電阻式,但在應(yīng)用電阻橋這一點(diǎn)上是相同的。
RX23E-A可幫助實(shí)現(xiàn)溫度計(jì)和壓力計(jì)的通用化,以兼容多種傳感器。RX23E-A配備了激勵(lì)電流源(IEXC)、偏置電壓產(chǎn)生電路(VBIAS)、參考緩沖器(RBUF)、低端開(kāi)關(guān)(LSW)等一系列溫度和壓力測(cè)量所需的功能。通過(guò)RX23E-A的這些功能可實(shí)現(xiàn)溫度計(jì)和壓力計(jì)的通用化,如下圖所示。
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示例2
便攜式傳感器和固定式傳感器
第二個(gè)例子是固定式傳感器和電池供電的便攜式傳感器的通用化。
電池供電的便攜式傳感器根據(jù)其應(yīng)用,要求低功耗。另一方面,與便攜式傳感器相比,固定式傳感器對(duì)精度和高速性能的要求往往更高。ADC和放大器的噪聲性能和高速性能與器件的電流消耗成正比。因此,在需要低功耗與需要高精度高速性能的情況下,通常使用不同的器件。
對(duì)于此類需求相反的固定式傳感器和便攜式傳感器通用化,RX23E-A可提供幫助。RX23E-A的ΔΣADC具有噪聲性能優(yōu)異的正常模式和低功耗性能優(yōu)異的低功率模式。正常模式的消耗電流約為1mA,而低功率模式下的正常模式消耗電流約為400uA。通過(guò)使用不同的低功率模式,可實(shí)現(xiàn)固定式傳感器和便攜式傳感器的通用化,如下圖所示:
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示例3
指示器與放大器內(nèi)置
傳感器的通用化
第三個(gè)例子是放大器內(nèi)置型傳感器和指示器的通用化。首先簡(jiǎn)要介紹一下放大器內(nèi)置型傳感器和指示器。
對(duì)于某些測(cè)量對(duì)象,例如在狹窄的地方或振動(dòng)較大的地方,安裝較大型傳感器可能很困難。在這種情況下,傳感器會(huì)被安裝在距離測(cè)量對(duì)象最近的位置,而指示器會(huì)被安裝在距離測(cè)量對(duì)象較遠(yuǎn)的位置。當(dāng)傳感器和指示器以這種方式組合使用時(shí),傳感器端和指示器端的配置可以分為以下兩種:
-
放大器分離型配置:傳感器端僅有傳感器元件或傳感器組件,相應(yīng)的信號(hào)處理全部在指示器端進(jìn)行;
-
放大器內(nèi)置型傳感器:傳感器端裝有信號(hào)調(diào)理器,傳感器端也能進(jìn)行信號(hào)處理。
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*1 此處的傳感器是指不包含電子電路的傳感器元件或傳感器組件。
放大器內(nèi)置型傳感器具有傳感器和信號(hào)調(diào)理器一體式結(jié)構(gòu),如右圖傳感器端所示。放大器分離型配置和放大器內(nèi)置型配置在很多情況下使用相同傳感器,所以要實(shí)現(xiàn)通用化是很正常的想法。
在通用化過(guò)程中,問(wèn)題是如何選擇安裝在放大器內(nèi)置型傳感器中的零件。放大器內(nèi)置型傳感器要求電子元件安裝在有限的狹小空間內(nèi)。理想條件是不僅配備運(yùn)算放大器等模擬元件,還配備數(shù)碼元件,可將數(shù)字化信號(hào)發(fā)送給指示器。通過(guò)發(fā)送數(shù)字化信號(hào),您不必再受到放大器分離型傳感器常見(jiàn)干擾噪聲問(wèn)題的困擾。但是,現(xiàn)實(shí)中由于空間限制,很多情況下只安裝最小限度的模擬元件,如運(yùn)算放大器。
RX23E-A可解決此類安裝空間問(wèn)題,并有助于實(shí)現(xiàn)通用化。RX23E-A將高精度24位ΔΣADC和MCU單片化到小型封裝中。因此,它可以作為放大器內(nèi)置型傳感器的信號(hào)調(diào)理器使用,也可以作為指示器的信號(hào)調(diào)理器和MCU使用。如此一來(lái),如下圖所示,通過(guò)使用RX23E-A,實(shí)現(xiàn)了指示器和放大器內(nèi)置型傳感器的通用化。
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以上介紹了3個(gè)示例。
通用化的困難之處在于商品化和差異化之間的平衡。通用化最終也會(huì)影響商品化,有可能無(wú)法靈活應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求。因此,在通用化過(guò)程中,我們希望選擇規(guī)格充足的元件,但過(guò)度規(guī)格化的元件可能會(huì)增加成本。在所有方面都達(dá)到平衡是非常困難的。RX23E-A提供了以下多種產(chǎn)品陣容,以靈活地滿足各類需求:
-
ΔΣADC的裝載數(shù):1 unit版,2 unit版
-
工作溫度范圍:-40℃到85℃,-40℃到105℃
-
Package:48針QFP,40針QFN
希望這些RX23E-A規(guī)格不僅能實(shí)現(xiàn)通用化,還能實(shí)現(xiàn)差異化。
1
END
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瑞薩電子 (TSE: 6723)
科技讓生活更輕松,致力于打造更安全、更智能、可持續(xù)發(fā)展的未來(lái)。作為全球微控制器供應(yīng)商,瑞薩電子融合了在嵌入式處理、模擬、電源及連接方面的專業(yè)知識(shí),提供完整的半導(dǎo)體解決方案。成功產(chǎn)品組合加速汽車、工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上市,賦能數(shù)十億聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備改善人們的工作和生活方式。
原文標(biāo)題:工程師說(shuō) | ?瑞薩設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化如何節(jié)省工業(yè)傳感設(shè)備的總成本
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