通常传感器接口电路

Universal Transducer Interface(UTI)

通用传感器接口电路

特性

*为各种型号的传感器提供接口电路:

容性器件铂电阻热敏电阻

电阻电桥电位差计

*测量多种传感器件

*单电源供电2.9V-5.5V,工作电流低于2.5mA

*分辨率可达14bits，线性可达13bits

*能够连续自动校准偏移量和增益误差

*兼容微处理器输出信号

*三态输出

*典型测量时间是10ms或100ms

*2路或3路或者4路测量方式

*所有传感器元件支持交流激励电压信号

*能够抑制50HZ~60HZ的交流干涉

*掉电模式

*DIL工作温度范围-40℃~85℃

*裸片工作温度范围是-40℃~180℃

应用

自动化领域工业领域和医疗领域

*容性标准感测

*位置感测

*角度感测

*精确温度测量（铂电阻，负温度系数）

*用于压力，力的测量的阻桥传感器

1. 概况描述

通用传感器接口电路(UTI)

通用传感器接口电路对于基于周期调制的低频测量应用是一个完整的模拟前端。传感器元件可以直接与UTI连接而不需要额外的电路，只需要一个与传感器相同型号的元件作为参考。通用传感器接口电路输出一个微控制器可兼容的周期调制信号。通用传感器接口电路可以为以下传感器提供接口：

*容性传感器0 - 2 pF, 0 -12 pF,范围最大为300 pF

*铂电阻Pt100, Pt1000

*热敏电阻1KΩ– 25KΩ

*电阻桥250 Ω - 10 kΩ最大不平衡为+/- 4% or +/- 0.25%

*电位计1kΩ- 50kΩ

*结合以上各条

通用传感器接口电路对于基于智能微控制器的系统来说是理想的应用。所有的数据都以微控制器可兼容的信号输出，这样既减少了连接线的数量也减少了绝缘系统中耦合器的需求量。如果想了解关于绝缘通用传感器接口电路的应用，请参考我们网页支持中心中的相关应用注意事项。此完整系统对于漂移误差和增益误差持续的自校准表现在采用三信号技术。低频干扰被高级截波技术消除。而通过设置四位的二进制模式码则可以选择十六种操作模式。

原理框图

2．引脚说明

UTI可以采用16脚的塑料双列直插封装（DIP），也可以采用18脚的小外形封装（SOIC）。图一给出了这两种封装形式的外形图。引脚的功能在表一中列出。

图一

表一

3.最大绝对额定值

电源电压-0.3V —+7V

电源电流（除去连接传感器的）3mA (电压为5V时) 功率消耗21mW

功率消耗（掉电模式下）7μW

输出电压-0.3v—v DD+0.3V

驱动电流输出8mA

阻抗输出60Ω

输入电压-0.3v—v DD+0.3V

每个引脚的输入电流±20mA

ESD 额定电压 >4000V

存储温度范围-65℃—150℃

工作温度范围-40℃—+85℃

铅温（焊料，10sec）+300℃

4.总说明书

4.0 功能说明

4.1 输出

UTI 输出的是可被微控制器兼容的周期性调制信号并且由激励信号来驱动传感元器件。表三给出了一些UTI的输出规格。由于所有的UTI信息都是以一位数字信号的形式给出，因此只需要四根线就可以形成一个通用绝缘前端。如果需要更多关于UTI绝缘应用的信息，请访问我们的网站查阅相关技术资料。

表3

4.2 模拟信号输入

各种传感器元件可以与UTI的输入端直接相连。传感器与UTI的各种连接方式在第8节有详细介绍。表4列出了UTI的一些输入规格说明.

参数值单位条件/注释

输入电容20 pF

A与B C D E F 之间的电容泄漏30×10-3 pF DIP 封装

衰减程度 50/60Hz 60 dB

4.3控制信号

在4.1节中介绍到UTI有16种工作模式，这些模式由SEL1 SEL2 SEL3和SEL4四个选择引脚组合而成。在表2中，“1”表示连接高电压“0“表示接地。还可以实现一些特殊的功能，比如快/慢模式和掉电模式，分别由SF和PD设置。

SF引脚是用来设置测量速度。当SF=1时，UTI工作在快速模式，在这种模式下输出信号的一个完整周期的时间是10ms。当SF=0时，UTI工作在慢速模式，输出信号的周期时间是100ms

PD引脚在UTI中是用来设置掉电模式。当PD=0，UTI处于掉电模式，输出点被浮置（高阻态）.这样可以将几个UTI的输出接在同一条输出线上，输出的仅仅是被选择的那个信号。（PD=1）

CML引脚总是接地的（除了在CMUX模式下）。在CMUX模式下，CML引脚用来选择测量范围。这些范围分别是0 - 2 pF (CML = 0)和0 - 12 pF (CML = 1)。

不支持浮置输入，除非有规定。

在下一节，将详细介绍UTI的所有工作模式。这些模式的名称和表2是的一样的。在这节中，CML=0和 SF=0除非另有规定。要详细说明的重要参数是：

* 精确度

* 分辨率

* 状态数量

* 各种状态中的指定信号

5.一些传感器测量的理论

5.1关于三信号技术和校正

三信号技术是一种消除线性系统中的未知偏移和增益的影响的技术.为了应用这种技术,除传感器测量值的信号之外,另外两个参考信号必须基于同样的测量标准.假设系统有这样一个线性函数:

我们给系统赋予3个不同的输入值:

这三种标准的信号输出值是:

然后计算得: