Jump to content

    
Politeh

Разработка универсального модуля PCB для I/O(DI, DO, AI, AO)

Recommended Posts

Добрый день!

Есть задача разработать универсальный модуль DI, DO, AI, AO для промышленного применения. Интерфейсы общения с хостом: SPI, UART, I2C. Модуль изолированный.

Всего есть 5 пинов на клеммной колодке: один под минус, другие под сигналы. Модуль должен быть конфигурируемым, и могут быть следующие конфигурации:

1. х1..4 DI/DO, логический уровень 24В. DO - или открытый коллектор(300мА) или релейный. Т.е. любой вывод может быть как DI так и DO.

2. х2 АI, x2AO. AI: single ended, x12..16bit, 0..10В/4-20мА(configurable), AO: single ended, x12..16bit 0..10V, 

Также есть достаточное кол-во GPIO от хоста, чтобы попробовать сделать конфигурацию выводов полностью программную, если это возможно.

 

Пока что вижу следующий вариант: цифровые изоляторы естественное на SPI, чипселектов есть 2-3, поэтому переключаемся между чипами ADC/DAC SPI. Аналоговые входы между 0..10V и 4-20мА конфигурируются включением точного резистора между AI и минусом, видимо мультиплексором или транзистором.

Дискретные входы реализовать прямо на ADC через делитель с мощными резисторами, чтобы токи были мА 10 хотябы - для промышленности.

Выходы дискретные напрямую к пинам клеммной колодки, т.к. они будут разомкнутыми при их неиспользовании.

Если кто делал подобные конфигурируемые входы/выход - подскажите пожалуйста на что обратить внимание, какие подводные камни. Интересуют моменты также с программной конфигурацией, т.е. сколько

примерно понадобится обязки(мультиплексоры/ключи), чтобы программно это делать, например тот же резистор токовый вкл/выкл.

Спасибо!

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 hours ago, Politeh said:

внимание, какие подводные камни.

Я думаю, что на столе в лаборатории работать будет. А когда принесёте на объект начнутся основные чудеса. Ведь Вы не упомянули защиты от статики, от перегрузки по напряжению. Но упомянули промышленные условия. Что будес Вашим выходом, если ему с дуру подадут как на вход?) Признаюсь, не видел подобного в промышленном исполнении среди ПЛК. Обычно, если это вход, то вход. Если выход, то выход. Единственное, входы могут быть универсальными. Например, измерять не только напряжение, но и сопротивление постоянному току. И то, конфигурируется всё это железными перемычками (видел какой-то модуль от Овена).

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 9/17/2021 at 9:38 PM, haker_fox said:

Я думаю, что на столе в лаборатории работать будет. А когда принесёте на объект начнутся основные чудеса. Ведь Вы не упомянули защиты от статики, от перегрузки по напряжению. Но упомянули промышленные условия. Что будес Вашим выходом, если ему с дуру подадут как на вход?) Признаюсь, не видел подобного в промышленном исполнении среди ПЛК. Обычно, если это вход, то вход. Если выход, то выход. Единственное, входы могут быть универсальными. Например, измерять не только напряжение, но и сопротивление постоянному току. И то, конфигурируется всё это железными перемычками (видел какой-то модуль от Овена).

Спасибо. 

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, dimka76 said:

Не ПЛК конечно, но это модуль DIDO

Подтверждаете, что на любое правило есть исключение) Интересно бы посмотреть на схему этого модуля...

Share this post


Link to post
Share on other sites
17.09.2021 в 17:42, Politeh сказал:

какие подводные камни

Никаких, если продать такое не проблема. И от БП требуется соответствующая мощность, чтобы подключить две токовых петли.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вопрос по поводу изолированных силовых выходов до 1А: в чем принципиальная разница между NPN и NMOS выходами? Почему-то в основном в схемах указывается именно NPN, его проще реализовать? 

Чем плоха приклепленная схема?

Спасибо!

ISO_DO1.PNG

22 minutes ago, Politeh said:

Вопрос по поводу изолированных силовых выходов до 1А: в чем принципиальная разница между NPN и NMOS выходами? Почему-то в основном в схемах указывается именно NPN, его проще реализовать? 

Чем плоха приклепленная схема?

Спасибо!

ISO_DO1.PNG

Уже догадался - при открытом NMOS - падение напряжения будет на нагрузке и в итоге на затворе ничего не останется и транзистор закроется сразу.

А для биполярного нужен ток базы и немного напряжения. 

Хотя на биполярном на коллектор-эмиттер тоже малое падение, но там эмиттер выхода оптопары цепляется на базу выходного биполярного и делителя не нужно, только ограничивающий R1. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

https://www.contec.com/support/basic-knowledge/daq-control/digital-io/#anc-06

Меня интересует схема  "3-1-2. Photocoupler-isolated output (current source type and negative common type)".

Как объяснить, почему биполярный транзистор будет находиться в открытом состоянии, когда падение на коллекто-эмиттер всего около 0.2В и меньше? Что тогда остается на базе?

Как работает схема "3-1-1. Photocoupler-isolated open-collector output (current sink type)" - понятно. 

Спасибо.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 часа назад, Politeh сказал:

по поводу изолированных силовых выходов

Почему пассивная схема, когда у узла один общий провод, а значит, уже имеется изолированное питание на нём?

 

Такие упрощения годятся лишь для внутреннего интерфейса, когда про сигналы всё известно, а промавтоматика делается малость посложнее, позатратнее и понадёжнее.

Share this post


Link to post
Share on other sites
44 minutes ago, Plain said:

Почему пассивная схема, когда у узла один общий провод, а значит, уже имеется изолированное питание на нём?

 

Такие упрощения годятся лишь для внутреннего интерфейса, когда про сигналы всё известно, а промавтоматика делается малость посложнее, позатратнее и понадёжнее.

Да, есть изолированный ИП на платке. Уже дошло, что от него нужно будет питать выход оптопары. Спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот здесь показано, как примерно должен выглядеть дискретный выход, потому что в идеале должны быть аппаратные, а не программные одновибраторы.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Недавно чинил контроллер Mitsubishi в линии по разливу слоев керамических конденсаторов. Оказалось, что выход из строя высокоскоростных выходов вызван коррозией переходных отверстий - в микроскоп вместо золота зияла ужосающая усатая чернота (плата мытая). 

На каждый высокоскоростной выход был свой bjt драйвера питания, трансформатор, выпрямитель, стабилизатор +5V, быстродействующий оптрон и выходной ключ PNP. И всё это не работало из-за подступившей коварно коррозии. Три идентичных канала с повторением чумы. 

Были-б NPN выхода -  надёжность  тогда возросла)) 

Share this post


Link to post
Share on other sites
25.09.2021 в 01:42, НЕХ сказал:

Три идентичных канала с повторением чумы. 

Были-б NPN выхода -  надёжность  тогда возросла)) 

Интересно, сколько времени на этот ужОс понадобилось?

Share this post


Link to post
Share on other sites

"О" - отверстие)) 

Чистая зона, люди в белых халатах и шапочках. Несколько лет разъедало. 

Но что является виновником - не выяснено. Никаких жидкостей на плату не попадало... 

Корректнее сказать - выходы PNP, но на N-канальном ключе. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.