Jste zde

Modul Combi v reálném světě

„Supersoučástka“, popsaná v 1. dílu, se skládá z procesoru G20, paměti SDRAM a Flash, obvodu FPGA, rozhraní Ethernet a USB a dutinkových konektorů, na DPS velikosti vizitky s oboustrannou montáží. V tomto základním stavu sice může fungovat, připojená a napájená pro USB, ale pro připojení k reálnému světu je potřeba ještě základní deska.

Té existuje několik variant a má na sobě tyto obvody:

  • napájecí řetězec se vstupem 12-24V, možností připojení baterie nebo velkého kapacitoru, s obvodem pro detekci výpadků, izolovanými DC/DC měniči pro analogové signály. Odpojitelné části systému pro funkci „Centrál Stop“
  • digitální I/O: TTL a opticky izolované binární vstupy, výstupy Darlington. spínačů a kontaktů relé
  • analogové I/O: převodníky ADC, DAC s 8 a více kanály, vstup a výstup 4-20 mA
  • rozvod periferních signálů a sběrnic SPI, I2C, 1-Wire z modulu na připravenou prototypovou část desky
  • Senzor teploty a tlaku,
  • Paměť EEPROM pro kalibraci anebo objímka pro další I2C obvody,
  • Sériové linky pro připojení periferií jako wireless dat přes modul GSM, Radiocrafts, signály sběrnic MBUS, KNX, RS232 a jiné, procesor provádí vrstvy komunikačního protokolu.
  • Konektory pro periferie nebo pro kabelové rozvody včetně napájení,
  • Sériové linky se zákaznickým protokolem a rozhraním RS-485, CAN

Modul Combi-G20 s platformou ARM9-FPGA Spartan (super-součástka)

Mimo základní desku, avšak se společnou mechanickou koncepcí, jsou desky:

  • Vstup pro napájení s odjištěním a přepěťovými ochranami, zálohováním a výkonovým rozvodem,
  • Ethernet switch s připojením jak na standardní RJ45, tak na kabelové svorky,
  • GPS/Galileo/Glonass jednotka zjišťování polohy,
  • Zařízení pro indikaci/výstup pro obsluhu: industriální „semafor“ a též maticový (grafický) LCD displej 128x64, anebo externí LED displej (monochrom nebo RGB) maticový systém se škálovatelným rozlišením od 4x4 po 256x256 LED v rastru 1cm.
  • Modul rozšíření počtu reléových spínačů
  • Modul opticky odděleného triakového řízení výkonových spotřebičů
  • Modul řízení 3-fázových motorů s řídicím obvodem Fairchild
  • Modul Human-Machine-Interface (HMI, rozhraní člověk-stroj), tedy ovládací jednotka s displejem a tlačítky, připojená sériovou linkou

Deska NAG s integrovaným motivem Combi na desce a s rozhraními LAN a E1

 

Základní deska a další moduly jsou připevněny např. na rozvrtanou základní desku s rastrem 400 mils (1cm) do vodotěsné plastové krabice, která provádí i bezpečnostní funkce jako šifrování, reset, odpojení, centrál-Stop, tamper-spínač), a  a možnost propojení s jinými systémy (např. CAN bus na vozidle).

Pohled na automotivní systém s indikátory binárních vstupů a modulem Combi

Podle počtu a typu vstupů a výstupů lze volit např. zabudování jedné desky plošného spoje do držáku na DIN liště do blízkosti výkonových prvků na téže liště, anebo umístit centrální jednotku do samostatné krabice s množstvím průchodek a jednotky propojit kabeláží.

Na připojené desce plošného spoje vytvořená izolovaná výkonová rozhraní pro ovládání spotřebičů (často 3-fázových), tato „silová“ část však má jiné požadavky na mezery a tloušťky spojů než centrální procesor.Další jednotky čidel mimo centrální jednotku, ale z ní napájené a jí podřízené, např. tenzometrické snímače (váhová čidla) nebo čtečky RFID. Tyto jednotky mohou výt vzdáleny od centrální jednotky až stovky metrů, pro komunikaci jsme zvolili buď LAN s PoE, anebo RS-485 a samostatné napájení 24V. U každého kabelu však může dojít k poruše, a proto jsou všechny kabelová rozhraní ochráněna proti poruše či zkratu.

Krytí: podle charakteru aplikace může jít o řadu možností, od plechové krabice či skříně (IP4x) až po odolný vodotěsný plastový obrobek či nerezové tlakové těleso s krytím IP67. Problémy nastávají s chlazením, vibracemi, znečištěním prostředí (prach, kondenzace) a odrušením. Spojovací kabely jsou voleny podle různých požadavků:  na trvalé ohýbání, odolnost proti UV a olejům, potravinářskou čistotu a kompatibilitu, či odolnost proti tlaku a slané vodě.

Na závěr: Doufám, že atribut „super“,  se autor snaží použít  jako míru předností a možností úprav a postupného růstu, které zmíněná generace systémů nabízí. Díky těmto přednostem se vývojářům v Rystonu podařilo zpracovat řadu úspěšných aplikací v řízení a monitorování technologických procesů, v telekomunikacích, a přijmout nové výzvy z potravinářství, zdravotnictví, ekologie, automobilové a kolejové dopravy.

Hodnocení článku: