Analog I/O system reference design

ADI applikationen fokuserer på at demonstrere udviklingen af et PLC/DCS-system, styret af en Modbus-master og illustrerer, hvordan de nyeste funktioner i nøglekomponenterne bruges. Et enkelt node-system omtales ofte som en PLC, mens et større system ofte omtales som en DCS. Hver node kan styre op til 16 analoge enheder, sensorer eller aktuatorer; enten HART-kompatibel (Highway Addressable Remote Transducer – HART) eller ren analog. Systemerne kan udvides til at omfatte så mange som 16 individuelle noder. Systemet kan også bruges til generelle, præcise analoge dataindsamlings-applikationer, såsom instrumentering, analog datalogning eller test og måling.

Analog input kort
CN-0414 er designet til at måle fire fuld differential eller otte enpolet spændinger samt fire strømsignaler. Kredsløbets hjerte er en AD4111 24-bit, lav-støj 24-bit, Σ-Δ analog-til-digital-konverter (ADC) med integreret ±10 V og 20 mA analoge frontends. Spændingsindgange understøtter et inputområde på op til ±10 V. AD4111 har en unik funktion, der muliggør detektering af åben ledning på ±10 V spændingsindgange, mens den arbejder på en 5 V eller 3,3 V enkelt strømforsyning; de tidligere løsninger ville typisk kræve en forsyning større end ±10 V.

Strømindgangene understøtter inputområder fra 0 mA til 24 mA. Indgangsimpedansen for kredsløbet er 250 Ω (60 Ω internt til AD4111), med alle indgange refereret til isoleret GND. Indgangsimpedansen på 250 Ω på strømindgangene er nødvendig for at få det AD5700-1 HART-kompatible modem til at arbejde sammen med AD4111.

Den analoge frontende af kredsløbet AD4111 og AD5700-1 er isoleret fra behandlingssiden gennem ADuM5411 og ADuM3151 for at opnå betydelige pladsbesparelser i forhold til diskrete transformatorbaserede løsninger. CN-0414-kortet drives af en 9,5 V_DC til 36 V_DC strømforsyning, der er typisk for industrielle automatiseringssystemer, hvilket gør det nemt for kunderne at eftermontere den i deres systemer.

Analog Output Board
CN-0418 er en 4-kanals spænding og strømudgangskort baseret på AD5755-1 digital-analog-konverter (DAC) med dynamisk strømstyring. Dette kredsløb giver 4 mA til 20 mA strømudgange såvel som unipolære eller bipolære spændingsudgange (±10 V). Brættet inkluderer også et AD5700-1 HART-modem, der giver en komplet analog udgangsløsning med HART-forbindelse. Eksternt beskyttelseskredsløb mod transitener er også inkluderet, hvilket er vigtigt for applikationer beliggende i barske industrielle miljøer.

Strøm- og spændingsudgangene er tilgængelige på separate ben, men kun en er aktiv ad gangen, hvilket gør det muligt at forbinde begge udgangsben til en enkelt terminal. Analoge udgange er beskyttet mod kortslutning og åben kredsløb. AD5755-1 indeholder integreret dynamisk strømstyring ved hjælp af et DC-til-DC boost-konverteringskredsløb, hvilket tillader reduceret strømforbrug i strømoutput-tilstand. Det har fire CHART-ben, der svarer til en hver af de fire outputkanaler. HART-signalet kan kobles til disse ben og vises på den tilsvarende udgang, hvis dette output er aktiveret.

RS-485 Transceiverkort
CN-0416 er et isoleret og ikke-isoleret RS-485-transceiverkort, som tillader nem implementering af datatransmission mellem flere systemer eller knudepunkter, især over lange afstande. Kredsløbet bruger ADM2682E RS-485-transceiver til isoleret kommunikation og LTC2865 til ikke-isoleret RS-485-kommunikation. Begge kan konfigureres til enten fuld duplex- eller halv duplex-drift og med åbne eller terminerede transmissionslinjer. Kredsløbet har indbyggede RJ-45-stik, der tillader anvendelse af fælles CAT5 ethernet-kabler til hurtig fysisk ledningsføring af noderne. Termineringsmodstanden er som standard indstillet til den CAT5-kabel karakteristiske impedans på 100 Ω, men kan konfigureres til at understøtte standard RS-485 kabelimpedans på 120 Ω.

ADM2682E er i stand til datahastigheder på op til 16 Mbps og har ægte fejlsikker modtagerindgange med en justeret differentiel spændingstærskel. Det giver 5 kV signalisolering ved hjælp af iCoupler-datakanalen og 5 kV effektisolering ved hjælp af den isoPower integrerede DC/DC-konverter. LTC2865 er i stand til datahastigheder på op til 20 Mbps og har fuld fejlsikker modtagerindgange. En intern vindue-komparator bestemmer den fejlsikre tilstand uden behov for at justere differentielle grænser for indgangsspænding.