von Christoph Kleye, Fa. HY-LINE Sensor-Tec Vertriebs GmbH

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Mit dem Sensor Interface IC Familie XE8000 der Fa. XEMICS (Vertrieb Fa. HY-LINE Sensor-Tec Vertriebs GmbH) steht ein Sensor-Interface IC zur Verfügung, mit dem Produktanpassungen (Kundenwünsche) unter Verwendung einer Basis-Hardware leicht möglich sind.

Die Anpassung der unterschiedlichen Sensorsignale (Halbleitersensoren, Piezoresistive Sensoren oder DMS Stahlsensoren) werden durch die elektronische Gain- und Offsettrimmung des ZoomingADC™ während der Produktion an den integrierten 16 Bit AD-Wandler optimal angepaßt.

Die On-Chip MTP RISC CPU erlaubt eine Linearisierung des Sensors. Die Hardware kann also in großen Produktionslosen hergestellt werden, wobei eine Variantenanpassung bzw. kundenspezifische Änderung einfach per Software in das Sensor Interface IC geladen wird.

Das Sensorinterface XE88LC01 der Fa. XEMICS erfüllt wünschenswerte Anforderungen wie sehr hohe Auflösung des Sensorsignals, geringsten Stromverbrauch (ermöglicht Batteriebetrieb).

Des weiteren hat das Sensorinterface die folgenden Leistungsmerkmale:

• 16 + 10Bit ZoomingADC™
  • automatischer Offset-Abgleich und Gain-Trimmung (ein Meßvorgang Kalibrierung)
  • sehr geringes Eingangsrauschen
  • 16Bit programmierbarer AD-Wandler
  • bis zu 7 Sensoren direkt anschließbar
  • 16Bit programmierbarer DA-Wandler
• On Chip MTP RISC CPU mit UART
• Ultra Low-Power und Ultra Low-Voltage Operation

Der Drucksensor fi-cell2000 kann direkt an den ZoomingADC™ des Sensor-interface angeschlossen werden (Bild 3). Der ZoomingADC™ besteht aus einer analogen Differenzverstärkerstufe und einem 16 Bit ADC. Das Sensor-Signal wird mit dem Differenzverstärker verstärkt, wobei gleichzeitig der Offset des Sensors angepaßt wird (Bild 2).

Die analoge Verstärkerstruktur ermöglicht eine elektronisch anpassbare Verstärkung sowie Nullabgleich des Sensorsignals, so dass nur der interessante Bereich am Eingang des ADC anliegt. Der Verstärkungsfaktor kann von 1 bis 1000 in 1% Schritten eingestellt werden.

Die Wandlerzeit ist abhängig von der eingestellten Auflösung und beträgt zwischen 75 µs für die 8-Bit-, 500 µs für die 14-Bit- oder 1 ms für 16 Bit-Auflösung. Die 8/22-Bit RISC CPU führt alle Instruktionen in nur einem Clock-Cycle durch. Mit der Ultra Low-Power und Ultra Low-Voltage Architektur (2,4 bis 5,5 V Versorgungsspannung) eignet sich der XE8805 besonders gut für den Batteriebetrieb.

Durch die Integration

1. des ZoomingADC™

2. der On-Chip MTP RISC CPU

3. und des 16Bit DAC

kann die Kalibrierung nach der kompletten Vormontage des Sensorsystems erfolgen. Die Sensordaten für den Nullpunkt und den Fullscale werden über den ZoomingADC™ erfasst und an einen Rechner übermittelt. Die errechneten Verstärkungsparameter sowie die Parameter zur Korrektur des Ausgangssignals werden zum Systemabgleich verwendet. Da die Kalibrierung mit nur einem Messvorgang abgeschlossen ist, wird der Abgleich- bzw. Justageaufwand um bis zu 75% gesenkt. Eine Neujustierung bzw. Neukalibrierung ist jederzeit möglich.

Das Sensor-Interface IC's Familie XE80000 eignet sich ideal, um eine kleine kompakte Hardware zu realisieren, die die gewünschten Anforderungen ohne große externe Beschaltungen umsetzt. Durch den ZoomingADC™ gibt es keine analogen Bedienelemente. Die Kalibrierung erfolgt elektronisch mit nur einem Messvorgang. Sämtliche Einstellungen können über eine Parametriersoftware erfolgen. Damit erhält der Anwender eine lückenlose Dokumentation der Parametrierung mit der Möglichkeit, unterschiedliche Parametersätze oder Softwareversionen zu laden. Mit nur einer Hardware kann flexibel und kostengünstig auf Kundenwünsche eingegangen werden.