18. fejezet - PCI kártya – Specifikációk
Vissza		Előre

18. fejezet - PCI kártya – Specifikációk

Tartalom

Ez a fejezet a PCI kártya csatlakozóit, pin-jeit és elektromos karakterisztikáit írja le.

18.1. Pin-kivezetések (pin-outs) és elektromos karakterisztikák

18.1. ábra - PCI kártya csatlakozók és LED-ek

18.1.1. RS485: Bővítő modulok

18.2. ábra - RS485-bus csatlakozó Pin számozása, RS485-bus csatlakozó pin-kivezetései

18.1.2. GPIO csatlakozók

Minden pin átkonfigurálható digitális bemenetnek vagy kimentnek.

Pin-kivezetés (Pinout)

18.3. ábra - GPIO csatlakozó pin számozása, GPIO csatlakozó pin-kivezetései

Bemenő (input) elektromos karakterisztikák

Ezek egyszerű nem leválasztott (non-isolated) I/O portok általános célú használatra. Minden feszültségszint a PC földjéhez van viszonyítva. Nem ajánlott azon jelek közvetlen bekötése, melyek átléphetik az abszolút maximális értékeket.

Abszolút maximális értékek

Maximális bemenő feszültség: $3.3$ $V o l t$

Minimális bemenő feszültség: 0Volt

4x8 kimenet (output) maximális árama:100mA

Logikai szintek

Minimális high-level (logikai magas) bemenő feszültség: $2$ $V o l t$

Maximális low-level (logikai alacsony) bemenő feszültség: $0.8$ $V o l t$

Kimenő elektromos karakterisztikák

A totem pole kimenetek kis áramkörök, melyeket sorosan kapcsolt ellenállás véd, lsd. az ábrán:

18.4. ábra - A kimeneti pin egyenértékű áramköre

Kimenő logikai szintek (terheletlen)

Minimális high-level kimenő feszültség: $2.9$ $V o l t$

Maximális low-level kimenő feszültség: $0.4$ $V o l t$

18.1.3. CAN-bus: Pozíció referencia szervo modulok részére

18.5. ábra - CAN-bus csatlakozó pin számozása, CAN-bus csatlakozó pin-kivezetései

18.1.4. Axis csatlakozók

Minden feszültségszint az Axis csatlakozón a PC földjéhez van viszonyítva. Ajánlott az Axis modulok használata, amikor a szervoerősítő modulokat a PCI kártyához csatlakoztatjuk.Lásd: 3. fejezet

18.6. ábra - Axis csatlakozó pin számozása, Axis csatlakozó pin-kivezetései

Encoder bemenő karakterisztikák

Abszolút maximális értékek

Maximális bemenő feszültség: $3.3$ $V o l t$

Minimális bemenő feszültség: $0$ $V o l t$

Logikai szintek

Minimális high-level bemenő feszültség: $2$ $V o l t$

Maximális low-level bemenő feszültség: $0.8$ $V o l t$

Hiba (Fault) bemenetek

18.7. ábra - A hiba bemeneti pin egyenértékű áramköre

Logikai szintek

Minimális high-level bemenő feszültség: $1.5$ $V o l t$

Maximális low-level bemenő feszültség: $0.5$ $V o l t$

Enabled (engedélyező) kimenetek

Az engedélyező (enable) kimenete minden Axis-nak közös.

Maximális kimenő forrás áram: $100$ $m A$

18.8. ábra - Az engedélyezett kimenetek egyenértékű áramköre

Step, Direction és DAC serial line kimeneti karakterisztikái

A totem pole kimenetek kis áramkörök, melyeket sorosan kapcsolt ellenállás véd, lásd az ábrán:

18.9. ábra - Totem pole

A kimenő pin-ek egyenértékű áramköre (Step, Direction, és DAC serial line) az Axis csatlakozón.

Kimenő logikai szintek (terheletlen állapot)

Minimális high-level kimenő feszültség: $2.9$ $V o l t$

Maximális low-level kimenő feszültség: $0.4$ $V o l t$

18.1.5. Homing & end switch csatlakozó

Pinout

18.10. ábra - Pin számozás a homing & end switch csatlakozón

18.11. ábra - A homing & end switch csatlakozó pin-kivezetései

Bemenő elektromos karakterisztikák

18.12. ábra - A bemeneti pin egyenértékű áramköre

Mechanikus kapcsolót vagy nyitott kollektoros kimenetet lehet csatlakoztatni a bemeneti pin-ek és a külső föld (GND) közé.

A logikai szintek a $V +$ és Bemenő pin-ek közötti feszültségesésre és az áramfogyasztásra vonatkoznak

Minimális high-level feszültségesés: $5$ $V o l t$ $I_{F}$ $3.9$ $m A$

Maximális javasolt high-level feszültségesés: $12$ $V o l t$ $I_{F}$ $11$ $m A$

Maximális low-level feszültségesés: $1$ $V o l t$

Abszolút maximális értékek

Forward feszültségesés $V +$ és Bemenő pin-ek között: $30$ $V o l t$

Forward áram $V +$ és Bemenő pin-ek mentén: $30$ $m A$

Reverse feszültségesés $V +$ és Bemenő pin-ek között: $5$ $V o l t$

18.1.6. LED-ek

CAN

Szín: Narancssárga

Villog, adatkommunikáció esetén

On, ha bármelyik buffer betelt – kommunikációs hiba

Off, ha nincs adatkommunikáció

RS485

Szín: Narancssárga

Villog, amíg a modulok inicializálása folyik a bus-on

On, ha az adatkommunikáció minden inicializált modul között fennáll

Off, ha bármelyik inicializált modul valamilyen hiba miatt kiesik

EMC

Szín: Fehér

Villog, ha a LinuxCNC fut

Egyébként off.

Boot

Szín: Zöld

On, ha a rendszer sikeresen boot-olt

Egyébként off.

Hiba

Szín: Piros

Off, ha nincs hiba a rendszerben

Villog, PCI kommunikációs hiba esetén

On, ha a watchdog timer túlcsordul

18.2. Mechanikai mérete

18.13. ábra - Nyák méretek

Minden méret mm-ben van megadva. A nem jelölt méretek megfelelnek a PCI specifikációnak és szabványnak.

18.3. Szervo modulok csatlakoztatása

Ez a fejezet leírja, hogyan csatlakoztassunk szervo modulokat a PCI mozgásszabályozó kártyához egy gép vezérlése céljából.

18.4. Tengely interfész modulok

Kisméretű DIN sínre szerelt interész modulokkal könnyen csatlakoztathatunk különböző típusú szervo modulokat az Axis (tengely) csatlakozókhoz. Ebben a fejezetben először 7 különböző rendszerkonfigurációt mutatunk be, amelyekkel tipikus alkalmazások értékelhetőek. Bemutatjuk a 4 elérhető interfész modul részletes leírását.

Tengely interfész modulok: Differencális vonalmeghajtó, Digitális analóg konverter, Optikai leválasztó, Encoder / referencia csatlakozó modul

18.14. ábra - Tengely interfész modulok: Differencális vonalmeghajtó, Digitális analóg konverter, Optikai leválasztó, Encoder / referencia csatlakozó modul

18.4.1. Jellemző szervo konfigurációk

A következő blokkdiagrammoknak megfelelően kell csatlakoznia a moduloknak, hogy a megfelelő szervohajtás kiértékelhető legyen. Minden moduláris kábel (RJ50 és RJ45) legyen „straight wired” (UTP- vagy telefonkábel).

Analóg rendszer encoder visszacsatolással

18.15. ábra - Analóg rendszer encoder visszacsatolással

Ez a kialakítás használható azon konvencionális analóg szervo modulok illesztésére, amelyek feszültségszint referenciajel bemenettel rendelkeznek.

Inkrementális digitális rendszer encoder visszacsatolással és differenciális kimenettel

18.16. ábra - Inkrementális digitális rendszer encoder visszacsatolással és differenciális kimenettel

Ez a kialakítás használható háromtípusú inkrementális szervo modul illesztésére a következő differenciális referencia bemenetekkel: (Lépés/Irány) Step/Direction, Clockwise/Counter clockwise (óra járásval megyegyező/ellentétes) és Kvandráns A/B. Lehetséges a szervo pozíció olvasása PC-n az encoderes visszacsatolásra csatlakozva.

Inkrementális digitális rendszer encoder visszacsatolással és TTL kimenettel

18.17. ábra - Inkrementális digitális rendszer encoder visszacsatolással és TTL kimenettel

Ez a kialakítás használható háromtípusú inkrementális szervo modul illesztésére a következő TTL-szint referencia bemenetekkel: Step/Direction, Clockwise/Counter clockwise és Kvandráns A/B. Lehetséges a szervo pozíció olvasása PC-n az encoderes visszacsatolásra csatlakozva.

Inkrementális digitális rendszer differenciális kimenettel

18.18. ábra - Inkrementális digitális rendszer differenciális kimenettel

A 3.1.1.2.-vel megyező konfiguráció, de elszigetelés és encoderes evisszacsatolás nélkül. Ez a kialakítás akkor javasolt, ha a szervo modul optikai leválasztású bemenetekkel rendelkezik.

Inkrementális digitális rendszer TTL kimenettel

18.19. ábra - Inkrementális digitális rendszer TTL kimenettel

A 3.1.1.3.-vel megyező konfiguráció, de elszigetelés és encoderes visszacsatolás nélkül.

Abszolut digitális (CAN alapú) rendszer

18.20. ábra - Abszolut digitális (CAN alapú) rendszer

A szervo modulok a CAN bus interfészen keresztül csatlakoznak.

Abszolut digitális (CAN alapú) rendszer konvencionális (A/B/I) encoder visszacsatolással

18.21. ábra - Abszolut digitális (CAN alapú) rendszer konvencionális (A/B/I) encoder visszacsatolása

A szervo modulok a CAN bus interfészen kersztül csatlakoznak. Ezt bővíti ki egy konvencionális encoder visszacsatolás egy optikai leválasztón keresztül a RJ50 Axis csatlakozón.

18.4.2. AXIS – Optikai leválasztó

Ez a modul az összes PC földre vontatkoztatott jel leválasztására, valamint TTL vagy differenciális kimeneti encoderek illesztésre használható. A modul csatlakozó oldala a PCI kártya Axis konnektorához csatlakozatható. A gépoldali referencia kimenet az AXIS – Csatlakozó modulhoz, az AXIS – Differenciális meghajtó modulhoz, vagy közvetlenül (hard wire) a szervo szabályozó TTL bemeneteihez csatlakoztatható.

18.22. ábra - Az optikai leválasztó modul csatlakozásának blokk diagramja

Pinout – Vezérlő oldal (Controller side)

18.23. ábra - Pinout a PCI kártyán (RJ50) a csatlakozó és bemenet terminálon

Pinout – Gépi oldal (Machine side)

Pinout a referencia kimeneten és az encoder bemeneti csatlakozókon

18.24. ábra - Pinout a referencia kimeneten és az encoder bemeneti csatlakozókon

Elektromos karakterisztikák

A pin-ek kimeneti karakterisztikái referencia kimeneti (RJ50) csatlakozón:

Minden kimenő pin TTL kompatibilis.

Maximális kimenő high-level feszültség: $5$ $V o l t$ terhelés nélkül

Minimális kimenő high-level feszültség: $2$ $V o l t$ $I_{L}$ $7.5$ $m A$

Maximális kimenő low-level feszültség: $0.1$ $V o l t$

18.25. ábra - A kimeneti pin-ek egyenértékű áramköre

Hibajel bemenet

Hiba bemeneti pin-ek karakterisztikái referencia kimeneti (gépi oldal iRJ50) csatlakozón:

Minimális bemenő high-level feszültség: $2$ $V o l t$ $I_{F}$ $3.85$ $m A$

Maximális bemenő low-level feszültség: $1$ $V o l t$

Abszolút Maximális bemenő feszültség: $7$ $V o l t$ $I F$ $27$ $m A$

18.26. ábra - A hibajel bemenet egyenértékű áramköre

A pin-ek bemeneti karakterisztikái az encoder bemeneti (RJ45) csatlakozón:

DC karakterisztikák a differenciális kimeneti encoderen:

Minimális high-level bemenő feszültségkülönbség: $0.2$ $V o l t$

Minimális low-level bemenő feszültségkülönbség: $- 0.2$ $V o l t$

Maximális differencális bemenő feszültség: $6$ $V o l t$

DC karakterisztikák a TTL kimeneti encoderre: A negatív differenciális bemeneteket nyitott áramkörként kell hagyni. A kimeneteket a pozitív bemenetekre kell kötni.

Minimális bemenő high-level feszültség: $2$ $V o l t$ $I_{H} 110$ $A$

Maximális bemenő low-level feszültség: $1.2$ $V o l t$ $I_{L} - 110$ $A$

Maximális frekvencia szimmetrikus négyszögjelnél: $500$ $k H z$

Az encoder táp maximális terhelési árama: $500$ $m A$

A pin-ek bemeneti DC karakterisztikái a PCI kártya – RJ50 (vezérlő oldali) csatlakozón:

Minimális bemenő high-level feszültség: $2$ $V o l t$ $I_{F}$ $3.85$ $m A$

Maximális bemenő low-level feszültség: $1$ $V o l t$

Abszolút Maximális bemenő feszültség: $7$ $V o l t$ $I_{F}$ $27$ $m A$

18.27. ábra - PCI kártya (RJ50) bemenet egyenértékű áramköre

Hiba kimeneti pin-ek kimenő DC karakterisztikái a PCI kártya – RJ50 (vezérlő oldali) csatlakozón:

Maximális kimenő high-level feszültség: $5$ $V o l t$ terhelés nélkül

Minimális kimenő high-level feszültség: $2$ $V o l t$ $I_{L}$ $7.5$ $m A$

Maximális kimenő low-level feszültség: $0.8$ $V o l t$ $I_{L}$ $- 360$ $A$

18.28. ábra - RJ50 a PCI kártyára

Hiba kimenet egyenértékű áramkör

Supply feszültség:

Ajánlott tápfeszültség: $5$ $V o l t$

Abszolút Maximális tápfeszültség: $5.5$ $V o l t$

Abszolút Minimális tápfeszültség: $4.5$ $V o l t$

Maximális áramfogyasztás encoder nélkül: $200$ $m A$

Maximális áramfogyasztás encoderrel: $750$ $m A$

18.4.3. AXIS – DAC (Digital-to-Analogue Converter / Digitális – Analóg konverter)

Ez a modul a PCI kártya digitális jelét konvertálja analóg kimenetté, hogy meghajtson egy sebesség vagy áram módú szervo erősítőt. Ezen modul használatakor a legtöbb esetben leválasztó modul alaklamazása ajánlott, lásd 3.1.1.1. fejezet “ Analóg rendszer encoder visszacsatolással”.

18.29. ábra - A DAC modul csatlakozásának blokk diagramja

Ezen modul vezérlő oldali RJ50 csatlakozóját egy AXIS – Optika leválasztó gépi oldalához vagy közvetlenül a PCI kártyához (ha a szervo erősítő leválasztott) kell csatlakoztatni. A gépi oldal terminál kimenet egy analóg típusó szervo erősítőhöz csatlakoztatható.

Vezérlő oldal pinout

18.30. ábra - Vezérlő oldal pinout

Gépi oldal pinout

18.31. ábra - Gépi oldal pinout

Elektromos karakterisztikák

Vezérlő oldali RJ50 csatlakozó:

Soros port (UART) egyirányú soros kapcsolatban – csak serial line+ csatlakozásakor ( legtöbb esetben):

Serial line+ Minimális high-level bemenő feszültség: $3$ $V o l t$

Serial line+ Maximális low-level bemenő feszültség: $2$ $V o l t$

Soros port differenciális kapcsolatban:

Minimális high-level bemenő feszültségkülönbség: $0.4$ $V o l t$

Maximális low-level bemenő feszültségkülönbség: $0.4$ $V o l t$

Hibajel – nyitott emitteres kimenőjel:

Maximális high-level kimenő feszültség: $5$ $V o l t$

18.32. ábra - Hibajel kimenet egyenértékű áramköre

Enabled bemenő jel:

Minimális high-level bemenő feszültség: $2$ $V o l t$

Maximális low-level bemenő feszültség: $0.8$ $V o l$ t

Gépi oldal terminál csatlakozó:

DAC kimenet:

Maximális kimenő feszültség: $10$ $V o l t$

Minimális kimenő feszültség: $- 10$ $V o l t$

Kimenő feszültségszint-pontosság: $1$ $%$

24V kimenet:

Maximális kimenő load áram: $200$ $m A$

Enabled kimenőjel:

Kollektor-emitter letörési feszültség: $80$ $V o l t$ $I_{C}$ $0.5$ $m A$

Emitter-kollektor letörési feszültség: $7$ $V o l t$ $I_{E}$ $0.1$ $m A$

Maximális kollektor sötétáram: $0.1$ $A$ $V_{C E}$ $48$ $V o l t$

18.33. ábra - optocsatoló

További információért tekintse meg a Toshiba TLP281 optocsatoló adatlapját.

Hiba bemenő jel - LED:

LED forward feszültség: $1.15$ $V o l t$ $I_{F}$ $10$ $m A$

18.34. ábra - Hiba bemeneti pin egyenértékű áramköre

További információért tekintse meg a Toshiba TLP281 optocsatoló adatlapját.

Működési feltételek

A következő feltételeknek kell teljesülnie az analóg feszültségszintre és az engedélyező (enabled) jelre vonatkozóan a kimenten, hogy meghajtsa az analóg szervo modult:

Külső 24 Volt DC táp csatlakoztatva van és a digitális részre 5 Volt van kapcsolva a leválasztóról vagy a PCI kártyáról

Nincs watchdog hiba

Nincs DAC feszültségszint hiba

Az érvényes digitális referenciajel UART-on érkezik a PC-ből

Nincs szervo hiba – A hibajel a szervo modulból LOW

Hajtás (Drive) engedélyezve – Enabled (engedélyező) jel a PC-ből HIGH

Hibafeltételek

A következő folyamatábra írja le az AXIS DAC modul hibakezelését:

18.35. ábra - Hibafeltételek

Watchdog reset következett be:

- LED folyamatosan illog

- A szervo modulból érkező hibajel HIGH-ra van felülírva

- A szervo modulból érkező engedélyezett jel (Enabled) LOW-ra van felülírva