SUB-SISTEMA de la placa 5611
Corona (MAXREFDES12 #): Isolated Industrial Octal entrada digital Traductor / Serializador
20 de mayo 2013
Resumen: En este documento se explica cómo el (MAXREFDES12 #) diseño de referencia subsistema Corona ofrece una interfaz de entrada digital aislada compacta y simple para el control industrial y automatización. Se proporcionan hardware y firmware archivos de diseño.
Introducción
La imagen más detallada (PDF, 5.9MB)
En control industrial, automatización industrial, control de motores y aplicaciones de automatización de procesos, binario / sensores digitales y los interruptores con frecuencia son obligatorios. Sistemas menudo necesitan muchos optoacopladores para aislar cada canal del sensor. La Corona (MAXREFDES12 # ) diseño de referencia subsistema proporciona el circuito de interfaz front-end de un controlador lógico programable (PLC) módulo de entrada digital. La función de serialización permite una gran reducción en el número de acopladores ópticos utilizados para el aislamiento. El diseño de referencia acepta entradas de alta tensión (36 V, max) y cuenta con energía aislada y datos, todo integrado en un factor de forma pequeño . El diseño integra una Corona, (octal entrada digital traductor / serializer MAX31911 ), un dispositivo de datos de aislamiento ( MAX14850 ), y un puente H transformador decontrolador para fuente de alimentación aislada ( MAX13256 ). La solución del circuito de entrada digital Corona está dirigido principalmente para los módulos digitales de entrada para los PLC, automatización industrial, automatización de procesos y aplicaciones de control de motores.
Figura 1. El diagrama de bloques del diseño del subsistema Corona.
Características
Aplicaciones
- Automatización de edificios
- Módulos de entradas digitales para PLC
- Automatización industrial
- Control del motor
- Automatización de procesos
Descripción detallada de Hardware
La especificación Pmod permite tanto módulos de 5V y 3,3 V, así como diversas asignaciones de patillas. Este módulo funciona con cualquiera de 3.3V o tensiones de alimentación de 5V y utiliza la asignación de pines SPI como se ilustra.
Los requisitos de energía se muestran en la Tabla 1 . Las plataformas y puertos soportados actualmente se muestran en la Tabla 2 .
| Tabla 1. Requisitos de potencia para la Corona Subsistema de diseño de referencia | ||||
| Tipo de energía | Derivación Jumper | Nombre Potencia | Voltaje de entrada (V) | Corriente de entrada (mA, típico) |
| Aislado Alimentación | JU1: 1-2 | U3 VCAA | 3.3 | 19.4 |
| 5 | 27.2 | |||
| U1 VCC24V | 12 | 13.6 | ||
| 24 | 14.5 | |||
| La alimentación de campo | JU1: 2-3 | U3 VCAA | 3.3 | 19.4 |
| 5 | 27.2 | |||
| U1 VCC24V | 12 | 8.2 | ||
| 24 | 8.2 | |||
| Tabla 2. Plataformas y Puertos compatibles | |
| Plataformas compatibles | Puertos |
| Nexys ™ 3 plataforma (Spartan ® -6) | JA1 |
| ZedBoard ™ plataforma (Zynq ® -7020) | JA1 |
El subsistema de Corona es un hecho aislado, octal, traductor / serializer entrada digital. El diseño incluye una octal, la entrada digital traductor / serializador (MAX31911), un controlador de transformador de puente en H (MAX13256), y una de seis canales aislador digital (MAX14850).
El MAX31911 (U1) se traduce industrial interfaz serializador, condiciones y serializa la salida digital de 24V de los sensores e interruptores utilizados en la industria, los procesos y la automatización de edificios a las señales compatibles con CMOS requeridos por microcontroladores. Proporciona el circuito de interfaz front-end de un módulo de entrada digital del PLC. El dispositivo cuenta con limitantes, filtrado de paso bajo de corriente integrada, y la serialización canal. Entrada de limitación de corriente permite una reducción significativa en la potencia consumida de la fuente de tensión de campo en comparación con las implementaciones tradicionales discretas resistencia-divisor. Filtros de paso bajo de primer orden seleccionables permiten flexible de supresión de rebotes y filtrado de las salidas de los sensores basados en la aplicación. On-chip de serialización permite una gran reducción en el número de acopladores ópticos utilizados para el aislamiento. Para mejorar la robustez con respecto al ruido de alta frecuencia y los transitorios eléctricos rápidos, una de múltiples bits CRC se genera el código y se transmite a través del puerto SPI para cada 8 bits de datos. La 5V en el chip de regulador de voltaje se puede utilizar para optoacopladores externos de energía, aisladores digital, u otros circuitos de 5V externa.
El MAX13256 (U2) ofrece una solución aislada, aislamiento clase funcional de energía que acepta un 7.6V a 36V de corriente continua, y la convierte en un hecho aislado 7V a 36V de corriente continua con un TGMR 501V6LF halo-off-the-shelf ® transformador con una 01:01 primario relación de transformación secundaria más una en régimen de pensión completa puente rectificador externo.
El MAX14850 (U3) lleva a cabo el aislamiento de datos. En el lado Pmod, la tensión puede ser 3,3 V o 5V. (La salida de potencia Pmod tanto para los Nexys 3 y plataformas ZedBoard se fija en 3,3 V.) En el lado MAX31911, la tensión de alimentación es de 5V. El poder combinado de datos y el aislamiento conseguido es 600 V RMS .
Para utilizar los circuitos de aislamiento de a bordo, mueva la derivación en puente JU1 a la posición 1-2 y aplicar 7.6V a 36V de alimentación de CC en los terminales TP3 y TP4. Si no se necesita el circuito de aislamiento de a bordo, mueva la derivación en puente JU1 a la posición 2-3 y aplicar 7V a 36V de alimentación de CC en los terminales TP1 y TP2. Ver Tabla 1 para la configuración del puente y de los requisitos de corriente de entrada.
Descripción detallada de Firmware para Nexys 3 Plataforma
El diseño Corona firmware fue desarrollado y probado para la Nexys 3 kit de desarrollo . El diseño apunta a un MicroBlaze ™microcontrolador núcleo blando colocado dentro de un Xilinx ® Spartan-6 FPGA . Los archivos de proyecto FPGA para la plataforma Nexys 3 se encuentran debajo de los archivos de firmware en el Archivos de Diseño Todo sección.
El firmware es un ejemplo práctico de cómo iniciar el sistema y leer y mostrar continuamente los valores de registro MAX31911. El flujo de proceso simple se muestra en la Figura 2 . El firmware está escrito en C usando la herramienta Xilinx SDK, que se basa en el Eclipse ™ estándar de código abierto. Funciones de diseño Corona específicos personalizados se crearon utilizando las XSpi fundamentales versión 3.03A Xilinx estándar. La frecuencia de reloj SPI se establece en 3.125MHz.
Figura 2. El diagrama de flujo firmware Corona para la plataforma Nexys 3.
El código fuente completo se proporciona para acelerar el desarrollo del cliente. Documentación de código se puede encontrar con los archivos de firmware de la plataforma correspondiente.
Descripción detallada de Firmware para la plataforma ZedBoard
El diseño Corona firmware también está desarrollado y probado para el kit ZedBoard. El diseño apunta a un ARM ® corteza ®procesador A9 colocado dentro de un Xilinx Zynq system-on-chip ( SoC ). Los archivos de proyecto FPGA para la plataforma ZedBoard se encuentran debajo de los archivos de firmware en el Archivos de Diseño Todo sección.
El firmware es un ejemplo práctico de cómo iniciar el sistema y leer y mostrar continuamente los valores de registro MAX31911. El flujo de proceso simple se muestra en la Figura 3 . El firmware está escrito en C usando la herramienta de Xilinx SDK, que se basa en el estándar de código abierto Eclipse. Funciones de diseño Corona específicos personalizados se crearon utilizando las XSpi fundamentales versión 3.03A Xilinx estándar. La frecuencia de reloj SPI se establece en 3.125MHz.
Figura 3. El diagrama de flujo firmware Corona para la plataforma ZedBoard.
El código fuente completo se proporciona para acelerar el desarrollo del cliente. Documentación de código se puede encontrar con los archivos de firmware de la plataforma correspondiente.
Quick Start
Equipo necesario:
- De Windows ® PC con un USB port
- Corona (MAXREFDES12 #) tablero
- Plataforma Corona-compatible (es decir, 3 Nexys kit de desarrollo o kit ZedBoard)
- Una 24V 1A fuente de alimentación DC
Descargue, lea y siga cuidadosamente cada paso en la Guía de inicio rápido Corona apropiado:
Corona (MAXREFDES12 #) Nexys 3 Guía de inicio rápido
Corona (MAXREFDES12 #) ZedBoard Guía de inicio rápido
Operación Lab
La siguiente imagen ilustra un caso de prueba para el funcionamiento del sistema en la plataforma ZedBoard. Una corriente continua de 24 V se aplica en los conectores de alimentación de entrada TP3 y TP4. 24V se aplica en el canal 2 y el canal 8 de las entradas digitales. El resto de las entradas digitales están conectadas a tierra. La pantalla OLED muestra el valor de registro como 0x8218. El LD7 (correspondiente al canal de entrada 8) y LD1 (correspondiente al canal de entrada 2) LEDs se iluminan.
La Figura 4. El funcionamiento del laboratorio subsistema Corona en la plataforma ZedBoard.
Todos los archivos de diseño
Descargar todos los archivos de diseño.
Archivos de Hardware
Esquema de
lista de materiales (BOM)
PCB layout
PCB Gerber
PCB CAD (PADS 9,0)
Los archivos de firmware
Nexys plataforma 3 (Spartan-6)
plataforma ZedBoard (Zynq)
Compra de diseño de referencia
ARM es una marca registrada y marca de servicio registrada de ARM Limited. corteza es una marca comercial registrada de ARM Limited. Eclipse es una marca comercial de Eclipse Foundation, Inc. Halo es una marca registrada de Halo Electronics, Inc.MicroBlaze es una marca comercial de Xilinx, Inc. Nexys es una marca comercial de Digilent Inc. Pmod es una marca comercial de Digilent Inc. Spartan es una marca registrada de Xilinx, Inc. Windows es una marca registrada y marca de servicio registrada de Microsoft Corporation. Xilinx es una marca registrada y marca de servicio registrada de Xilinx, Inc. ZedBoard es una marca comercial de ZedBoard.org. Zynq es una marca registrada de Xilinx, Inc.
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