Uživatelská příručka UM3247 Industrial Digital Output Expansion Board
Zavedení
X-NUCLEO-OUT17A1 je průmyslová rozšiřující deska digitálního výstupu pro STM32 Nucleo. Poskytuje výkonné a flexibilní prostředí pro vyhodnocení řídicích a diagnostických schopností osmičkového vysoce výkonného polovodičového relé IPS8200HQ-1 v digitálním výstupním modulu připojeném k průmyslové zátěži 1.0 A.
X-NUCLEO-OUT17A1 se propojuje s mikrokontrolérem na STM32 Nucleo prostřednictvím konektorů STISO620 a STISO621 a Arduino® UNO R3.
Uživatel si může vybrat, který jízdní režim řídí IPS8200HQ-1: paralelní (SEL2 = L pomocí JP21 = otevřeno) nebo SPI (SEL2 = H pomocí JP21 = zavřeno).
V případě volby SPI může uživatel zvolit komunikační protokol mezi 8 bity (SEL1 = L u JP22 = otevřený) nebo 16 bitů (SEL1 = H u JP22 = uzavřený).
Napájecí kolík VCC IPS8200HQ-1 je zajištěn konektorem CN1, zatímco zátěže (napájené osmi výstupními kanály IPS8200HQ-1) lze připojit mezi konektory CN2, CN3, CN4, CN12 a kolík 2. konektoru CN1.
Vestavěné digitální izolátory (STISO620 a STISO621) mají 2.8k VRMS (4k VPK) galvanické oddělení mezi dvěma aplikačními stranami: logickou a procesní stranou.
Logická strana je aplikační stranou MCU a je napájena lištou VISO_L (3.3 nebo 5.0 V). VISO_L může být napájeno externím napájecím zdrojem připojeným ke CN13 nebo alternativně pinem 4 (SW1 = sepnutí 1-2) nebo pinem 5 (SW1 = sepnutí 2-3) CN6.
Procesní strana je aplikační stranou průmyslových zátěží a je zásobována kolejnicemi VCC a VISO_P. VISO_P (3.3 nebo 5.0 V) je obvykle napájeno kolejnicí VREG (JP31 = uzavřeno), které může být generováno snížením vestavěným do IPS8200HQ-1 (SW17 = uzavření 1-2, JP20 = uzavřeno, JP15 = uzavřeno a JP28 = zavřít 2-4 (VREG = 3.3 V) nebo JP28 = 1-3 (VREG = 5.0 V)).
Alternativně může být VREG zajištěn externím napájecím zdrojem připojeným ke CN14 (SW17 = zavřeno 2-3, JP20 = otevřeno, JP15 = otevřeno).
V režimu paralelního řízení (aktivní s výchozím nastavením propojky a přepínače) může aplikační deska fungovat i bez jakékoli desky Nucleo: v tomto případě musí uživatel poskytnout procesní stranu vol.tage (obvykle 24 V) u CN1 a VISO_L (obvykle 3.3 V) u CN13. Signály INX, dostupné na CN5[1, 2, 3], CN8[4] a CN9[3, 5, 7, 8], zapínají/vypínají odpovídající OUTX připojené k zátěžím na procesní straně.
Piny INX lze ovládat nízkým/vysokým výkyvem mezi 0V a VISO_L. Aktivaci každého OUTX (OUT1… OUT8) lze sledovat pomocí zelených LED DOX (DO1… DO8).
Aktivaci tří diagnostických pinů (TWARN, PGOOD, FAULT) lze vizualizovat na příslušných červených LED (D11, D12, D13, v tomto pořadí) nebo monitorovat osciloskopem na TP6, TP7 a TP5.
Poznámka: Přestože jsou piny CN8[5], CN5[9], CN5[10] připojeny k sítím FAULT_L, PGOOD_L a TWARN_L, tyto piny nemohou správně hlásit stav odpovídajících signálů na procesní straně (FAULT, PGOOD, a TWARN) kvůli chybě směrování na stejné straně.
Jízdní režim SPI lze nastavit změnou výchozí konfigurace (JP21 = zavřít; SW4, SW5, SW6, SW7, SW9, SW10, SW11, SW12, SW13, SW14, SW15 a SW20 = zavřít 2-3, SW18 = zavřít 1-2). SPI-8bits je výchozí režim (JP22 = otevřeno), zatímco režim SPI-16bits lze aktivovat pomocí JP22 = zavřeno.
V jízdním režimu SPI je také možné aktivovat funkci detekce zamrznutí MCU nastavením SW3 = zavřít 2-3.
Rozšiřující desku lze připojit buď k vývojové desce NUCLEO-F401RE nebo NUCLEO-G431RB. V tomto případě doprovodný firmware X-CUBE-IPS detekuje vybranou konfiguraci (GPIO, SPI-8bits, SPI-16bits) čtením signálů SEL2_L a SEL1 z CN8[1] a CN8[6]. Aktivaci funkce zmrazení MCU detekuje WDEN(in) na CN9[4].
Je také možné hodnotit systém složený z X-NUCLEO-OUT17A1 naskládaných na jiné rozšiřující desky. Režim řízení SPI ve skutečnosti umožňuje zřetězenou komunikaci s dalším X-NUCLEO-OUT17A1 naskládaným přes konektory Arduino: dvě naskládané desky musí být nakonfigurovány pomocí SW6, SW18 = zavřít 2-3 na jedné desce a SW6, SW18 = zavřete 1-2 na druhé desce.
Obrázek 1. Rozšiřující deska X-NUCLEO-OUT17A1
1 Začínáme
1.1 Konecview
X-NUCLEO-OUT17A1 obsahuje inteligentní vypínač napájení (IPS) IPS8200HQ-1, který je vybaven sériovým/paralelním volitelným rozhraním na čipu, 8bitovým a 16bitovým rozhraním SPI pro diagnostiku IC příkazů a řízení, diagnostiku Power Good, IC výstražná detekce teploty, nadproudová a přehřátá ochrana pro bezpečné řízení výstupní zátěže.
Deska je navržena tak, aby splňovala aplikační požadavky na galvanické oddělení mezi uživatelským a napájecím rozhraním.
Optická izolace tento požadavek splňuje. Izolace je realizována pomocí tří dvoukanálových digitálních izolátorů se směrovostí 2 – 0 kanálů (U3, U11, U12) pro vstupní signály do zařízení a čtyřmi dvoukanálovými digitálními izolátory se směrovostí 1 – 1 kanál (U4, U6, U7 , U10) pro diagnostické zpětnovazební signály zařízení a sériově zřetězené servisní linky.
Vlastnosti rozšiřující desky:
- Založeno na osmičkovém high-side přepínači IPS8200HQ-1, který nabízí:
– Provozní rozsah 10.5 až 36 V
– Provozní výstupní proud ≤ 1.0 A
– Nízký ztrátový výkon (RON(MAX) = 200 mΩ)
– Undervoltage uzamčení
– Volitelné jízdní režimy paralelně nebo 5 MHz SPI (8 nebo 16 bitů)
– Vestavěný redukční převodník
– 4×2 LED matice pro efektivní indikaci stavu
– Detekce zamrznutí MCU
– Rychlý útlum pro indukční zátěže
– Ochrana proti přetížení a přehřátí
– Ztráta zemní ochrany
– Diagnostický kolík pro kontrolu přehřátí spoje a parity (FAULT)
– Diagnostický kolík přehřátí skříně (TWARN)
– Zásobování svtage Diagnostický kolík úrovně (PGOOD)
– Balení QFN48L 8×6 mm - Aplikační deska svtagProvozní rozsah: 12 až 33 V
- Rozšířený svtage Provozní rozsah (J9 otevřená) do 36 V
- Provozní proud: až 1.0 A na kanál
- Modrá LED ukazuje výběr režimu SPI
- Žlutá LED ukazuje výběr 16bitového režimu SPI
- Červená LED pro diagnostický kolík FAULT (JP12 zavřený)
- Červená LED pro diagnostický kolík PGOOD (JP13 zavřený)
- Červená LED pro diagnostický kolík TWARN (JP27 zavřený)
- 4 kVPK galvanické oddělení garantované STISO620 a STISO621
- Ochrana proti přepólování napájecí lišty
- Kompatibilní s vývojovými deskami STM32 Nucleo
- Vybaveno konektory Arduino® UNO R3
- RoHS a Čína v souladu s RoHS
- CE certifikováno
1.2 Konfigurace desky
Pro konfiguraci desky je k dispozici sada propojek a přepínačů. Tabulka 1 ukazuje konfigurace, které se mají použít pro paralelní 8kanálový režim, 8kanálový režim SPI a režim Daisy Chain.
Tabulka 1. X-NUCLEO-OUT17A1
1.3 Digitální sekce
Digitální sekce je spojena s rozhraním STM32 a digitálním napájecím objtage do az rozšiřující desky XNUCLEO-OUT17A1.
Obrázek 2. Rozšiřující deska X-NUCLEO-OUT17A1: sekce digitálního rozhraní
Tečkovaná zelená čára označuje celou sekci digitálního rozhraní. Růžové obdélníky označují konektory Arduino® UNO R3 a žluté označují digitální izolátory STISO620 a STISO621.
Čtyři konektory Arduino® UNO R3:
- umožnit rozšiřující desce komunikovat s vývojovou deskou mikrořadiče STM32 Nucleo s přístupem k periferním zařízením STM32 a zdrojům GPIO;
- zajistit digitální napájení objtage mezi vývojovou deskou STM32 Nucleo a rozšiřující deskou X-NUCLEOOUT17A1 v obou směrech.
Pět digitálních izolátorů (STISO620 a STISO621) poskytuje 4 kVPK galvanické oddělení mezi logickou a procesní stranou rozšiřující desky.
Obvykle vývojová deska STM32 Nucleo napájí rozšiřující desku napětím 3.3 V nebo 5.0 V generovaným z USB.
Alternativně je možné dodat vývojovou desku STM32 Nucleo z rozšiřující desky. V tomto případě je externí zdroj objtage (7-12 V) by měl být připojen ke konektoru CN11 (ve výchozím nastavení není namontován) na rozšiřující desce a zemní smyčka by měla být uzavřena montáží D2 (umožňující ochranu proti přepólování) nebo sepnutím JP11 (bez přepólování) .
Pro dodání VIN objtage železnici, je nutné:
- zavřete propojku JP5 mezi kolíky 2 a 3 a otevřete propojku JP1 na NUCLEO-F401RE;
- otevřete propojku JP5 mezi kolíky 1 a 2 a zavřete propojku JP5 mezi kolíky 3 a 4 na NUCLEO-G431RB.
Logickou stranu pak napájí lišta VISO_L (3.3 V nebo 5.0 V). VISO_L může být napájeno externím napájecím zdrojem připojeným ke CN13 (SW1 rozpojeno) nebo alternativně pinem 4 (SW1 = zavřeno 1-2) nebo pinem 5 (SW1 = zavřeno 2-3) CN6.
Uživatel si může vybrat, který jízdní režim řídí IPS8200HQ-1: paralelní (SEL2 = L pomocí JP21 = otevřeno) nebo SPI (SEL2 = H pomocí JP21 = zavřeno). V případě volby SPI může uživatel zvolit komunikační protokol mezi 8 bity (SEL1 = L u JP22 = otevřený) nebo 16 bitů (SEL1 = H u JP22 = uzavřený).
1.4 Výkonová část
Výkonová část zahrnuje napájecí zdroj objtage (CN1, kolík 1 pro VCC, kolík 2 pro GND), připojení zátěže (mezi každým kolíkem CN2, CN3, CN4 a CN12 a kolíkem 2 CN1 lze připojit osm zátěží), EMC ochrany (U2) a ochrana proti přepólování zdroje (D1).
Obrázek 3. Rozšiřující deska X-NUCLEO-OUT17A1: výkonová část
- IPS8200HQ-1
- Výstupní a napájecí konektor
- Výstupní kanály – zelené LED
- FAULT (diagnostický kolík) červená LED
- PGOOD (diagnostický kolík) červená LED
- TWARN (diagnostický kolík) červená LED
- SEL2 H (SPI) modrá LED
- SEL1 H (šířka dat 16 bitů SPI) žlutá LED
Procesní strana je napájena kolejnicemi VCC a VISO_P. VISO_P (3.3 nebo 5.0 V) je obvykle napájeno kolejnicí VREG (JP31 = uzavřeno), které může být generováno snížením vestavěným do IPS8200HQ-1 (SW17 = uzavření 1-2, JP20 = uzavřeno, JP15 = uzavřeno a JP28 = zavřít 2-4 (VREG = 3.3 V) nebo JP28 = 1-3 (VREG = 5.0 V)).
Alternativně může být VREG zajištěn externím napájecím zdrojem připojeným ke CN14 (SW17 = zavřeno 2-3, JP20 = otevřeno, JP15 = otevřeno).
Pro EMC:
- SMC30J30CA přechodný objtagsupresor (U2), aktivovaný uzavřením J9, je umístěn mezi kolejnicemi VCC a GND, aby chránil IPS8200HQ-1 proti rázovému výboji na trase napájecí lišty až do vazby ±1 kV/2 Ω;
- při běžném přepěťovém testování je třeba na předem připravená místa připájet dva jednovrstvé kondenzátory (C11 a C12 – nejsou součástí dodávky);
- výstup IPS8200HQ-1 stages nevyžadují další EMC ochrany s ohledem na normy IEC61000-4-2, IEC61000-4-3, IEC61000-4-4, IEC61000-4-5, IEC61000-4-8.
Výkon EMC X-NUCLEO-OUT17A1 je podrobně popsán níže: - pro vyzařování (když je DC vstupní port desky napájen AC-DC, DC-DC nebo baterií s kabelem, který nepřesahuje délku tří metrů), splnění norem:
-EN IEC 61000-6-3: 2021
– EN 55032:2015 +A1:2020 - pro imunitu, dodržování norem:
-EN IEC 61000-6-1: 2019
– EN 55035:2017 +A11:2020
1.5 Hardwarové požadavky
Rozšiřující deska X-NUCLEO-OUT17A1 je navržena pro použití s vývojovými deskami NUCLEO-F401RE nebo NUCLEOG431RBSTM32 Nucleo.
Pro správnou funkci musí být X-NUCLEO-OUT17A1 zapojen do odpovídajících kolíků konektoru Arduino® UNO R3 na desce STM32 Nucleo, jak je znázorněno níže.
Obrázek 4. Zásobník X-NUCLEO-OUT17A1 a STM32 Nucleo
1.6 Systémové požadavky
Chcete-li použít vývojové desky STM32 Nucleo s rozšiřující deskou X-NUCLEO-OUT17A1, potřebujete:
- PC/notebook se systémem Windows (Windows 7 nebo vyšší)
- USB kabel typu A až mini-B pro připojení desky STM32 Nucleo k počítači při použití vývojové desky NUCLEOF401RE
- USB kabel typu A až micro-B pro připojení desky STM32 Nucleo k počítači při použití vývojové desky NUCLEOG431RB
- firmware a softwarový balíček X-CUBE-IPS nainstalovaný na vašem PC/laptopu
1.7 Nastavení desky
Krok 1. Připojte kabel mini-USB nebo micro-USB k počítači a použijte X-NUCLEO-OUT17A1 s vývojovou deskou NUCLEOF401RE nebo NUCLEO-G431RB
Krok 2. Stáhněte si správný firmware (.bin) do mikrokontroléru vývojové desky STM32 Nucleo pomocí nástroje STM32 ST-LINK, STM32CubeProgrammer a podle informací uvedených v tabulce níže. X-NUCLEO-OUT17A1 lze použít k ovládání zařízení IPS8200HQ ve třech různých provozních režimech dostupných pro uživatele ve třech různých ex.ampprojekty:
Parallel_8_Channels (jedna deska konfigurovaná v paralelním režimu 8 kanálů, přímé vstupní rozhraní pinů), SPI_8_Channels (jedna deska konfigurovaná v režimu 8 kanálů SPI, vstupní rozhraní SPI) a DaisyChain (dvě naskládané desky správně konfigurované v režimu Daisy chain, vstupní rozhraní SPI s kopretinou řetězení).
Binární files dodávané se softwarovým balíčkem X-CUBE-IPS umožňují uživateli vybrat si preferovaný režim ovládání výběrem binárního file obsažené v řádném example project Binary folder, jak je uvedeno v následující tabulce
Tabulka 2. Binární vývojové desky Nucleo files
Poznámka: Další podrobnosti o každé konfiguraci provozního režimu jsou k dispozici v softwarovém balíčku X-CUBE-IPS, jak je uvedeno v tabulce níže:
Tabulka 3. Další informace o konfiguraci desky
2. Schématická schémata
Obrázek 5. Schéma obvodu X-NUCLEO-OUT17A1 (1 ze 3)
Obrázek 6. Schéma obvodu X-NUCLEO-OUT17A1 (2 ze 3)
Obrázek 7. Schéma obvodu X-NUCLEO-OUT17A1 (3 ze 3)
3 Kusovník
Tabulka 4. Kusovník X-NUCLEO-OUT17A1
4 verze desky
Tabulka 5. Verze X-NUCLEO-OUT17A1
5 Informace o souladu s předpisy
Oznámení pro Federální komunikační komisi USA (FCC)
Pouze pro hodnocení; není schválen FCC pro další prodej
UPOZORNĚNÍ FCC – Tato sada je navržena tak, aby umožňovala:
(1) Vývojáři produktů, aby vyhodnotili elektronické součástky, obvody nebo software spojený se sadou, aby určili, zda takové položky začlenit do hotového produktu a
(2) Vývojáři softwaru pro psaní softwarových aplikací pro použití s konečným produktem.
Tato sada není hotovým výrobkem a po sestavení nesmí být dále prodána nebo jinak uvedena na trh, pokud nezískáte všechna požadovaná povolení FCC pro vybavení. Provoz je podmíněn tím, že tento produkt nebude způsobovat škodlivé rušení licencovaným rádiovým stanicím a že tento produkt bude akceptovat škodlivé rušení. Není-li sestavená souprava navržena tak, aby fungovala podle části 15, části 18 nebo části 95 této kapitoly, musí provozovatel soupravy pracovat na základě oprávnění držitele licence FCC nebo si musí zajistit experimentální oprávnění podle části 5 této kapitoly 3.1.2. XNUMX.
Oznámení pro inovaci, vědu a hospodářský rozvoj Kanada (ISED)
Pouze pro účely hodnocení. Tato sada generuje, používá a může vyzařovat vysokofrekvenční energii a nebyla testována na shodu s limity výpočetních zařízení podle pravidel Industry Canada (IC).
Upozornění pro Evropskou unii
Toto zařízení je v souladu se základními požadavky směrnice 2014/30/EU (EMC) a
Směrnice 2015/863/EU (RoHS).
Upozornění pro Spojené království
Toto zařízení je v souladu s předpisy Spojeného království o elektromagnetické kompatibilitě 2016 (UK SI 2016 č. 1091) a s předpisy o omezení používání určitých nebezpečných látek v elektrických a elektronických zařízeních z roku 2012 (UK SI 2012 č. 3032).
6 Reference
Volně dostupné na www.st.com:
• Technický list IPS8200HQ-1
• UM3035: „Začínáme se softwarem průmyslového digitálního výstupu X-CUBE-IPS pro STM32 Nucleo“
• Dokumentace NUCLEO-F401RE
• Dokumentace NUCLEO-G431RB
Historie revizí
DŮLEŽITÉ UPOZORNĚNÍ – ČTĚTE POZORNĚ
STMicroelectronics NV a její dceřiné společnosti (“ST”) si vyhrazují právo provádět změny, opravy, vylepšení, úpravy a vylepšení produktů ST a/nebo tohoto dokumentu kdykoli bez upozornění. Kupující by měli před zadáním objednávky získat nejnovější relevantní informace o produktech ST. Produkty ST jsou prodávány v souladu s prodejními podmínkami ST platnými v době potvrzení objednávky.
Kupující jsou výhradně odpovědní za výběr, výběr a použití produktů ST a ST nepřebírá žádnou odpovědnost za pomoc s aplikací nebo design produktů kupujících.
Společnost ST zde neuděluje žádnou výslovnou ani předpokládanou licenci k právu duševního vlastnictví.
Další prodej produktů ST s ustanoveními odlišnými od informací uvedených v tomto dokumentu ruší jakoukoli záruku poskytnutou společností ST na takový produkt.
ST a logo ST jsou ochranné známky společnosti ST. Další informace o ochranných známkách ST najdete na www.st.com/trademarks. Všechny ostatní názvy produktů nebo služeb jsou majetkem jejich příslušných vlastníků.
Informace v tomto dokumentu nahrazují a nahrazují informace dříve uvedené v předchozích verzích tohoto dokumentu.
© 2024 STMicroelectronics – Všechna práva vyhrazena
Přečtěte si více o této příručce a stáhněte si PDF:
Dokumenty / zdroje
 |
ST UM3247 Průmyslová digitální výstupní rozšiřující deska [pdfUživatelská příručka UM3247 Průmyslová digitální výstupní rozšiřující deska, UM3247, průmyslová digitální výstupní rozšiřující deska, digitální výstupní rozšiřující deska, výstupní rozšiřující deska, rozšiřující deska, deska |