Bati gwo -chanèl-Dansite modil I/O dijital pou pwochen -Jenerasyon kontwolè automatisation endistriyèl yo
[Entwodiksyon] Kòm vag endistri 4.0 la ap gaye nan peyizaj la, detèktè entelijan yo ap vin de pli zan pli répandus nan anviwònman faktori yo. Adopsyon toupatou nan detèktè ap mennen yon chanjman enpòtan: bezwen nan trete gwo volim nan I/O -nimerik ak analòg-nan kontwolè eritaj. Se poutèt sa, devlope modil I/O ki gen gwo -dansite ki kenbe gwosè jere ak pwofil tèmik vin enpòtan. Nan atik sa a, ADI konsantre sou I/O dijital.
Tipikman, I / O dijital nan PLCs konsiste de eleman disrè tankou rezistans / kondansateur oswa chofè FET separe. Pou minimize gwosè kontwolè pandan y ap manyen 2 a 4 fwa plis chanèl, endistri a ap deplase soti nan solisyon disrè ak entegre.
Anplis de sa, apwòch disrè a gen anpil dezavantaj, patikilyèman lè chak modil okipe uit oswa plis chanèl. An reyalite, jis mansyone nan gwo tèmik / pouvwa dissipation, volim nan absoli nan konpozan disrè (konsidere tou de gwosè ak tan an mwayèn ant echèk (MTBF)), ak bezwen an pou espesifikasyon sistèm serye se ase yo demontre enposibilite a nan apwòch la disrè.
Figi 1 montre defi teknik yo rankontre lè w ap bati modil dijital antre (DI) ak pwodiksyon dijital (DO) ki gen gwo -dansite. Tou de sistèm DI ak sistèm DO mande anpil atansyon sou gwosè ak jesyon tèmik.
Figi 1. Konsiderasyon pou Modil Antre ak Sòti dijital
Pou antre dijital, sonje ke li sipòte divès kalite antre, ki gen ladan antre Klas 1/2/3, ak nan kèk ka, antre 24V ak 48V. Nan tout senaryo, karakteristik fonksyònman serye yo enpòtan anpil, e menm deteksyon sikwi ouvè-enpòtan.
Pou rezilta dijital, sistèm nan anplwaye diferan konfigirasyon FET pou kondwi chay. Presizyon aktyèl kondwi a se tipikman yon konsiderasyon kle. Dyagnostik yo dwe konsidere tou pou anpil aplikasyon.
Anba a, nou eksplore fason solisyon entegre yo ka ede rezoud kèk nan defi sa yo.
Konsepsyon gwo-Chanèl-Dansite Modil Antre Dijital
Konsepsyon disrè tradisyonèl yo sèvi ak rezo divizyon rezistans pou konvèti siyal 24V/48V an siyal mikwokontwolè yo ka itilize. Filtè RC diskrè yo ka itilize tou nan fen devan an. Optokouple ekstèn yo pafwa anplwaye lè izolasyon yo mande.
Figi 2 montre yon apwòch disrè tipik pou konstwi sikui opinyon dijital.
Figi 2. Tradisyonèl Konsepsyon Digital Antre Sèvi ak Lojik DisrèSa a kalite konsepsyon se apwopriye pou yon sèten kantite entrain dijital, espesyalman 4 a 8 pou chak tablo. Pi lwen pase nimewo sa a, konsepsyon an byen vit vin enposib. Apwòch disrè sa a prezante divès pwoblèm, tankou:
● Segondè konsomasyon pouvwa ak tach cho ki asosye sou tablo a.
● Chak chanèl mande pou yon optocoupler separe.
● Konpozan twòp mennen nan pousantaj FIT ki ba epi yo ka bezwen pi gwo aparèy.
Plis kritik, apwòch la konsepsyon disrè implique ke aktyèl opinyon ogmante lineyè ak vòltaj opinyon. Konsidere yon rezistans antre 2.2KΩ ak VIN 24V. Lè opinyon an se 1 (egzanp, nan 24V), aktyèl la antre se 11mA, ki egalize a yon dissipation pouvwa nan 264mW. Yon modil 8-chanèl konsome plis pase 2W, pandan y ap yon modil 32-chanèl depase 8W. Gade figi 3 anba a:
Figi 3. Konsomasyon pouvwa Estimasyon nan modil la Antre dijital Konstwi Sèvi ak Lojik Disrè
Soti nan yon pèspektiv tèmik pou kont li, konsepsyon disrè sa a pa ka sipòte plizyè chanèl sou yon sèl tablo.
Youn nan avantaj kle yo nan konsepsyon entegre dijital opinyon se siyifikativman redwi konsomasyon pouvwa, kidonk minimize kondisyon tèmik. Pifò entegre aparèy dijital opinyon pèmèt konfigirasyon aktyèl la limite nan konsomasyon pouvwa anpil pi ba.
Lè limit aktyèl la fikse a 2.6mA, konsomasyon pouvwa desann anpil nan apeprè 60mW pou chak chanèl. Konsomasyon pouvwa nominale pou yon modil D 'dijital 8-chanèl kounye a ka mete anba a 0.5 Watt, jan yo montre nan Figi 4 anba a:
Figi 4. Ekonomize pouvwa Estimasyon pou modil Antre dijital lè l sèvi avèk chips DI entegre yo
Yon lòt rezon kont itilize konsepsyon lojik disrè se ke modil DI pafwa yo dwe sipòte diferan kalite opinyon. Estanda IEC-pibliye pou antre dijital 24V espesifye Kalite 1, 2, ak 3. Tip 1 ak 3 yo anjeneral yo itilize ansanm paske limit aktyèl yo ak limit papòt yo sanble anpil. Kalite 2 gen yon limit aktyèl ki pi wo nan 6mA. Avèk yon apwòch disrè, redesign ka mande paske pifò eleman disrè ta bezwen mete ajou.
Pwodwi entegre dijital opinyon jeneralman sipòte tout twa kalite. Esansyèlman, Kalite 1 ak Kalite 3 yo tipikman sipòte pa aparèy entegre dijital. Sepandan, pou satisfè egzijans minimòm 6mA aktyèl la pou antre tip 2, de chanèl yo dwe konekte nan paralèl pou yon sèl opinyon jaden. Se sèlman -rezistans limite aktyèl la ki bezwen ajisteman. Sa a mande pou yon ti modifikasyon PCB.
Pou egzanp, aktyèl aparèy ADI DI gen yon limit aktyèl 3.5mA / chanèl. Se poutèt sa, jan yo montre nan figi a, lè yo itilize de chanèl an paralèl epi sistèm nan dwe akomode entrées tip 2, yo dwe ajiste rezistans REFDI ak RIN. Pou kèk konpozan plus, valè aktyèl la ka chwazi tou atravè broch oswa lojisyèl.
Figi 5. Sèvi ak de chanèl an paralèl pou sipòte de -type dijital antre
Pou sipòte 48V siyal dijital opinyon (pa yon kondisyon komen), yo mande yon pwosesis menm jan an, ki nesesè pou ajoute yon rezistans ekstèn pou ajiste papòt vòltaj la nan fen jaden an. Mete valè rezistans ekstèn sa a pou "limit aktyèl * R + papòt" PIN la satisfè spesifikasyon papòt vòltaj la nan fen jaden an (al gade nan fèy done aparèy la).
Finalman, depi modil la opinyon dijital konekte ak detèktè, konsepsyon an dwe satisfè karakteristik operasyonèl serye. Lè w ap itilize yon solisyon disrè, karakteristik pwoteksyon sa yo dwe fèt ak anpil atansyon. Lè w ap chwazi yon aparèy dijital entegre, asire sa ki annapre yo detèmine dapre estanda endistri yo:
● Wide ranje vòltaj opinyon (egzanp, jiska 40V).
● Kapasite pou sèvi ak pouvwa jaden (7V a 65V).
● Segondè tolerans ESD (± 15kV ESD espas lè) ak kapasite vag (tipikman 1kV).
Bay dyagnostik survoltaj ak surtanperati tou benefisye pou pèmèt MCU a pran aksyon apwopriye.
Konsepsyon gwo-Chanèl-Dansite Modil Sorti Digital
Yon konsepsyon tipik disrè pwodiksyon dijital prezante yon FET ak yon sikwi chofè, kondwi pa yon mikrokontwolè. Metòd divès kalite yo ka itilize pou konfigirasyon FET pou kondwi mikro-kontwolè a.
Yon switch chaj anwo -bò kote yo defini kòm youn ki kontwole pa yon siyal ekstèn pèmèt ki konekte oswa dekonekte ekipman pou pouvwa a nan yon chaj bay yo. Konpare ak yon switch chaj ki pi ba-bò kote, yon switch anwo-bò a bay kouran nan chaj la, pandan y ap yon switch ki pi ba-bò a konekte oswa dekonekte koneksyon tè chaj la, li tire kouran nan chaj la. Malgre ke tou de sèvi ak yon sèl FET, pwoblèm nan ak switch ki pi ba-bò se ke chaj la ka kout nan tè. Bouton segondè-bò yo pwoteje chay la lè yo anpeche kout tè a. Sepandan, switch ki ba-bò yo se mwens chè pou aplike. Pafwa, chofè pwodiksyon an tou konfigirasyon kòm yon switch pouse-rale, ki mande de MOSFET. Gade figi 6 anba a:
Figi 6. Konfigirasyon diferan yo itilize pou chofè pwodiksyon dijital la
Aparèy DO entegre yo ka konbine plizyè chanèl DO nan yon sèl eleman. Piske switch segondè-bò, ki ba-, ak pouse-rale yo itilize diferan konfigirasyon FET, yo ka itilize aparèy diferan pou aplike chak kalite chofè pwodiksyon.
Bati-demagnetization pou chaj endiktif
Yon avantaj kle nan aparèy pwodiksyon dijital entegre yo se kapasite demagnetizasyon ki entegre yo -pou chay endiktif.
Yon chaj endiktif se nenpòt aparèy ki gen yon bobin ki, lè li sou kouran, anjeneral fè travay mekanik -tankou valv solenoid, motè, ak actuators. Chan mayetik ki te pwodwi pa aktyèl la ka deplase kontak switch nan rle oswa kontakè pou opere tiyo solenoid, oswa Thorne arbr a nan yon motè. Nan pifò ka yo, enjenyè yo itilize switch segondè-bò pou kontwole chay endiktif. Defi a se nan dechaje induktè a lè switch la etenn ak aktyèl la sispann koule nan chaj la. Efè negatif ki soti nan move egzeyat yo enkli: kontak relè yo ka arc, gwo pwen vòltaj negatif ka domaje IC sansib, ak gwo -bri frekans oswa EMI pwodwi, finalman afekte pèfòmans sistèm.
Nan solisyon disrè, apwòch ki pi komen pou dechaje chay endiktif se lè l sèvi avèk yon dyod freewheeling. Nan kous sa a, lè switch la fèmen, dyòd la se ranvèse-patipri epi li pa kondui. Lè switch la ouvè, vòltaj ekipman negatif atravè endiktè a pi devan -pati dyod la, dissipation enèji ki estoke nan kondwi kouran atravè li jiskaske yon eta stable ak zewo aktyèl yo rive jwenn.
Pou anpil aplikasyon, patikilyèman endistriyèl kote chak kat I/O gen plizyè chanèl pwodiksyon, dyod sa a souvan gwo, siyifikativman ogmante pri ak konsepsyon anprint.
Aparèy modèn pwodiksyon dijital aplike fonksyonalite sa a andedan lè l sèvi avèk yon kous aktif blocage. Pou egzanp, ADI anplwaye yon karakteristik patante SafeDemag ™ ki pèmèt aparèy pwodiksyon dijital yo san danje fèmen chaj san yo pa oblije pa induktè. Pou plis detay, klike la a pou jwenn aksè nan nòt aplikasyon an sou sit entènèt la.
Lè w ap chwazi aparèy pwodiksyon dijital, yo dwe konsidere plizyè faktè enpòtan. Ak anpil atansyon revize espesifikasyon sa yo nan fèy done a:
● Tcheke evalyasyon maksimòm kontinyèl aktyèl la epi asire rezilta miltip yo ka paralèl lè sa nesesè pou reyalize pi wo chofè aktyèl yo.
● Verifye aparèy pwodiksyon an ka kondwi plizyè chanèl segondè -aktyèl (depase ranje tanperati a). Konsilte fèy done a pou asire ke sou -rezistans, kouran ekipman pou, ak valè rezistans tèmik yo pi ba ke posib.
● Sòti aktyèl kondwi espesifikasyon presizyon yo tou kritik.
Enfòmasyon dyagnostik enpòtan anpil pou rekipere nan sèten kondisyon fonksyònman andeyò --. Premyèman, enfòmasyon dyagnostik pou chak chanèl pwodiksyon se dezirab. Sa gen ladann tanperati, surkouran, -sikwi louvri, ak deteksyon sikwi kout-. Soti nan yon pèspektiv nan nivo chip-, dyagnostik enpòtan yo gen ladan fèmen tèmik, VDD undervoltage, ak dyagnostik SPI. Chèche kèk oswa tout dyagnostik sa yo nan aparèy pwodiksyon dijital entegre.
Aparèy Antre/Sorti dijital pwogramab
Entegre DI ak DO sou IC a pèmèt kreyasyon pwodwi configurable. Sa a se yon egzanp yon pwodwi 4-chanèl ki ka configuré kòm swa entrain oswa rezilta.
Figi 7.4 Configurable DI/DO pwodwi pou chanèl aplikasyon solisyon yo
Li prezante yon nwayo DIO, ki pèmèt chanèl endividyèl yo dwe configuré kòm DI (Type 1/3 oswa Kalite 2) oswa pwodiksyon dijital nan segondè-bò oswa pouse- mòd rale. Limit aktyèl la sou DO ka mete soti nan 130mA a 1.2A. Bati-nan fonksyon demagnetization. Chanje ant tip 1/3 ak tip 2 dijital entrées mande sèlman konfigirasyon PIN, elimine nesesite pou rezistans ekstèn.
Aparèy sa yo pa sèlman fasil pou konfigirasyon men tou rezistan ase pou anviwònman endistriyèl. Sa a tradui nan gwo pwoteksyon ESD, pwoteksyon vòltaj ekipman pou pouvwa jiska 60V, ak liy-a-pwoteksyon vag tè.
Sa a sèvi kòm yon egzanp sou fason yon apwòch entegre ka déblotché pi gwo posiblite (modil DI/DO configurable).
Konklizyon
Lè w ap desine modil dijital antre oswa pwodiksyon ki gen gwo -dansite, solisyon disrè vin enposib yon fwa dansite chanèl depase yon sèten papòt. Opsyon aparèy entegre yo dwe ak anpil atansyon evalye pou jesyon tèmik, fyab, ak konsiderasyon gwosè.
Lè w ap chwazi aparèy DI oswa DO entegre, pwen done kle yo merite atansyon, tankou karakteristik fonksyònman serye, dyagnostik, ak sipò pou konfigirasyon pwodiksyon miltip -.