TDC – Time to Digital Converter ВЦП – Время-цифровой преобразователь
Усовершенствованные современные KMOП технологии позволили компании Acam разработать и изготовить для промышленного производства однокристальные полностью цифровые микросхемы время-цифровых преобразователей (ВЦП). Высокая точность измерений вплоть до 16 пС в комбинации с широким динамическим диапазоном до 30 разрядов, ультранизкое энергопотребление и небольшая цена открыли новые рынки для ВЦП: ультразвуковые измерители скорости жидкости (расходомеры) для промышленных и бытовых применений, измерители тепла для систем водяного отопления и распределения, ультразвуковые измерители плотности, толщины твёрдых материалов, лазерные дальномеры и многое другое.
TDC-GP1 – универсальный 2-х канальный ВЦП высокого класса с параллельным интерфейсом для промышленных применений и научных приборов.TDC-GP2 – универсальный двухканальный время-цифровой преобразователь с последовательным интерфейсом адаптированный по цене и производительности к серийным промышленным и бытовым приборам.TDC-GPX – высокого класса ВЦП для научных приборов  TDC-GP1 – универсальный 2-х канальный ВЦП высокого класса с параллельным интерфейсом для промышленных применений и научных приборов.
Это завершённое многофункциональное и широкодиапазонное устройство хорошо подходит как для промышленных приложений, так и для научных исследований. TDC-GP1 может работать в нескольких режимах измерения, устанавливаемых с использованием программного обеспечения.
Сферы применения: системы позиционирования основанные на измерениях прохождения лазерных или ультразвуковых волн в различных средах, датчики основанные на конденсаторном, резистивном или индуктивном методах преобразования, экспериментальные лабораторные установки в ядерной физике и физике высоких энергий.
Коммуникации с процессором осуществляются через 8-битный интерфейс (8-бит данные, 4-бит адресация, WRN, RDN, CSN, ALE – управляющие сигналы), что обеспечивает простое соединение с большинством из стандартных микропроцессоров. Питание в диапазоне от 2,7В до 5,5В обеспечивает совместимость с различными внешними конструкциями. Потребление несколько мкА позволяет работать от батареек и аккумуляторов.
GP1 имеет два канала измерения с базовым разрешением 15 бит. Оба канала отрабатывают общий «Старт» и до четырёх «Стоп» команд. Не только интервалы между Старт и Стоп командами могут быть измерены, но и между Стоп командами относительно друг друга. Таким образом, восемь различных событий могут быть измерены. Максимальное разрешение может быть достигнуто при сравнении событий поступивших на различные каналы. Двухканальное измерение позволяет измерять фазовые сдвиги между импульсами в том числе и отрицательные. Преимуществом является и предварительный делитель, позволяющий расширять диапазон измерений.
Основные свойства:· 2 канала измерений с разрешением до 250 пс, одноканальное измерение с разрешением 125 пс
· 4 события на канал измерения, возможность непрерывной работы без фиксации событий
· два диапазона измерений от 3нс до 7,6 мкс и от 60 нс до 200 мс
· 8 событий друг относительно друга могут быть измерены
· разрешение между событиями 20 нс, если второе событие пришло раньше 20 нс, оно игнорируется
· порты для измерения сопротивлений, индуктивностей и ёмкостей
· подстройка чувствительности по фронту измеряемого импульса
· 16-битный АЛУ обеспечивает 24-битное разрешение при использовании специальных преобразований
· диапазон опорных частот от 500 КГц до 35 МГц
· 8-ми битный параллельный интерфейс
· напряжение питания +2,7В - +5,5В
· корпус 44-TQFP
Скачать документацию на TDC-GP1.
 TDC-GP2 – универсальный двухканальный время-цифровой преобразователь с последовательным интерфейсом адаптированный по цене и производительности к серийным промышленным и бытовым приборам со специальными функциями для ультразвуковых измерителей скорости потоков жидкости (расходомеров), тепла, плотности.
Измерительный диапазон 1- 2 канала с разрешением 50 псек квадратичного
- измерительный диапазон от 3,5 нс до 1,8 мкс
- 4 –ре события могут быть измерены друг относительно друга
- генератор до 15-ти импульсов с программируемой фазой
- 4-ре порта измерения температуры для 16-ти битных измерений
- блок калибровки
- фиксация по фронту или спаду
- 1МГц скорость передачи данных
- 4-х проводный SPI интерфейс
- управляющие напряжения от 1,8 В до 5,5 В
- напряжение питания от 1,8 В до 3,6 В
- типовой ток потребления 5 мка
- рабочий температурный диапазон от -40С до +125С
- корпус QFN-32
Структурная схема измерителя расхода тепла с подключением к трубопроводу:
Скачать документацию на TDC-GP2
Оценочный набор ультразвукового расходомера Оценочный набор ультразвукового стационарного измерителя параметров потока жидкости времяпролётным методом с использованием микросхемы TDC-GP2 производства Acam.ПредставлениеТехнологии ультразвукового измерения потоков обеспечивают бесконтактный метод измерения без использования движущихся измерительных частей.
Реальная скорость потока рассчитывается от разности времени прохождения звуковых волн движущихся против потока движущейся среды и в одном направлении с потоком. Разностное время при этом очень маленькое, особенно при использовании небольших по размеру измерительных модулей (spoolpiece). Поэтому разработчики электронной техники ищут реализации электронной техники, способной обеспечить измерение временных интервалов с разрешением в десятки пикосекунд для обработки принимаемых информационных импульсов. Кроме того, так как разность временных интервалов очень мала, важно учитывать все аспекты искажений и задержек сигналов, возникающих в акустическом генераторе, в схемах обработки информационного сигнала и конечно в самом измерительном модуле spoolpiece.
На помощь разработчикам в этом случае приходят последние достижения микроэлектроники. Специально разработанная компанией Acam микросхема TDC-GP2 время-цифрового преобразователя имеет как достаточную точность измерения длительностей импульсов, так и все необходимые функции для создания компактного измерителя потоков: выводы стартов, пусков, каналы измерения температуры и последовательный интерфейс.
То что ранее разработчики конструировали на различных и дорогостоящих, так называемых «рассыпных элементах», теперь можно приобрести в одном корпусе с продуманными и согласованными со специалистами по измерению потоков свойствами.
Принципиальная схема автономного измерителя потоков жидкостей и газов может быть сконструирована практически из двух микросхем: TDC-GP2 и микроконтроллера.
Описание оценочного набора:На рисунке приведён пример реализации электронного модуля измерителя потоков жидкостей, который отличается не только простотой конструкции, но и уникальными параметрами по точности, энергопотреблению и коммуникативным возможностям.
 В комплекта оценочного набора входит всё необходимое для тестирования потенциальных свойств разработки ультразвукового расходомера жидкости: электронная плата с микропроцессором серии MSP430, производства Texas Instruments и время-цифровым преобразователем TDC-GP2 производства Acam, измерительный модуль spoolpiece, акустические генераторы, термодатчики PT1000\PT500, соединительные провода, в том числе и к компьютеру и источник питания.
Прибор способен работать в автономном режиме и записывать во встроенную память информацию о параметрах потока проходящего через spoolpice. Дисплей показывает разницу времён, время прохода сигнала по потоку и против потока, скорость звука, скорость потока и температуру.
Использую подсоединение к компьютеру, можно эти данные отображать на экране в режиме реального времени, строить диаграммы, записывать на носители, загружать и сохранять конфигурацию изделия.
Входящий в комплект измерительный модуль spoolpiece с рабочим диаметром 8 мм предназначен для потоков со скоростью от 0,2 до 15 литров в минуту.
Особенностью прибора с использованием TDC-GP2 является также очень низкое энергопотребление, обусловленное технологией производства этой микросхемы. Установленной литиевой батарейки хватает на время автономной работы до 10 лет.
Работа в автономном режимеВ автономном режиме прибор может работать в 8 режимах. Нажимая на кнопку выбора режима можно отображать на встроенном дисплее:.
Mode 1: Разница времён относительно потока tup-tdown [нс]
Mode 2: tup [мкС]
Mode 3: tdown [мкС]
Mode 4: Скорость звука в среде (вода) [м/сек]
Mode 5: Скорость потока [л/мин]
Mode 6: Температура 1 [°C]
Mode 7: Температура 2 [°C]
Mode 8: Режим выключенной мощности
Работа с персональным компьютером:Используя последовательный интерфейс можно визуализировать все измеряемые параметры на компьютере. Значения time up, time down или time difference отображаются с помощью специальной оболочки под Windows в виде диаграмм и файлов.
Изменяя инструментальные параметры прибора (это касается параметров TDC-GP2), возможно изменять количество измерительных циклов, частоту и другое. Параметры с температурных датчиков постоянно отображаются на двух цифровых окнах дисплеях.
Коммуникационный последовательный протокол использует режим 19200 бод, если коммуникационный протокол не инициализируется, то прибор автоматически переходит в режим выключенной мощности.
Спецификация прибора- Питание - 3,3 В (от 2,5 В до 3,6 В)
- от внешнего источника питания
- от линии RS-232
- от батарейки
Ток потребления:Нет работы, только MSP430 в режиме power down – 1 мкА
Активный дисплей, MSP430 в режиме power down – 7 мкА
Измерение, тактовая частота 2,5 МГц,
100 измерений в секунду, без температурных измерений - 1,14 мА
60 измерений в секунду, с двумя температурными измерениями - 1,27 мА
1 измерение в секунду, температурное измерение – 20 мкА
Рабочий диаметр spoolpiece 8 мм, материал – твёрдый пластик
Скачать документацию на оценочный набор компании ультразвукового расходомера.
 TDC-GPX – высокого класса ВЦП для научных приборов, в котором сочетаются повышенное разрешение измерения длительности события, повышенное разрешение между событиями и широкий диапазон измерений. Типичное применение лазерные сканеры и спектрометры. Корпус 100TQFP, питание +3 В.
Основные свойства:I-режим· 8 каналов с разрешением 75 пс
· LVTTL входы упрощают сопряжение с формирователями импульсов событий
· 5,6 нс разрешение между двумя событиями с обработкой 32 событий
· до 178 МГц образцовые частоты
· срабатывание по фронту или спаду импульса
· возможность непрерывного режима измерений
· 10 МГц поступление событий на канал
· 80 МГц поступление событий на чип G-режим· 2 канала с разрешением 38 пс
· LVTTL входы упрощают сопряжение с формирователями импульсов событий
· Измерительный диапазон от 0 нс до 65 мкс
· 5,6 нс разрешение между двумя событиями с обработкой 32 событий
· до 178 МГц образцовые частоты
· минимальная ширина импульса 1,2 нс
· срабатывание по фронту и спаду
· упрощённый режим без АЛУ с трансляцией необработанных данных измерений на выходы
· 20 МГц поступление событий на канал
· 40 МГц поступление событий на чип
R-режим· 2 канала с разрешением 25 пс
· дифференциальные LVPECL входы упрощают сопряжение с формирователями импульсов событий
· Измерительный диапазон от 0 мкс до 40 мкс
· 5,6 нс разрешение между двумя событиями с обработкой 32 событий
· до 178 МГц образцовые частоты
· срабатывание по фронту или спаду
· упрощённый режим без АЛУ с трансляцией необработанных данных измерений на выходы
· 40 МГц поступление событий на канал
· 80 МГц поступление событий на чип
Скачать документацию на TDC-GPX.
|
TDC - для ультразвуковых расходомеров
