通用模拟输入是工厂自动化普遍使用的单元电路，灵活测量模拟电压/电流信号以及RTD、TC成为组装过程中不可或缺的功能。工业4.0在工业结构、分布试管理、智能化控制方面带来了巨大变化，其高度可配置性、高度模块化整合，使得传感器输入量剧增。如何在超小尺寸的PLC模块内构建通用的模拟信号和温度测量成为工业4.0的关键。为满足工业客户的这一需求，我们以Maxim的高精度ADC为核心，分别设计了多通道的通用电压/电流输入和RTD、TC输入参考设计，以帮助用户快速实现产品升级。

MAXREFDES1154：4通道通用温度测量(TC&RTD)方案

MAXREFDES1154是Maxim通用模拟输入板卡之一，四个通道可分别配置成RTD(阻值小于4kΩ)、热电偶输入，提供电源和数据隔离。整个板卡尺寸为5.1cm x 9.1cm，板上安装了STM32微处理器和模拟前端，低功耗、24位ADC MAX11410实现精确的传感器测温。系统典型功耗低于300mW，适合任何高精度温度测量应用。电路原理框图如图1所示。

图1. MAXREFDES1154参考设计框图

MAXREFDES1154 measurement error @25°C (PT100/PT1000)

表1. MAXREFDES1154供电需求

固件可执行校准和采样指令，并通过虚拟COM口批量读取采样数据。提供完整的源程序，帮助用户加快设计进程。并可基于当前设计进行修改，以满足用户新的设计需求。注：STM32和FTDI由USB供电

图2. MAXREFDES1154输入配置

MAXREFDES1152：4通道、通用模拟电压/电流输入

MAXREFDES1152支持4路模拟电压(0-10V)、模拟电流(0-20mA)输入，以及2线、3线、4线制传感器测量。提供电源和数据(2.75kVRMS)隔离。板卡模拟前端由超摆幅模拟开关、精密运放以及24位ADC(MAX11270)组成，通过STM32F1微控制器实现电压/电流及传感器输入配制与切换、采样及数据收集。ADC采样数据存储在内部SRAM，用户通过终端程序读取采样数据或执行系统校准，并可利用第三方软件进行数据分析。所有控制信号通过MAX7317 SPI-GPIO扩展器发送，MAX7317与MAX11270 ADC共用SPI接口。整块板卡尺寸为5cmx10.6cm，功耗低于500mW。适用于工业PLC等任何高精度测量应用。原理框图如图3、图4所示。

图3. MAXREFDES1152原理框图

图4. MAXREFDES1152模拟通道框图

表2. MAXREFDES1152供电需求

注：STM32和FTDI由USB供电

图5. 输入配置

MAXREFDES1152电压测量误差曲线，FLUKE 725S输出0V—10V电压@25°C

MAXREFDES1152电流测量误差曲线，FLUKE 725S输出0mA—20mA@25°C