Ochranný obvod pro A/D převodník

Abstract

Diplomová práce se zabývá návrhem a realizací ochranného obvodu pro analogově digitální převodník (ADC) v aplikaci měření časového průběhu signálu svařovacího napětí u svařovací technologie CMT. Cílem je vytvoření měřicího rozhraní mezi zdrojem signálu a ADC, které poskytuje převod napěťových úrovní a filtruje žádané frekvenční spektrum. Také poskytuje přepěťovou ochranu ADC, eliminuje negativní vlivy přepěťových špiček v signálu, které jsou způsobené spínáním výkonových tranzistorů ve zdroji signálu. Zároveň obvod nabízí variabilní velikost vstupního rozsahu pro zvýšení rozlišení a optimální využití rozsahu ADC, které je řízené mikrokontrolerem (MCU) s vlastním programem. Správnost návrhu je ověřena simulací obvodu v simulačním programu pro elektrické obvody. Pro účely konfigurace parametrů ochranného obvodu s MCU je vytvořena obslužná aplikace pro nadřazený systém, který komunikuje s MCU pomocí sériového rozhraní.

This Master’s thesis presents the design and implementation of a signal conditioning and protection analog interface for an AD converter (ADC), optimized for measuring welding voltage waveforms in CMT welding technology. The focus is on development of a measurement interface between the signal source and the ADC that provides voltage level attenuation and filters the wanted frequency spectrum. It also provides overvoltage protection for the ADC, eliminating the negative effects of transient voltage spikes caused by power transistor switching within the signal source. The circuit also offers a variable input range to utilize full resolution of the ADC's range, controlled by a microcontroller (MCU) running custom made firmware, which handles gain switching based on a custom control algorithm for welding phase synchronization via digital signal. MCU also communicates with a custom PC program via a proprietary serial protocol.