JAJSPS6 february   2023 TDC1000-Q1

PRODUCTION DATA  

  1. 1 特長
  2. 2 アプリケーション
  3. 3 概要
  4. 4 改訂履歴
  5. 5 ピン構成および機能
  6. 6 仕様
    1. 6.1 絶対最大定格
    2. 6.2 ESD 定格
    3. 6.3 推奨動作条件
    4. 6.4 熱に関する情報 #GUID-85677192-3B04-4958-89B0-56EA7EB89E00/APPNOTE_SPRA953
    5. 6.5 電気的特性
    6. 6.6 タイミング要件
    7. 6.7 スイッチング特性
    8. 6.8 代表的特性
  7. 7 パラメータ測定情報
  8. 8 詳細説明
    1. 8.1 概要
    2. 8.2 機能ブロック図
    3. 8.3 機能説明
      1. 8.3.1 トランスミッタの信号パス
      2. 8.3.2 レシーバ信号パス
      3. 8.3.3 低ノイズ・アンプ (LNA)
      4. 8.3.4 プログラマブル・ゲイン・アンプ (PGA)
      5. 8.3.5 レシーバ・フィルタ
      6. 8.3.6 STOP パルス生成用のコンパレータ
        1. 8.3.6.1 スレッショルド検出器と DAC
        2. 8.3.6.2 ゼロクロス検出コンパレータ
        3. 8.3.6.3 イベント・マネージャ
      7. 8.3.7 同相バッファ (VCOM)
      8. 8.3.8 温度センサ
        1. 8.3.8.1 複数の RTD による温度測定
        2. 8.3.8.2 単一の RTD による温度測定
    4. 8.4 デバイスの機能モード
      1. 8.4.1 TOF 測定モード
        1. 8.4.1.1 モード 0
        2. 8.4.1.2 モード 1
        3. 8.4.1.3 モード 2
      2. 8.4.2 ステート・マシン
      3. 8.4.3 送信動作
        1. 8.4.3.1 送信パルスのカウント
        2. 8.4.3.2 TX の 180°パルス・シフト
        3. 8.4.3.3 トランスミッタのダンピング
      4. 8.4.4 RECEIVE 動作
        1. 8.4.4.1 シングル・エコー受信モード
        2. 8.4.4.2 マルチ・エコー受信モード
      5. 8.4.5 タイミング
        1. 8.4.5.1 タイミング制御と周波数スケーリング (CLKIN)
        2. 8.4.5.2 TX/RX 測定のシーケンスとタイミング
      6. 8.4.6 TOF (飛行時間) 制御
        1. 8.4.6.1 短い TOF 測定
        2. 8.4.6.2 標準 TOF 測定
        3. 8.4.6.3 パワー・ブランキングを使用する標準 TOF 測定
        4. 8.4.6.4 同相リファレンス電圧のセトリング・タイム
        5. 8.4.6.5 TOF 測定のインターバル
      7. 8.4.7 平均化とチャネル選択
      8. 8.4.8 エラー報告
    5. 8.5 プログラミング
      1. 8.5.1 シリアル・ペリフェラル・インターフェイス (SPI)
        1. 8.5.1.1 チップ・セレクト・バー (CSB)
        2. 8.5.1.2 シリアル・クロック (SCLK)
        3. 8.5.1.3 シリアル・データ入力 (SDI)
        4. 8.5.1.4 シリアル・データ出力 (SDO)
    6. 8.6 レジスタ・マップ
  9. 9 アプリケーションと実装
    1. 9.1 アプリケーション情報
    2. 9.2 代表的なアプリケーション
      1. 9.2.1 液位と液体の識別の測定
        1. 9.2.1.1 設計要件
        2. 9.2.1.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.1.2.1 液位測定
          2. 9.2.1.2.2 液体識別
        3. 9.2.1.3 アプリケーション曲線
      2. 9.2.2 水流量測定
        1. 9.2.2.1 設計要件
        2. 9.2.2.2 詳細な設計手順
          1. 9.2.2.2.1 規制と精度
          2. 9.2.2.2.2 超音波流量計での伝搬時間差方式
          3. 9.2.2.2.3 ΔTOF の精度要件の計算
          4. 9.2.2.2.4 動作
        3. 9.2.2.3 アプリケーション曲線
    3. 9.3 電源に関する推奨事項
    4. 9.4 レイアウト
      1. 9.4.1 レイアウトのガイドライン
      2. 9.4.2 レイアウト例
  10. 10デバイスおよびドキュメントのサポート
    1. 10.1 デバイスのサポート
      1. 10.1.1 開発サポート
    2. 10.2 ドキュメントの更新通知を受け取る方法
    3. 10.3 サポート・リソース
    4. 10.4 商標
    5. 10.5 静電気放電に関する注意事項
    6. 10.6 用語集
  11. 11メカニカル、パッケージ、および注文情報
9.2.1.2.1 液位測定

液位検出アプリケーションでは、液体を通過する音波の飛行時間 (TOF) の合計を測定します。トランスデューサ B から送信されるパルスは、通常は液体の底面から表面まで通過します。液体と空気の間に不連続性があるため、反射波が発生し、トランスデューサ B に戻ります。

測定サイクルの開始時に、トランスデューサは AFE の送信チャネルに接続され、送信バーストによってトランスデューサが磁場を発生し、超音波が生成されます。TX バーストと同期して、TDC1000-Q1 で START パルスが生成され、測定の開始を示します。送信の完了後、デバイスの構成によっては、トランスデューサは AFE の受信チャネルに接続されます。

有効なエコーを受信すると、TDC1000-Q1 は STOP パルスを生成します。デバイスは、複数のSTOP パルスを生成するようレジスタで構成できます。START 信号と STOP 信号との時間を比較して、TOF を判定します。

次の式を使用して液位を判定できます。

式 6. GUID-5D27C63F-1B1C-40FA-BB07-103E94F13886-low.gif

ここで

  • d は、メートル (m) 単位の液位です
  • TOF は秒 (s) 単位の飛行時間です
  • c は液体内の音速で、単位はメートル/秒 (m/s) です
GUID-023E9E10-B638-4A2F-A9F9-4402AAF73135-low.gif図 9-2 液位測定での送信パルスと受信パルスとの関係

液位測定には、分解能と範囲 (最大高さ) という 2 つの主な基準があります。1mm～2mm の分解能精度は実現可能ですが、タンクの振動によって表面のミリ単位の波が発生するなど、環境の揺動があるため、実用的ではありません。1m までの範囲は、VDD レベルの励起パルスを使用して測定できますが、これより距離が長くなると、表面の揺動や、信号の損失があるため、エコーを確実に受信することが困難になります。機械的手段 (レベル・ガイド・チューブ) または電子的手段 (TX パルスをより高い電圧にレベル・シフトする方法) を使用して、より高い液位の測定の受信が可能です。TIDA-00322 を参照してください。