IOPE v3 » Historie » Revize 11
Revize 10 (Jednatel J.H., 2017-07-04 13:15) → Revize 11/13 (Jednatel J.H., 2018-02-12 21:05)
{{>toc}}
h1(#top). Input Output Power Expander ([[IOPE_v3|DKE-IOPE-16]]) ver.3.x
[[IOPE]] je 2x 16 kanálový rozšiřující modul pro [[PAC]], který užitím [[SPI|DKE-SPI]] linky rozšíří [[PAC]] o 16 tranzistory posílených výstupů a o 16 analogových/digitálních vstupů.
h2(#app). 1. Aplikace
Specifické technické a programové vlastnosti [[IOPE]] umožňují jeho snadné použití profesionálními techniky i domácími kutily v širokém spektru variabilních aplikací:
* pro řízení až 16 zařízení v režimu zapnout/vypnout,
* pro příjem dat až z 16 zařízení v režimu analogovém a digitálním,
* pro spínání až 16 releových kontaktů,
* pro průmyslové i domácí řídicí a ovládací aplikace,
* pro výkonové posílení 16 bitové řídicí sběrnice,
* jako kodér/dekodér sériové/paralelní sběrnice,
* jako analogově číslicový převodník,
* pro zpracování dat z analogových senzorů (teplota, síla, zrychlení, proudění, záření),
* pro [[LED|světelnou]] nebo akustickou signalizaci,
* pro řízení [[motor|DC servopohonů a krokových motorů]],
* pro stavbu velkých řídicích polí s možností ovládání až 4096 zařízení.
-----------------------------------------------------------------------
h2(#spec). 2. Technická specifikace
* výkonový konektor pojme 2 páry napájecích vodičů 20-16 AWG (1.5 mm^2) a kontinuální proud 8 A (20mR) (konektor *P2*, *Obr.2.*)
* konektor [[DKE-IDC34]] pro připojení zátěže na kanály P1 až P16 (konektor *P3*, *Obr.2.*)
** optimální rozložení proudu na jeden výkonový kanál je 200 mA (1V)
** maximální proud jednoho výkonového kanálu je 500 mA (1V5)
** souhrnný maximální proud na výkonových kanálech P1 až P8 je 1 A a 2 A s chladičem
** souhrnný maximální proud na výkonových kanálech P8 až P16 je 1 A a 2 A s chladičem
** maximální vyzářený ztrátový výkon na výkonových kanálech 2x 1 W a při instalovaném chladiči 2x 2 W
** maximální přenesený výkon na výkonových kanálech 2x 50 W a při instalovaném chladiči 2x 100 W
** maximální výkonové napětí 50 DCV nebo 35 ACV
* konektor [[DKE-IDC34]] pro připojení analogových vstupů / digitálních vstupů / digitálních výstupů D1 až D16 (konektor *P1*, *Obr.2.*)
** 10-bitový analogově-digitální 16 kanálový převodník s postupnou aproximací
** programovatelně dostupné 8 pseudo-diferenciální vstupy nebo 16 samostatných vstupů
** diferenciální nelinearita (DNL) a integrální nelinearita (INL) jsou specifikovány v rozmezí ± 2 LSB
** integrální nelinearita 0,5 LSB
** modul je schopen konverzní rychlosti až 15 ksps
** maximální napětí DC připojitelné vstupy D1 až D16 je 50 V (delič *RV1* v poloze *UP*, *Obr.2.*)
* Nízko energetický návrh umožňuje provoz při pohotovostních proudech pouze 5 uA a typických aktivní proudech 1,8 mA.
* Komunikace s modulem se provádí skrze [[SPI|DKE-SPI]] (konektor *P4*, *Obr.2.*).
* Rozměry [[DKE-PCB]] jsou 62 x 87 mm.
* Rozteče instalačních otvorů 45 x 70 mm (rozmístění otvorů je znázorněno níže v *Obr.3.*).
* Doporučený instalační prostor na [[DKE-EWB]] je rozměry +20 mm (82 x 107 mm), nad [[DKE-PCB]] 11 mm a pod [[DKE-PCB]] 8 mm (přibližná výška celkem s [[DKE-PCB]] 20,5 mm).
p>. [[IOPE_v3#top|úvod]]
-----------------------------------------------------------------------
h2(#description). 3. Popis modulu
Modul je vyroben z dvouvrstvé DPS typu FR4, je chráněn bílou maskou a elektroizolačním lakem pokrývající všechny součástky kromě přípojných konektorů a kontaktů. Orientace konektorů a nápisů je uzpůsobena snadnému čtení a modulární instalaci. Pin 1 je vždy označen hranatým motivem na DPS. Na *Obr.2.* je naznačen směr číslování pinů. Výkoným jádrem modulu je [[IOPE_v3#tiny|multikontrolér ATtiny88]].
!{height:400px}dke-iope16-ver.3.0.0.png! !{height:400px}dke-iope16-ver.3.x_topSilk.png!
_*Obr.1.* 3D model [[IOPE|DKE-IOPE-16]], vlevo zespodu, vpravo ze shora (rotováno 30°) *Obr.2.* Značení přípojných a ovládacích prvků_
IDC konektory *[[IOPE_v3#data|P1]]*, *[[IOPE_v3#outs|P3]]* a *[[IOPE_v3#spi|P4]]* mají zámek pro snadné a neomylné připojení řídicích a ovládacích prvků. *[[IOPE_v3#data|P1]]* je konektor s 34 pozlacenými piny. Pin 1 a pin 2 *[[IOPE_v3#data|P1]]* konektoru slouží pro kontrolu připojení IDC konektoru. Ostatní sudé piny jsou připojeny na usměrněné a tavnou pojistkou *F1* chráněné výkonové napětí. Ostatní liché piny jsou připojeny přes děliče napětí na analogové vstupy páru [[MCU]]. Dělič je možné hromadně nastavit na vyšší vstupní napětí posunutím měřicí reference potenciometrem *RV1*. *[[IOPE_v3#outs|P3]]* je konektor s 34 pozlacenými piny. Pin 1 a pin 2 *[[IOPE_v3#outs|P3]]* konektoru slouží pro kontrolu připojení IDC konektoru. Ostatní sudé piny jsou připojeny na usměrněné a tavnou pojistkou chráněné napájecí napětí. Ostatní liché piny jsou přes vratné polymerové pojistky připojeny na kolektory posilujících tranzistorů, které dvojice [[MCU]] spíná na výkonovou zem. *P4* je [[DKE-SPI]] konektor s 20 pozlacenými piny. *[[IOPE_v3#power|P2]]* je svorkovnice s pružinovými kontakty. Svorky 1 a 2 tvoří první napájecí pár a svorky 5 a 6 tvoří druhý napájecí pár. Zdvojení svorek je z důvodu snadného připojení průběžného napájení procházejícího přes více modulů. Svorka 3 svorkovnice *[[IOPE_v3#power|P2]]* slouží k manuálnímu přemostění všech posilujících tranzistorů a stejnou funkci má připojení zkratovací propojky na piny 2 a 3 konektoru *[[IOPE_v3#test|P6]]*. Svorka 4 svorkovnice *[[IOPE_v3#power|P2]]* slouží pro připojení stínění nebo ochranného pospojování. Propojka *[[IOPE_v3#gnd|JP3]]* slouží k propojení signálové země a stínění nebo ochranného pospojování. 5 signálních světelných diod *LED1*, *LED2*, *LED3*, *LED4*, *LED8* slouží k informaci o stavu zařízení a usnadňují diagnostiku chyb.
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#data). 3.1 Datový konektor P1
** standardní [[DKE-IDC34]] konektor
** na pinu 33 je přivedená zem
|PINY se zemí GND |02|04|06|08|10|12|14|16|18|20|22|24|26|28|30|32|34|
|PINY datové |01|03|0*P1*5|07|09|11|13|15|17|19|21|23|25|27|29|31| x|
|[[AMMI#tx|PORTY A,B IOPE]]|A0|A1|A2|A3|A4|A5|A6|A7|B0|B1|B2|B3|B4|B5|B6|B7| x|
|[[AMMI#tx|DATA VALUE]] |0 | 1| 2| 3| 4| 5| 6| 7| 8| 9|10|11|12|13|14|15| x|
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#power). 3.2 Výkonový konektor P2
Zdvojený výkonový konektor pro připojení 2 párů napájecích vodičů do průměru 1.5 mm2.
Vstupní svorky napájecích vodičů jsou připojeny přes usměrňovací můstek .
* rychlou pojistku proti tvrdému zkratu výstupů,
** pružinový konektor se zátěží max. 5 A
|AC|pól napájecího napětí|
|SHIELD|připojení nejnižšího (zemního) potenciálu zapojení|
|TEST|při připojení na GND slouží k sepnutí všech ovýkonových výstupů|
|AC|pól napájecího napětí|
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#outs). 3.3 Konektor zátěže P3
* polymerové vratné pojistky proti přetížení výstupů,
** standardní [[DKE-IDC34]] konektor, kde sudá čásla představují napájecí napětí na svorce ~ POWER INPUT CONNECTOR a lichá čísla jednotlivé kolektory tranzistorů
** na pinu 1 je přivedená zem, a s pinem 2 mohou sloužit k napájení připojeného zařízení
|PINY s napětím AC |02|04|06|08|10|12|14|16|18|20|22|24|26|28|30|32|34|
|PINY s kolektory | x|03|05|07|09|11|13|15|17|19|21|23|25|27|29|31|33|
|[[AMMI#tx|PORTY A,B IOPE]]| x|B7|B6|B5|B4|B3|B2|B1|B0|A7|A6|A5|A4|A3|A2|A1|A0|
|[[AMMI#tx|DATA VALUE]] | x|15|14|13|12|11|10| 9| 8| 7| 6| 5| 4| 3| 2| 1| 0|
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#spi). 3.4 Konektor datové komunikace P4
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#test). 3.5 Propojka testování zátěže P6
* Přímá kolíková lišta typu vidlice se 3 piny a roztečí 2,54 mm.
* Kolíková propojka (zásuvka) žluté barvy v pozici kolíků 2 a 3 slouží k manuálnímu přemostění všech posilujících tranzistorů konektoru *P6* (sepne všechny výkonové výstupy).
* Propojka v pozici 1 a 2 chrání tranzistory před indukční zátěží.
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#gnd). 3.6 Propojka uzemnění JP3
* Přímá kolíková lišta typu vidlice se 2 piny a roztečí 2,54 mm.
* Kolíková propojka (zásuvka) červené barvy v pozici kolíků 1 a 2 slouží k propojení plovoucí datové země a stínění (kostry).
* Konektor může mít významný vliv na fungování datové komunikace.
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#rst). 3.7 Propojky resetů MCU JP1 a JP2
* 2 přímé kolíkové lišty typu vidlice se 3 piny a roztečí 2,54 mm.
* Kolíková propojka (zásuvka) zelené barvy v pozici kolíků 1 a 2 nastaví MCU do stavu reset.
* Kolíková propojka (zásuvka) zelené barvy v pozici kolíků 2 a 3 umožní načtení programu a zapnutí MCU.
* Vyjmutá kolíková propojka (zásuvka) umožní vzdálené povýšení programu MCU, a vzdálené řízení resetu v případě nestandardního chování MCU.
slouží k manuálnímu přemostění všech posilujících tranzistorů konektoru *P6* (sepne všechny výkonové výstupy).
* Propojka v pozici 1 a 2 chrání tranzistory před indukční zátěží.
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
h3(#tiny). 3.8 [[IOPE_v3#tiny|Multikontrolér ATtiny88]]
* Dvojice MCU v režimu multikontroléru, se z pohledu komunikační (nadřazené) jednotky chová jako jeden mikrokontrolér a každý z MCU si z přijaté zprávy převezme náležící část. Vysílání probíhá sériově a posílá jen ten MCU která má připravená data k odeslání.
** nemají sdílenou paměť
** procesory komunikují pomocí 1W sběrnice
** komunikace je omezena na bitové příkazy optimalizující využití společné sběrnice a adresy
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
-----------------------------------------------------------------------
h2(#sw). 4. Softwarová specifikace
* -indikaci napájení a pojistky-,
* vysokou ESD odolnost,
* automatické nebo manuální adresování do celkového počtu 32 [[iope_v3|IOPE]],
* master a slave
h3. 4.2 A/D převodník
[[iope_v3|IOPE]] nabízí široké možnosti nastavení a ovládání 16 kanálového analogově - digitálního převodníku napětí. [[ahmi_v3|AHMI]] umožňuje pomocí sady příkazů a diagnostických funkcí:
| Název funkce | vstupní argumenty | návratové hodnoty | popis funkce |
| adc_pinInit | CHNUM(0-15), DID(1), DIE(0) | SUCCESS(1), FAULT(0) | Nastaví DID a adc_Register pro zvolený kanál|
| adc_connectCh | CHNUM(0-15) | SUCCESS(1), FAULT(0) | Připojí zvolený kanál A/D převodníku |
| adc_enableTemp | - | - | Připojí senzor teploty k A/D převodníku |
| adc_disableTemp | - | - | Odpojí senzor teploty od A/D převodníku |
| adc_getValue | CHNUM(0-15) | VALUE(0:1024) bits | Přečte data A/D převodníku |
| adc_getVoltage | VALUE(0:1024), _adc_refVoltage_ | VALUE(0:65536) mV | Upraví data A/D převodníku podle _adc_refVoltage_ napětí |
| adc_powrOptimize| - | SUCCESS(1), FUTILE(2)| Optimalizuje spotřebu A/D převodníku |
| adc_spedOptimize| - | SUCCESS(1), FUTILE(2)| Optimalizuje rychlost A/D převodníku |
| adc_call | CHNUM(0-15) | SUCCESS(1), FAULT(0) | Spustí samočinný proces převodu a šetří HW prostředky |
| adc_setBits | BITS(4:10) | SUCCESS(1), FAULT(0) | Nastaví počet kvantizačních hladin |
| adc_getCondition| - | String | Vrátí informaci o nastavení, časech, chybách, frekvenci |
Každý kanál může být kvantován do 32 až 1024 kvantizačních hladin. Tato volba má vliv na rychlost zpracování signálu. Maximální frekvence vzorkování při plném kvantování je 50 ks/s a experimentální až 400 ks/s. Maximální frekvence vzorkování při minimálním kvantování jsou 140 ks/s a experimentálně 1 Ms/s.
p>. [[IOPE_v3#description|Technická specifikace]], [[IOPE_v3#top|úvod]]
------------------------------------------------------------------------
h2(#conf). 5. Konfigurace [[IOPE]] modulu
|Označení |Krytí|
|[[IOPE|DKE-IOPE-16]]|- |
|[[IOPE|DKE-IOPE-16-EWB]]|[[EWB]] 100x100x35|
p>. [[IOPE_v3#top|úvod]]
------------------------------------------------------------------------
h2(#dev). 6. Vývojové informace
Vývojové informace mohou procházet uživatelé s bezpečnostní prověrkou reportér a vyšší.
# Aktuální hlavní vývojová verze: [[versions|dke-3.x]]
# Developments Issues: #1171
# "Components List":https://www.tme.eu/cz/Profile/Parking/963291.html
* otvory na chladič
p>. [[IOPE_v3#top|úvod]]
-------------------------------------------------------------
h2(#atch). 7. Přílohy