Progetto di riferimento del sistema I/O analogico

L'applicazione di ADI si concentra sulla dimostrazione dello sviluppo di un sistema PLC/DCS controllato da un master Modbus ed esemplifica l'utilizzo delle più recenti funzionalità dei componenti chiave. Un sistema a singolo nodo viene spesso definito PLC, mentre un sistema più grande viene spesso definito DCS. Ciascun nodo può controllare fino a 16 dispositivi di campo analogici, sensori o attuatori, compatibili con il trasduttore remoto indirizzabile in rete (HART) o solo analogici, e i sistemi possono essere estesi a includere fino a 16 nodi individuali. Il sistema può anche essere utilizzato per applicazioni di acquisizione dati analogici di precisione per scopi generici, come strumentazione, registrazione di dati analogici o test e misurazione.

Scheda di ingresso analogica
CN-0414 è progettato per misurare quattro tensioni completamente differenziali o otto a terminazione singola e quattro segnali di corrente. Il cuore del circuito è un convertitore analogico/digitale (ADC) Σ-Δ a bassa potenza e basso rumore a 24 bit AD4111 con front-end analogici a ±10 V e 20 mA integrati. Gli ingressi di tensione supportano un intervallo di ingresso fino a ±10 V. AD4111 incorpora una caratteristica unica che consente il rilevamento di conduttore aperto su ingressi di tensione di ±10 V durante il funzionamento con un singolo alimentatore da 5 V o 3,3 V; le soluzioni precedenti in genere avrebbero richiesto un'alimentazione superiore a ±10 V.

Gli ingressi di corrente supportano intervalli di ingresso da 0 a 24 mA. L'impedenza di ingresso del circuito è di 250 Ω (60 Ω interno ad AD4111), con tutti gli ingressi riferiti alla messa a terra isolata. L'impedenza di ingresso di 250 Ω sugli ingressi di corrente è necessaria per far funzionare il modem conforme a HART AD5700-1 in combinazione con AD4111.

Il front-end analogico del circuito, AD4111, e AD5700-1 sono isolati dal lato di elaborazione attraverso ADuM5411 e ADuM3151 per offrire un notevole risparmio di spazio rispetto a soluzioni discrete basate su trasformatore. La scheda CN-0414 è alimentata da un alimentatore da 9,5 V_c.c. a 36 V_c.c. che è tipico dei sistemi di automazione industriale, cosa che consente ai clienti di adeguarlo facilmente ai propri sistemi.

Scheda di uscita analogica
CN-0418 è una scheda di uscita di tensione e corrente a quattro canali basata sul convertitore digitale/analogico (DAC) AD5755-1 con controllo dinamico della potenza. Questo circuito fornisce uscite di corrente da 4 a 20 mA, nonché uscite di tensione unipolari o bipolari (±10 V). La scheda include anche il modem HART AD5700-1, per fornire una soluzione di uscita analogica completa con connettività HART. Sono inclusi anche i circuiti di protezione dai transitori esterni, il che è importante per le applicazioni situate in ambienti industriali difficili.

Le uscite di corrente e di tensione sono disponibili su pin separati, ma ne è attiva solo una alla volta, consentendo così a entrambi i pin di uscita di essere collegati tra loro e connessi a un singolo terminale. Le uscite analogiche sono protette da cortocircuito e circuito aperto. AD5755-1 contiene un controllo di potenza dinamico integrato che utilizza un circuito convertitore boost c.c./c.c., consentendo un consumo energetico ridotto nella modalità di uscita corrente. Ha quattro pin CHART corrispondenti a ciascuno dei quattro canali di uscita. Il segnale HART può essere accoppiato a questi pin e appare sull'uscita corrispondente se tale uscita è abilitata.

Scheda transceiver RS-485
CN-0416 è una scheda transceiver RS-485 isolata e non isolata, che consente una facile implementazione della trasmissione dei dati tra più sistemi o nodi, specialmente su lunghe distanze. Il circuito utilizza il transceiver RS-485 ADM2682E per comunicazioni isolate e LTC2865 per comunicazioni RS-485 non isolate. Entrambi possono essere configurati per il funzionamento full-duplex o half-duplex e con linee di trasmissione aperte o terminate. Il circuito ha jack RJ-45 su scheda che consentono l'uso di cavi Ethernet CAT5 comuni per il rapido cablaggio fisico dei nodi. Per impostazione predefinita la resistenza di terminazione è impostata sull'impedenza caratteristica del cavo CAT5 di 100 Ω, ma può essere configurata per supportare l'impedenza del cavo RS-485 standard di 120 Ω.

ADM2682E è in grado di fornire una velocità dati fino a 16 Mbps e dispone di ingressi ricevitore a sicurezza intrinseca reale con una soglia di tensione differenziale regolata. Fornisce isolamento del segnale a 5 kV utilizzando il canale dati iCoupler e isolamento dell'alimentazione a 5 kV utilizzando il convertitore c.c./c.c. integrato isoPower. LTC2865 è in grado di fornire una velocità dati fino a 20 Mbps e dispone di ingressi ricevitore a sicurezza intrinseca completa. Un comparatore a finestra interno determina la condizione di sicurezza intrinseca senza la necessità di regolare le soglie di tensione di ingresso differenziale.