아날로그 I/O 시스템 참조 설계

ADI의 애플리케이션은 Modbus 마스터로 제어되는 PLC/DCS 시스템의 개발을 시연하는 데 중점을 두고, 주요 부품의 최신 기능이 사용되는 방법을 보여줍니다. 단일 노드 시스템은 종종 PLC라고 하며, 더 큰 시스템은 종종 DCS라고 합니다. 각 노드는 최대 16개의 아날로그 필드 장치, 센서 또는 액추에이터, HART(고속도로 주소 지정 가능 원격 변환기) 호환 또는 아날로그 전용을 제어할 수 있으며, 최대 16개의 개별 노드를 포함하도록 시스템을 확장할 수 있습니다. 계측, 아날로그 데이터 로깅 또는 테스트 및 측정과 같은 범용 정밀 아날로그 데이터 수집 애플리케이션에도 시스템을 사용할 수 있습니다.

아날로그 입력 기판
CN-0414는 4개의 완전 차동 또는 8개의 단일 종단 전압과 4개의 전류 신호를 측정하도록 설계되었습니다. 회로의 핵심은 ±10V 및 20mA 아날로그 프런트 엔드가 통합된 AD4111 저전력, 저잡음 24비트, Σ-Δ 아날로그-디지털 컨버터(ADC)입니다. 전압 입력은 최대 ±10V의 입력 범위를 지원합니다. AD4111은 5V 또는 3.3V 단일 전원 공급 장치에서 작동하는 동안 ±10V 전압 입력에서 개방형 전선을 감지할 수 있는 고유한 기능을 통합합니다. 이전 솔루션에는 일반적으로 ±10V보다 큰 전원이 필요합니다.

전류 입력은 0mA ~ 24mA의 입력 범위를 지원합니다. 회로의 입력 임피던스는 250Ω(AD4111 내부 60Ω)이며 모든 입력은 절연 접지를 기준으로 합니다. AD5700-1 HART 호환 모뎀이 AD4111과 함께 작동하려면 전류 입력의 250Ω 입력 임피던스가 필요합니다.

회로의 아날로그 프런트 엔드, AD4111 및 AD5700-1은 ADuM5411 및 ADuM3151을 통해 처리 측에서 분리되어 개별 변압기 기반 솔루션보다 공간을 크게 절약합니다. CN-0414 기판은 산업 자동화 시스템의 전형적인 9.5V_DC ~ 36V_DC 전원 공급 장치로 구동되어 고객이 시스템에 새로 장착할 수 있습니다.

아날로그 출력 기판
CN-0418은 동적 전력 제어 기능이 있는 AD5755-1 디지털-아날로그 컨버터(DAC)를 기반으로 하는 쿼드 채널 전압 및 전류 출력 기판입니다. 이 회로는 단극 또는 양극 전압 출력(±10V)뿐만 아니라 4mA ~ 20mA 전류 출력을 제공합니다. 이 기판에는 AD5700-1 HART 모뎀도 포함되어 있어 HART 연결성을 갖춘 완전한 아날로그 출력 솔루션을 제공합니다. 외부 과도 보호 회로도 포함되어 있으며, 열악한 산업 환경에 있는 응용 제품에 중요합니다.

전류 및 전압 출력은 별도의 핀에서 사용할 수 있지만, 한 번에 하나만 활성화되므로 두 출력 핀을 함께 묶어 단일 단자에 연결할 수 있습니다. 아날로그 출력은 단락 및 개방 회로로 보호됩니다. AD5755-1에는 DC-DC 부스트 컨버터 회로를 사용하는 통합 동적 전력 제어 기능이 포함되어 있어, 전류 출력 모드에서 전력 소비를 줄일 수 있습니다. 4개의 출력 채널 각각에 해당하는 4개의 CHART 핀이 있습니다. HART 신호는 이러한 핀에 연결될 수 있으며 해당 출력이 활성화된 경우 해당 출력에 나타납니다.

RS-485 트랜시버 기판
CN-0416은 분리된 비절연 RS-485 트랜시버 기판으로, 특히 장거리에서 여러 시스템 또는 노드 간에 데이터 전송을 쉽게 구현할 수 있습니다. 이 회로는 절연 통신에 ADM2682E RS-485 송수신기를 사용하고 비절연 RS-485 통신에 LTC2865를 사용합니다. 둘 다 전이중 또는 반이중 작동으로 구성되거나 개방 또는 종료된 전송 회선으로 구성될 수 있습니다. 이 회로에는 온보드 RJ-45 잭이 있어 일반적인 물리적 CAT5 이더넷 케이블을 사용하여 노드를 빠르게 물리적으로 연결할 수 있습니다. 종단 저항은 기본적으로 100Ω의 CAT5 케이블 특성 임피던스로 설정되지만 120Ω의 표준 RS-485 케이블 임피던스를 지원하도록 구성할 수 있습니다.

ADM2682E는 최대 16Mbps의 데이터 속도를 지원하며 조정된 차동 전압 임계값으로 진정한 페일 세이프 수신기 입력을 제공합니다. iCoupler 데이터 채널을 사용하여 5kV 신호 분리를 제공하고 isoPower 통합 DC/DC 컨버터를 사용하여 5kV 전원 분리를 제공합니다. LTC2865는 최대 20Mbps의 데이터 속도가 가능하며 완전한 안전 장치 수신기 입력을 갖추고 있습니다. 내부 윈도우 비교기는 차동 입력 전압 임계값을 조정할 필요없이 고장 시 안전 상태를 결정합니다.