Aislamiento de una entrada analógica mediante ADC/DAC

Estoy buscando aislar una entrada analógica proveniente de un equipo de campo y conectarla a un módulo de entrada analógica de PLC. La entrada será del rango de 4-20mA (1-5V).

Hay algunas formas de abordar esto, pero actualmente estoy buscando la solución como se ve a continuación:

Solución propuesta para el aislamiento de entradas analógicas

ADC y DAC se proponen como Microchip MCP3221 y MCP4725 respectivamente.

Un aislador digital ocuparía menos espacio que un optoaislador con los componentes que lo acompañan y proporcionaría un rendimiento mucho mayor. Los posibles componentes incluyen TI ISO7420FEDR y Analog Devices ADUM1200ARZ .

Ahora para la pregunta real! Mantener ambos lados aislados es bastante vital y me pregunto cómo afectará esto a la vinculación de ADC y DAC.

Supongo que puedo enviar la línea de datos (SDA) a través del aislador digital, pero para sincronizar el ADC y el DAC necesitarían una señal de reloj común. ¿Sería una mala idea enviar el reloj sobre el aislador digital? Si el aislador digital fuera muchas veces más rápido que el reloj, ¿tendría un efecto insignificante en términos de retraso?

Falta información:

  • No vinculado a I2C, SPI también sería apropiado
  • Aislamiento a un mínimo de 2.5kV
  • El ADC se alimentará en el lado 'sucio' para que haya un aislamiento completo, solo las señales de control de datos/conversión deben pasar a través de la barrera de aislamiento.
  • La resolución debe estar entre 10 y 16 bits, no se requiere ningún valor específico
  • El rendimiento de conversión de alrededor de 100 ksps sería suficiente
¿Cuánto aislamiento? es decir, qué voltajes independientes debe poder soportar. No puede ser demasiado, ya que debe suministrar energía al ADC, que presumiblemente estará más cerca de la fuente de alimentación del DAC que la señal original. Tasa de señalización? ¿profundidad de bits? Etc. etc. le falta información muy clave aquí.
Tenga en cuenta que si su "aislador digital" es un dispositivo muestreado que introduce fluctuaciones, puede introducir ruido en la conversión de dispositivos donde está controlado por el reloj de datos, aunque tal vez no sea suficiente para su aplicación. ¿Ha considerado usar convertidores de voltaje a frecuencia y de frecuencia a voltaje?
Puede consultar este enlace, hice una pregunta similar hace unos 9 meses. electronics.stackexchange.com/questions/84091/…

Respuestas (2)

Francamente, las interfaces SPI son más adecuadas para el aislamiento que las I2C. Puede configurar el reloj maestro en una frecuencia en la que el tiempo funcione de manera confiable. I2C es un bus bidireccional que hace que el aislamiento sea una molestia.

Si insiste en usar I2C aislado, AN-913 de Analog Devices es una nota de aplicación que ilustra cómo:

Si necesitara un aislador de señal analógica como este, elegiría un ADC de salida en serie que pudiera funcionar continuamente, posiblemente desde un generador de reloj local que también generara un pulso de conversión. El resultado que me gustaría obtener es: -

< Conversión de 12 bits >< Espacio >< Conversión de 12 bits >< Espacio >< Conversión de 12 bits >

Esto podría transmitirse a través de un acoplador magnético simple (como en muchos de los dispositivos de aislamiento ADI) y podría decodificar el flujo en serie usando la "brecha" como los bits de parada en un flujo en serie asíncrono con un microprocesador pequeño y económico. Esto luego alimentaría un DAC.

Creo que tratar de hacerlo sin un micro control del DAC podría tener problemas. Al menos comience con una metodología que tenga posibilidades de funcionar y se modifique fácilmente para adaptarse a diferentes ADC y DAC.

También me interesaría que la parte aislada del ADC maneje un cable de longitud decente para que la parte del DAC pueda colocarse a cierta distancia; esto le permitiría digitalizar en la fuente en lugar de degradar la señal analógica transmitiéndola al "convertidor". ".

Solo algunas ideas.

Supongo que el microprocesador solo necesitaría la funcionalidad más básica para controlar la conversión, por lo que definitivamente es una opción. Haría esto mucho más fácil, pero el requisito de una huella muy pequeña significa que el recuento de IC debe mantenerse bastante bajo. Sin embargo, definitivamente es algo a tener en cuenta.
@JoshGreen1, se sorprendería de lo que se puede meter en un lugar pequeño: mi empresa fabrica un módulo DAQ de 16 canales, 16 bits y 200 kSps que transmite en serie hasta 300 m y mide 4 "x 1" x 0,5 "
Aislamiento de una entrada analógica mediante ADC/DAC
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