Projekt

Obecné

Profil

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