Article header 130653  1

CN0428 水質測定システム: ADI社の便利な実用回路

Circuits from the Lab ®リファレンス・デザインとは

アナログ・デバイセズ (ADI社) の Circuits from the Lab ®リファレンス・デザインは、アナログ・デバイセズの熟練エンジニアが、さまざまな分野の最終製品を目指して作り込んだ基板、レイアウトも含む全ての設計情報、ソフトウェアなどはもちろん、性能評価リポートも含んだソリューションです。

Circuits from the Lab (CFTL) は、まるで自社で試作した基板と評価レポートのように、お客様のプロジェクトの性能検討、時間/コストの低減に貢献します。

Circuits from the Lab リファレンス・デザインでは、以下の資料を提供しています。

  • 性能評価も含む包括的なドキュメント
  • BOM、ガーバーデータを含む全ての設計データ、およびソフトウェア
  • 出荷時テスト済みのハードウェア

この記事では水質測定システムのリファレンス・デザインをご紹介します。

CN0428 水質測定システムの特長

pHなどの液体分析測定のための電気化学方式の検出には、センサごとにアナログ・フロントエンドの設計が必要です。一方で、マーケットでリアルタイムで複数のパラメータの情報を取得するニーズが高まっています。

CN0428 水質測定システムは、センサに設置するのに必要なサイズ、コスト、および電力を満たす完全な測定プラットフォームです。この回路は、センサの背面に実装するのに十分に小さいサイズで、さまざまなセンサタイプで動作します。また、一次測定の信頼性を向上させる統合測定機能を利用できます。さらに、この回路には、システムのメンテナンスコストを削減することができる状態チェックを実行する機能もあります。

この記事では、CN0428 水質測定システムの以下の3つの大きな特長について解説します。


  1. インターポーザボードにより、最大4つのセンサで測定が可能
  2. ファームウェア選択による複数の電気化学パラメータの測定が可能
  3. 電気化学センサ向けに集積化された高精度アナログフロントエンド内蔵マイコンを使用

1. インターポーザボードにより、最大4つのシールドで複数のパラメータ測定が可能

CN0428 水質測定システムは以下の基板で構成されます。

  • EVAL-CN0428-EBZ:センサボード
  • EVAL-M355-ARDZ-INT:Arduino互換のインターポーザ
  • EVAL-ADICUP3029:Arduino互換のフォーム・ファクタ

EVAL-M355-ARDZ-INTには最大で4つのセンサボードを同時に動作させることが出来ます。

EVAL-ADICUP3029はADI社のArm® Cortex®-M3の超低消費電力マイコンADuCM3029とオープンソースの Eclipse ベースの開発環境であるCrossCore Embedded Studioを採用しています。CrossCore Embedded Studioにはハードウェアやソフトウェアのプロジェクト例が多数含まれているため、IoTアプリケーション向けの接続システムやソリューションのプロトタイプを簡単に作成し、開発することができます。


Article header 130653 img1  1

CN0428 水質測定システムブロック図

Article header 130653 img2  1

CN0428 水質測定システム接続イメージ

2. ファームウェア選択による複数の電気化学パラメータの測定

CN0428 水質測定システムはファームウェアの選択により以下の測定方式に対応します。

  • 電気化学インピーダンス分光法(EIS)
  • 電流測定
    • マルチステップアンペロメトリー(MA)
    • クロノアンペロメトリー
    • パルスアンペロメトリー(PAD)
    • 高速電流測定(FAM)
    • ゼロ抵抗電流計(ZRA)
  • ボルタンメトリー
    • リニアスイープボルタンメトリー(LSV)
    • ディファレンシャルパルスポテンショメトリー(DPV)
    • スクエアウェーブボルタンメトリー(SWV)
    • ノーマルパルスボルタンメトリー(NPV)
    • ACボルタンメトリー(ACV)
    • サイクリックボルタンメトリー(CV)

3. 電気化学センサ向けに集積化された高精度アナログフロントエンド内蔵マイコンを使用

CN0428 水質測定システムには電気化学センサ向けに集積化されたADI社のアナログフロントエンド内蔵マイコンと高精度アンプが使用されています。CN0428 水質測定システムを通してこれらの高性能なデバイスの機能・特性を手軽に試すことができます。

  • ADUCM355:化学センサインターフェース付き高精度アナログ・マイクロコントローラ
  • LTC6078:低入力バイアス電流アンプ

CN0428 水質測定システムの各種データはこちらからダウンロードいただきます。


アプリケーション例

  • 計装機器
  • 科学機器
  • プロセスモニタリング
  • 食品および飲料、発電、飲料水、排水処理などにおける液体分析および水質測定


Article header 130653 app  1

製品概要

ADUCM355の製品概要

製品名 ADUCM355
特長
  • アナログ入出力
    • 16ビット、400 kSPS ADC
    • 電圧、電流およびインピーダンス測定能力
      • 内部/外部電流および電圧チャンネル
      • 超低漏電スイッチ・マトリックスおよび入力多重通信回路
      • 入力バッファ、プログラマブル・ゲイン・アンプ
  • 電圧DAC
    • デュアル出力VDAC 2つ
      • 出力範囲 0.2 V ~ 2.4 V (±センサに対して2.2 V の電位)
      • バイアス定電位電解装置およびTIAアンプ 2つ
      • 超低消費電力:DACごとに1 μA

    • 高速12 ビット VDAC: 1 個
      • センサ出力範囲:±607 mV
      • インピーダンス測定用高速TIA
      • 出力用プログラマブル・ゲイン・アンプ
  • アンプ、アクセラレータ、およびリファレンス
    • 低消費電力、低ノイズアンプ 2つ
      • 電気化学センシングでの定電位電解装置バイアスに適しています。
    • 低消費電力、低ノイズTIA 2つ
      • センサ電流出力の測定に適しています。
      • 200pAから3mAの範囲

      • プログラマブル・ロードおよびゲイン抵抗
    • アナログ・ハードウェア・アクセラレータ
      • DDS波形発生器
      • DFTおよびデジタル・フィルタ
    • 2.5 Vおよび1.82 Vオンチップ、高精度電圧リファレンス
  • ±2°Cによる正確な内部温度センサ
  • <1Ω10MΩ、1Hzから200kHzのインピーダンス測定範囲
  • 1秒最大2、000ステップまでのボルタンメトリ・スキャン率
  • マイクロコントローラ
    • 26 MHz ARM Cortex-M3 プロセッサ
    • シリアル・ワイヤ・ポートによりコードのダウンロードとデバッグをサポート
    • 128 kB フラッシュ/64 kBのSRAM
  • 安全性とセキュリティ
    • AES-128およびAES-256によるハードウェアの暗号化
    • プログラマブル多項式発生器によるハードウェアCRC
    • ユーザーフラッシュの読出し・書き込み保護
  • オンチップ周辺機器
    • UART、I2C、およびSPIシリアル入出力
    • 最大10GPIOピンまで
      • 外部遮断オプション
      • 汎用、起動およびウォッチドッグ・タイマー
  • 電源
    • 給電および有効な計測範囲:2.8 Vから3.6 V
    • 電源モニタ
    • デジタル部30 μA/MHz の有効な消費電流
    • 外部センサへのバイアスを伴う休止状態:8.5μA
  • パッケージと温度範囲
    • 6 mm × 5 mm、72ピン LGA パッケージ
    • −40°°C~+85°°Cの周辺運用で仕様規定


LTC6078の製品概要

製品名 LTC6078
特長
  • 最大オフセット電圧:25μV(25℃)
  • 最大オフセットドリフト:0.7μV/℃
  • 最大入力バイアス電流:
    • 1pA(25℃)
    • 50pA(85℃以下)
  • マイクロパワー: 54μA/アンプ
  • CMRR:95dB(最小)
  • PSRR:100dB(最小)
  • 入力ノイズ電圧:16nV/√Hz
  • レール・トゥ・レール入出力
  • 2.7V~5.5Vの動作電圧
  • LTC6078:8ピンMSOPおよび10ピンDFNパッケージ; LTC6079:16ピンSSOPおよびDFNパッケージ


おすすめ記事/資料はこちら

商品の購入はこちら

メーカーサイト/その他関連リンクはこちら

関連タグ