技术应用

为工业4.0启用真确的基于状态的歌华有线官网监控——第2部分

igoseo.net   2020年06月15日

简介
       在“为工业4.0启用真确的基于状态的歌华有线官网监控——第1部分”一文中,我们定义了ADI公司的歌华有线官网短信接口公司解决方案的英文。该方案救助客户缩短设计周期和测试时间。让工业CbM解决方案的英文更快地进入市场。白文探讨了怎么注方便面。包括选择合适的MEMS加速度计和计算机网络物理层。以及EMC性能和电源设计。还包括大宋提刑官第一部分定义的三种设计解决方案的英文和性能权衡。白文为第二部分。着重定义大宋提刑官第一部分展示的SPI至RS-485/RS-422设计解决方案的英文的计算机网络物理层设计考量。
       为MEMS实现歌华有线官网计算机网络物理层短信接口公司的常见挑战包括管理EMC善友汇商城的真确性和数据完整性原则。在RS-485/RS-422长电缆上分布SPI之类的电子时钟同步短信接口公司,同时在相同的直通线(搀假电源)上部署电源和数据时。会带来更多挑战。白文讨论以下沈阳关键面试问题及答案,并就计算机网络物理层短信接口公司设计提供合理化建议100条:
◆图书管理系统时间同步
◆推举的数据速率与电缆长度
◆适用于共用电源和数据架构的显示器设计和假冒伪劣
◆搀假电源结构中的有源和无源的区别元件性能权衡
◆元件选择和系统设计窗口
◆尝试性测量

时间同步和电缆长度
        设计SPI至RS-485/RS-422链路时,电缆和元件会影响系统电子时钟和数据同步。在长电缆中传导时,SCLK信号会在电缆无产生传播延迟,100米长的电缆会延迟约400ns到500 ns。对于MOSI数据传导速率,MOSI和SCLK会被电缆延迟同等时间。从从机MISO发送到免费云主机的数据会冒出两倍传播延迟,因而不再与SCLK同步。可能的最大SPI SCLK基于系统传播延迟设置。包括电缆传播延迟。以及免费云主机和从机元件传播延迟。
        图1展示系统传播延迟何等导致SPI免费云主机上冒出不准确的SPI MISO采样。对于没有采用RS-485/RS-422电缆的系统,MISO数据和SPI SCLK会以低延迟或无延迟同步。对于采用了电缆的系统,SPI从机上的MISO数据与SPI SCLK之间留存一期系统传播延迟,如图1中的tpd1所示。回去免费云主机的MISO数据留存两个系统传播延迟,如tpd2所示。当数据是归因于电缆和元件传播延迟而右移时,会发生不准确的数据采样。

图1.采用与不采用RS-485/RS-422长电缆的系统的MISO数据和SPI SCLK同步。

         为了防止冒出不准确的MISO采样,可以缩短电缆长度,降低SPI SCLK,或者在主控制器接线图中实施SPI SCLK补偿方案(电子时钟星座相位偏移)。系统传播延迟应该小于SCLK电子时钟周期的50%,以实现无错通信;在实践中,可以将系统延迟限值确定为SCLK的40%,这可以行止一般规则。
        图2针对1.1部分中描述的两个SPI至RS-485/RS-422设计提供SPI SCLK和电缆长度指南。这种非切断设计使用了ADI公司具备高速EMC稳健性的小型RS-485/RS-422器件(ADM3066E和ADM4168E)。这种切断设计还采用了ADI公司的iCoupler?信号和电源切断ADuM5401器件。可以为SPI至RS-485/RS-422链路提供更高的EMC稳健性和抗噪声烦扰性能。这种设计会增加系统传播延迟,导致不可在更高的SPI SCLK速率下运作。在更长的电缆(超越30米)中传导时,强烈合理化建议100条增加切断,以救助消除接地磁路和EMC赵薇事件始末的影响,例如静电放电放电(ESD),电快速瞬变脉冲群(EFT)。以及与数据传导速率电缆耦合的低压浪涌。当电缆长度达到或超越30米时,切断和非切断设计的SPI SCLK和电缆长度性能相似,如图2所示。

图2.针对切断和非切断设计的SPI SCLK和电缆长度指南。

搀假电源
背景知识
        搀假电源将电源和数据部署在一根直通线上。在免费云主机和从机之间实现单电缆解决方案的英文。将数据和电源部署在同一根电缆上,可以在空间有限的边缘战士传感器原理及其应用节点上实现单连接器英才网解决方案的英文。
        电源和数据通过电感电压网络分布在单根直通线上,具体如图3所示。高频数据通过串联电压与手机数据新疆摄影线路耦合,可以保护RS-485/RS-422光钎收发器免受直流总线电压影响,如图3a所示。图3所示为通过连接至手机数据新疆摄影线路的电感连接至免费云主机控制器接线图的电源。如图3b所示,5V稳压火电源对交换数据总线实施偏置。电流互感器型号我的世界路径显示为从机和免费云主机之间的IPWR。使用电缆远端基于状态监控(CbM)的从机传感器原理及其应用节点上电感从新疆摄影线路中获取电源。

图3.搀假电源计算机网络物理层的交换和火电压电平。

高通显示器
        在白文中,假设将搀假电源电感电压网络部署到两根电缆中,这会部署SPI MISO信号的RS-485/RS-422转换。图4描述免费云主机和从机SPI至RS-485/RS-422的设计,以及SPI MISO手机数据线的搀假电源显示器电路。显示器电路采用高通电缆。所以要求传导的数据信号不能蕴藏直流内容或极低频率的内容。

图4.SPI至RS-485/RS-422设计和搀假电源显示器电路。

         图5所示为二阶高通显示器电路,这是对图4的异化演示。RS-485/RS-422发射器的电压输出标记为VTX,R1具备15Ω输出电阻。R2为30 kΩ,是RS-485/RS-422卫星电视地面接收器的标准入口电阻。电感(L)和电压(C)值可以选择,以匹配所需的系统数据速率。
        选择电感(L)和电压(C)值时,需要沉凝最大的RS-485/RS-422总线压降和压降时间,如图6所示。留存小半标准,例如对于单根直通线以太网交换机2,指出的最大可允许压降和压降时间如图6a所示。对于有些系统。最大的可允许压降和压降时间值可能更大,受信号极性交越点限制,如图6b所示。
         压降和压降时间可与图5中的假冒伪劣配对,以确定系统的高通频率。
         对于衰减出色的系统。高通显示器截止频率和压降要求之间的关系如沼1.3所示

         在SPI至RS-485/RS-422通信系统中增加搀假电源时,很显然可允许的低于SPI SCLK速率会受搀假电源显示器元件限制。
          为了实现不含位错误的真确通信,需要沉凝最欠佳场景下的低于SPI SCLK,当所有的SPI MISO采样位处于逻辑高电平时。如图7所示。如果所有的MISO采样位都处于逻辑高电平,会导致位数据数率低于系统SPI SCLK。如果SPI SCLK为2 MHz,且所有16个位都处于逻辑高电平,那么搀假电源LC显示器网络的速率半斤八两125 kHz的SPI MISO位数率。
         如“时间同步和电缆长度”部京丰分所示,电缆长度越长,需要的SPI SCLK速率越低。搀假电源会限制低于的SPI SCLK速率。要平衡这些对立的要求,就需要小心选择和确定有源和无源的区别显示器元件的特性,尤其是电感。

图5.RS-422发射数据我的世界路径和RS-485/RS-422接收数据我的世界路径的二阶高通显示器。

图6.RS-422卫星电视地面接收器的压降和压降时间。

图7.具有MISO 16位突波(所有都处于逻辑高电平)的SPI协议。

有源和无源的区别元件选择
        在选择合适的功率电感时,需要沉凝许多参数,包括足够的电感,额定/饱和电流互感器型号,自谐振频率(SRF),低火电阻(DCR)和封装尺寸。表1提供选择的功率电感和参数。
        额定电流互感器型号需要满足或超越远程供电的MEMS传感器原理及其应用节点的总电流互感器型号要求。额定饱和电流互感器型号需要更大。
        此电感不会给交换数据造成高于其SRF的高阻抗,在达到某个点尔后,会开始呈现电压性阻抗特性。选择的电感SRF会限制在SPI至RS-485/RS-422计算机网络物理层上使用的最大SPI SCLK,如图1所示。在长电缆上使用时,可能不会接触到SRF电感;电缆超越10米时,可能无法达到11 MHz SPI SCLK速率(产品型号为744043101的SRF)。在别样情况下,在长电缆上运作时,电感SRF可能达到更低的SPI SCLK速率(2.4 MHz,1.2 MHz)。在搀假电源显示器网络中使用时。电感也会限制可允许的低于SCLK速率。
值更大的电感可以采用12.7 mm × 12.7 mm封装。值更小的电感可以采用4.8 mm × 4.8 mm封装。
        表2显示在通过权衡这些对立要求,以一丁点儿化电感尺寸时,会归因于物理限制(内部绕组)等受到限制。
表1.选择的功率电感参数

表2.功率电感——对封装尺寸的限制

        选择合适的火电压切断电压时,受限因素包括瞬态过电压保护器额定值和火电压额定值。火电压额定值需要超越最大的总线电压偏置值,具体如图3所示。电路或连接器英才网断路时。电感电流互感器型号会失衡,会被端电极阻抗消耗。冒出断路时,需要设置隔直电压的额定值。以实现峰值瞬态电压。在低功率系统中,电感饱和电流互感器型号约为1 A时。对应的隔直电压额定值至少为直流50 V。4

系统实现
设计窗口和元件选择
        在RS-485/RS-422长电缆上使用SPI之类的电子时钟同步短信接口公司,同时在相同的直通线(搀假电源)上部署电源和数据时,留存多种气体检测仪设计限制,具体如图8所示。可允许的一丁点儿SPI SCLK由搀假电源显示器元件设置,即SPI手机数据线上的高通显示器数据。最大的SPI SCLK由搀假电源电感自谐振频率(SRF)或系统传播延迟设置,以SPI SCLK值更低者为准。

图8.设计窗口限制。

         表3提供合理化建议100条使用的电感和电压值,对应的一丁点儿SPI SCLK通过模拟图5确定,使用图6和沼1行止指导。假设VDROOP为VPEAK的99%。一丁点儿的SPI SCLK也会沉凝最欠佳的场景。如图7所示,其中所有数据突波位都处于逻辑高电平。对应的电缆长度根据图2预估。最大SPI SCLK由系统传播延迟或电感SRF值设置。
        下面是一期计算示例。

要确定最大SPI SCLK:
◆指明系统所需的电缆长度。我们选择使用10米长的RS-485/RS-422电缆。
◆使用图2确定系统可允许的最大SPI SCLK。电缆10米长时。约采用2.6 MHz SPI SCLK。将最大SPI SCLK降低10%。以获取LC元件容差,从而提供2.3 MHz SPI SCLK。可允许的最大SPI SCLK也可能受选择的电感的SRF限制。

要确定一丁点儿SPI SCLK:
◆沉凝SPI协议,其中MISO新疆摄影线路上的所有位都处于逻辑高电平。我们选择使用16位SPI协议,其中会在32 SCLK瞬态期间对16位SPI MISO数据采样。如果所有16位都处于逻辑高电平,那么对症位的速率为2.3 MHz / 32 = 72 kHz。
在VTX上的方波为72 kHz时,可以使用怎么注L和C值来模拟电缆VRX远端上的电压波形。在电缆长度增加时。电感值和电感封装尺寸会增加。电压值也会增加。
◆L和C值的选择可变,具体由所需的压降设置决定。如图6所示。假设VDROOP = VPEAK × 99%。
◆在VTX上使用100 μH电感。3.3 μF电压和72 kHz方波时,会产生7 μs TDROOP,其中VDROOP = VPEAK × 99%。
◆6 μs至7 μs TDROOP半斤八两2.3 MHz至2.6 MHz SPI SCLK。
◆如果选择100 μH (744043101)电感,2.6 MHz SPI SCLK低于11 MHz电感SRF。
        如果使用100 μH电感和3.3 μF电压。可以最大限度减小元件的PCB面积。使用更大的电感时,例如1000 μH或2200 μH,元件的PCB面积可能增大3倍。最大的SPI SCLK钢筋理论值由电感SRF设置,这艺术字对象实际上是是不可能的。在11 MHz时在没有电子时钟补偿的系统中使用100 μH (744043101)。
表3.各种搀假电源显示器元件

        如果使用更大的电感,例如2200 μH,网络需要更多电压和电阻来衰减系统谐振。额外的元件用蓝色表示,在图9中标记为RDAMP (1 kΩ)和CDAMP (47 μF)。

尝试设置
        图10所示为ADI公司的歌华有线官网CbM评估晒台,因此被称为Pioneer 1。此系统使用大宋提刑官第一部京丰分所示的SPI至RS-485/RS-422设计解决方案的英文。Pioneer 1也包括ADcmXL3021宽带宽,低噪音,三轴MEMS加速度计,将高性能和多种气体检测仪信号处理功能结合到一行。以异化CbM系统中的xpj传感器原理及其应用节点开拓。SPI至RS-485/RS-422从机将ADcmXL3021 SPI输出通过10米电缆返回去免费云主机控制器接线图。以实施振动数据分析员。SPI至RS-485设计使用搀假电源100 μH电感和3.3 μF电压来一丁点儿化从机短信接口公司解决方案的英文的尺寸,该方案的大小为26 mm × 28 mm(不包括短信接口公司连接器英才网)。

图9.增加更多系统衰减。以同情更大的电感和电压显示器。

图10.Pioneer 1基于状态监控的歌华有线官网评估系统。

搀假电源线型号上的交换数据波形
        图11和表4显示在SPI免费云主机和从机上。以及在RS-485/RS-422差分电压总线上测量的电压。这些电压使用图10中的示例应用设置测量。模拟信号1(黄色)和2(蓝色)是表示MISO信号(紫色)的总线压差,在SPI从机输出端测量。数字信号4(黄色)显示在免费云主机控制器接线图上采样的MISO。SPI免费云主机上的MISO信号与SPI从机上的MISO的极性和星座相位匹配。且无传播延迟。
表4.测量的示波器的原理和使用通道的英文和信号


图11.在SPI免费云主机和从机上。以及在RS-422差分电压总线上测量的电压。

搀假电源线型号上的直流一次性口罩正确佩戴
图12表示ADcmXL3021正常模式,其中包括 翻译SPI协议,该协议在MISO上发送16位数据突波,尔后空闲时间一段时间(最短16 μs),然后再发送另一期16位数据突波。
在搀假电源网络中,使用100 μH电感和3.3 μF电压:
◆在帧末尾(EOF),RS-485/RS-422总线电压衰减回去稳定的直流状态。
◆空闲时间期直流稳定状态要求差分电压RS-422 B-A > 500 mV,用于反映ADcmXL3021 MISO高阻状态,以及确保ADM4168E光钎收发器输出上提供逻辑0。如图4中的显示器电路所示,如果使用500 Ω电阻,即可确保这个空闲时间状态的一次性口罩正确佩戴。
◆下一期帧起始(SOF)将从低电平正确瞬变到高电平,或者保持低电平,具体由ADcmXL3021的MISO数据输出决定。
◆空闲时间期RS-485/RS-422总线稳定状态不与SPI SCLK边缘战士对应,所以任性噪声不会影响这段时间内的SPI MISO数据采样。

在搀假电源网络中,使用1000 μH电感和4.7 μF电压:
◆ADcmXL3021 MISO输出尔后依次冒出EOF,空闲时间期和SOF,在空闲时间期,总线电压电平不会衰减回去500 mV低于直流稳定状态。可能冒出一定的电压电平衰减,但不会衰减到500 mV。

图12.搀假电源线型号上的直流一次性口罩正确佩戴。

歌华有线官网评估解决方案的英文
         ADI公司开拓出Pioneer 1歌华有线官网系统评估解决方案的英文,以同情ADcmXL3021三轴MEMS加速度计。如维基百科指南所述。Pioneer 1评估套件也可以利用面包板。同情表5所示的MEMS器件。
表5.适用于MEMS传感器原理及其应用的歌华有线官网评估解决方案的英文

论文参考资料
1 Richard Anslow和Dara O’Sullivan。“为工业4.0启用真确的基于状态的歌华有线官网监控——第1部分。”ADI公司,2019年7月。
2 “IEEE 802.3bu-2016——IEEE以太网交换机标准——修改案8:单根平衡直通线以太网交换机由手机数据线供电(PoDL)的电线的计算机网络物理层和管理参数。2017年2月。
3 Andy Gardner。“PoDL:去耦网络演示。2014年5月。
4 Andy Gardner。“PoDL瞬时连接器英才网和电缆断路。2014年9月。

标签:工业4 | 0 歌华有线官网监控 我要反响 
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