工业通信
此参考设计是一款四路通道至通道、隔离式 4–20mA、电流环路模拟输入模块。该设计包括用于状态监控传感器和模块应用的短路、过流和过压限制功能。模拟输入模块的主要功能包括通道隔离、多通道模拟输入模块(由使用 LM5180 器件的单反激转换器供电)、电源(为 2 线制发送器和短路保护电路供电)。此设计还可支持四通道模拟输入模块。
现在可以使用该实现八端口 IO-Link 主站的参考设计来实现需要快速时序和短周期时间的 PLC 应用。它可用于构建远程 IO 网关以连接 OPC UA、Profinet、EtherCAT 或以太网 IP。基于 PRU 的帧处理程序可实现非常灵活的时序和时间同步方式。此设计有助于构建通用性和可扩展性非常高的 IO-Link 主站。
DRV2700 是单芯片高电压驱动器,具有集成式 105V 升压开关、集成式功率二极管以及集成式全差动放大器。此设计利用反激式配置的高电压开关,该开关最高可达到 500V。
TIDA-00374 采用德州仪器 (TI) 出品的工业压电驱动器、闪光灯 LED 驱动器和超低功耗 FRAM 微控制器 (MCU) 来同时实现主要用于火警终端设备系统的声音及可视通知子系统。该 TI 设计可通过单个压电传感器以及低输入电流和高亮度输出 LED 选通来呈现多个警示音频率输出。
该参考设计采用了适合 M12 外壳的超声波距离传感器(由于其高集成度和优化的布局)。该设计提供一个 IO-Link 接口,以便与系统控制进行通信,进而支持工业 4.0。超声波传感器用于独立于物体颜色、透明度或表面特性以及周围环境检测或测量物体的距离。超声波传感器能够用于工厂和制炼厂等严苛环境。
TIDA-00563 TI 参考设计提供高度集成的完整模拟前端 (AFE) 电感数字转换器 (LDC),此转换器经过优化,可用于诸如存在性检测和事件计数等非接触式应用和健壮应用中的工业接近传感器。电感式传感技术即使在有尘土、油污或潮气的环境中也可实现可靠而准确的感应,因此是适合在严苛或脏污环境中使用的理想技术。此参考设计使用 1.8V 到 3.3V 高分辨率、高速电感数字转换器,提供可编程决策阈值设置和宽泛的传感器频率范围。本设计指南的内容旨在帮助系统设计人员快速将 TI 的电感数字转换器 (LDC)、超低功耗 MCU 和电源管理器件集成到其终端设备系统。本设计指南介绍以低于其他竞争性解决方案的成本构建高性能和高可靠性电感接近开关的操作原则和基本设计流程。此设计提供了所有相关的设计文件,例如原理图、材料清单、层图、Altium 文件、Gerber 和 MSP430 MCU 固件。
TIDA-00462 超声测距参考设计可以测量高达 99 英寸的距离,精度为 ±1.5 英寸。本设计指南的范围旨在使系统设计人员在将 TI 的工业超低功耗 MCU、模拟信号调节和电源管理技术集成到其终端系统时抢占先机。本设计指南介绍了使用 MSP430 超低功耗微控制器的低成本超声测距系统的工作原理和基本设计过程。本设计指南还介绍了 TI 设计系统的组件选择、设计理论和测试结果。提供了所有相关的设计文件,例如原理图、材料清单、层图、Altium 文件、Gerber 和 MSP430 MCU 固件。
PGA300 是一种适用于压力传感器系统的一体式片上系统 (SoC) 解决方案,它利用 3 阶压力和温度补偿算法进行线性化。PGA300 还可驱动 4 至 20 mA 电流回路,并为电阻式电桥传感器提供激励电压。由于使用高度集成的 PGA300,此 TI 设计在不影响精度和性能的情况下,最大限度地减小了压力传感器发送器的典型元件数目和板尺寸。此 TI 设计还包括面向行业标准 IEC61000-4 EMC 和 EMI 测试套件的典型保护电路。
TI 参考设计 TIDA-00666 支持蓝牙低功耗 (BLE) 通信,并通过电流为 4-20mA 的双线回路供电。对于工业过程控制仪表,4mA 至 20mA 模拟电流回路通常用于传输模拟信号。20mA 和 4mA 分别表示信号范围的上限和下限。TIDA-00666 参考设计测量湿度和温度并通过蓝牙低功耗技术播报测量的值。TIDA-00666 设计采用回路供电方式,且回路中的电流值随湿度值而变化(0% 为 4mA,100% 为 20 mA)。
该参考设计是低功耗无线气体传感器解决方案,支持多种电化学气体传感器。此传感器解决方案灵活并且经过认证,采用适合 Bluetooth ®低功耗、Zigbee RF4CE、6LoWPAN 或 ANT 的多功能可配置接口,是各种建筑安全、工业过程控制、矿业和医疗保健应用的理想选择。
使用热电偶 (TC) 的温度检测应用需要高精度本地温度传感器来实现高精度。在此参考设计中,突出显示并说明了针对诸如冷端补偿 (CJC) 或包含超低功耗 TC 模拟前端等设计难题的解决方案。对高精度 4mA 至 20mA 传感器的功耗性能和精度性能进行了优化,同时还展示了不同 CJC 和 TC 前端实现的性能。
此 TI 参考设计为 4 至 20mA 回路供电式电阻温度检测器 (RTD) 温度变送器提供了一个组件数量很少的低成本解决方案。该设计利用 MSP430FR2355 MCU 中的片上智能模拟组合模块来控制回路电流,因此不再需要单独的 DAC。该设计实现了 12 位的输出分辨率以及 6 的输出电流分辨率。该设计在环路电源输入上整合了反极性保护以及 IEC61000-4-2 和 IEC61000-4-4 保护。
TIDA-00650 参考设计展示了如何构建基于温度变送器的无线热电偶。该设计采用了 DevPack 形状因子,可与 TI 的 SensorTag 结合使用。这让开发人员能够开发通过 Bluetooth Smart 进行的无线链接或其他无线技术(Zigbee、WiFi、sub 1GHz)。该设计使用的 24 位∆Σ 传感器前端让该设计可在 -40 °C 至 +85 °C 的温度范围下运行。
TIDA-00468 参考设计展示了如何构建对回路供电应用进行功耗优化的隔离式热电偶感应前端,同时它还可:
在经典查找表方案中缩小器件尺寸;
保持线性分段插值的快速响应时间。
此参考设计的唯一目标是全面详细说明如何设计一个简单、稳健且准确的模拟前端 (AFE),用于通过热电偶传感器进行精密温度测量。TIDA-00168 以分步方式解释了所涉及的原理、操作和复杂性。另外,此参考设计强调多个主题,如误差分析、抗混叠滤波器的必要性、用于传感器诊断的偏置电阻器、CJC、针对传感器数据的线性化技术以及印刷电路板的设计挑战。
由隔离式环路供电的热电偶发送器参考设计是可为 4 至 20mA 隔离式电流环路应用提供 K 型热电偶精度测量的系统解决方案。此设计旨在用作评估模块,可供用户快速进行原型设计并开发适用于过程控制和工厂自动化的终端产品。用作温度传感器的热电偶可能面临的挑战包括输出电压低、灵敏性差以及不具备线性特征;此外,由于工业环境中高于 100V 的接地电势差很普遍,热电偶和信号调节电路必须实现电隔离。该设计文件包括设计注意事项、方框图、原理图、物料清单 (BOM)、层图、Altium 文件、Gerber 文件和 MSP430 固件。
此参考设计是带有 IO-Link 兼容传感器发送器的电阻温度计 (RTD) 前端。此设计采用经过充分验证的 IO-LINK PHY 和堆栈,以及 6mm 宽的外形(与标准 M12 连接器兼容),旨在快速开始 IO-Link 器件的开发。TI 还提供可展示此 RTD 设计的高精度(在 -200°C 至 850°C 温度范围内的测量误差为 0.17°C)的测试结果。此设计还符合 IEC 61000-4-2、IEC 61000-4-4、IEC 61000-4-5 和 IEC 60255-5 标准,确保可以缩短上市以用于实际工业应用的时间。此设计附带软件包,可提供完整的解决方案来加快您的传感器发送器上市进程。
工业PC
此参考设计介绍高可靠性应用(基于 66AK2Gx 多内核 DSP + ARM 处理器片上系统 (SoC))中具有纠错码 (ECC) 支持的双倍数据速率 (DDR) 存储器接口的系统注意事项。其中讨论系统接口、板硬件、软件、吞吐量性能和诊断过程,使开发人员能够快速实现基于高可靠性的解决方案。
Sitara AM437x 简化型电源定序特性为电源设计人员提供了灵活性。此参考设计方案是一种用于 AM437x 处理器的经过 BOM 优化的分立式电源解决方案,采用最低数量的分立式 IC 和基本功能集。此解决方案代表着分立式电源解决方案的基准,可在其基础上扩展 AM437x 处理器的其他特性和功能。
TI 提供用于在 Sitara 处理器上进行集成式多协议工业以太网通信的系统解决方案。各种工业以太网标准都定义了设备通电后的快速启动。该 TI 设计描述了系统级的方法来支持使用 TI Sitara 处理器进行快速启动。
Acontis EC-Master EtherCAT Master 堆栈是一种可移植度非常高的软件堆栈,可在各种嵌入式平台上使用。EC-Master 支持高性能的 TI Sitara MPU,可提供先进的 EtherCAT Master 解决方案,客户可使用该解决方案来实施 EtherCAT 通信接口电路板、基于 EtherCAT 的 PLC 或运动控制应用。EC-Master 结构设计让用户无需计划额外的任务,因此即使在没有操作系统的平台(例如 AM335x 上支持的 TI Starterware)上也可以使用全部堆栈功能。这种架构结合高速以太网驱动器让用户能在 Sitara 平台上实施 EtherCAT master,循环时间非常短,能达到 100 微秒甚至更短。
工业自动化领域的工业以太网现有 30 多种行业标准。某些成熟的实时以太网协议(如 EtherCAT、EtherNet/IP、PROFINET、Sercos III 和 PowerLink)要求对 FPGA 或 ASIC 提供专门的 MAC 硬件支持。工业通信子系统内的可编程实时单元 (PRU-ICSS) 作为 Sitara 处理器系列的硬件模块而存在,它将通过单个芯片解决方案来替代 FPGA 或 ASIC。PRU-ICSS 中的固件可用于检测工业以太网协议的类型并在运行时期间将相应的工业应用加载到 Sitara 处理器中。此 TI 设计介绍 PRU-ICSS 的多协议工业以太网协议检测固件。
该开发平台面向 PROFINET 从属设备通信,使设计人员能够在多个工业自动化设备中实施 PROFINET 通信标准。它可以实现具有极少外部组件和一流低功耗性能的低占用空间设计。
该开发平台面向 EtherCAT 从属设备通信,使设计人员能够在多个工业自动化设备中实施实时 EtherCAT 通信标准。它可以实现具有极少外部组件和一流低功耗性能的低占用空间设计。
工业机器人
此参考设计显著节省了系统物料成本 (BOM) 和电路板空间。此外,由于消除了 EtherCAT 的外部存储器传输,从而实现了更快的传输速度,这使得联网工业驱动器和通信模块等应用的性能得以大幅提升。
以太网供电 (PoE) 提供了简单、可靠的解决方案,可通过单根线缆实现高数据速率、长距离的电力和数据传输。这种同时传输数据和供电的功能使 PoE 适用于机器视觉摄像机和视觉传感器等小型器件。此参考设计使用完整的 PoE 供电设备 (PD),包括 1Gb/s 物理层和外形尺寸极小的 27 x 27mm 高效隔离式电源解决方案。
此设计用于对两个工业级 DP83867IR 千兆位以太网 PHY 和 Sitara™ 主机处理器(含集成式以太网 MAC 和交换机)进行性能评估。此设计旨在满足关于 EMI 和 EMC 的工业要求。此设计的应用固件实现了适用于 PHY、UDP 和 TCP/IP 协议栈以及 HTTP Web 服务器示例的驱动程序。主机处理器配置为从板载 SD 卡引导预装的固件。通过 USB 虚拟 COM 端口可访问 PHY 寄存器。通过 JTAG 接口可进行自己的固件开发。
RS485(隔离式、非隔离式)是适用于电网基础设施空间的常用接口,也是新设计的设备上最重要的选项之一。TIDA-00308 允许客户针对三种不同应用场景通过 TI RS485 器件以及该设计中的隔离式电源进行快速评估和设计。此外,用户指南中的测试结果还将展示针对此设计所执行的 IEC61000-4-2 ESD 和 IEC61000-4-5 浪涌测试。
此以太网 PHY 砖型参考设计可帮助德州仪器 (TI) 客户采用完全符合 EN5501 A 类 EMI 要求的 TI 工业以太网 PHY 收发器器件来快速设计系统并将其投向市场。此参考设计中采用一个 50 引脚接口来连接基于 32 位 Cortex M4 处理器的控制器板。该控制器板采用小外形规格设计(2 英寸 x 3 英寸),因此可轻松集成到现有产品中。 此参考设计展示了 DP83848K 以太网 PHY 收发器器件的先进功能,支持 10/100 Base-T,并符合 IEEE 802.3 标准。整个参考设计采用单电源(采用板载稳压器的情况下为 5V,否则为 3.3V)工作。以太网 PHY 收发器所需的所有其他电压均在内部产生。
此 TI 设计基于 HEIDENHAIN EnDat 2.2 标准实现适用于位置和旋转编码器的硬件接口解决方案。构件块包括编码器电源(采用创新的智能 e-Fuse 技术)和可靠的半双工 RS485 收发器(包括线路端接和 EMC 保护)。提供辅助电源和具有可调 I/O 电压电平的逻辑电平接口,以便连接到将运行 EnDat 2.2 主器件协议堆栈的后续 MCU 和 MPU。此设计经过全面测试,满足 IEC61800-3 中针对 ESD、快速瞬变脉冲和浪涌而规定的 EMC 抗扰性要求。
USB 2.0 参考设计指南对于想要确保其设计通过 USB2.0 电气合规性测试的设计人员来说极为重要。该指南适用于 AM335x 和 AM437x,不过,对于其他处理器也具有通用性。这些指南所采用的方法具有很强的实用性,没有复杂的公式或理论。
该参考设计展示了 EnDat 2.2 编码器的稳定接口。这其中展示了 EMC 抗扰性,尤其是逆变器开关噪声等快速瞬变抗扰性。编码器电源电压是可配置的并集成了短路保护,以防止由于电缆短路或误接线而造成的损坏,还集成了诊断反馈以检测故障。此逻辑接口支持 3.3V 至 1.8V 的 IO。此设计采用 BoosterPack™ 开发套件,可利用 C2000™ MCU 轻松评估 EnDat2.2。该设计已针对几个 EnDat 2.2 编码器进行测试,适用的电缆长度最大为 100m。
CAN 和 CANopen 是传统现场总线协议,适用于工厂自动化中的许多应用。只要高电压有可能损坏终端设备,就需要隔离器件。现今的智能工厂利用多个高效节能的自动化节点。该参考设计包含了 ISO1050 和 SN6501 器件,构建为 BeagleBone Black CAPE。此外,可以利用现有 Linux 软件基础架构在 BeagleBone Black 开发板上轻松对该设计进行测试。
TIDEP0050 TI 参考设计基于 HEIDENHAIN EnDat 2.2 标准实现了适用于位置或旋转编码器的 EnDat 2.2 主协议栈和硬件接口解决方案。此设计包含 EnDat 2.2 主协议栈、使用 RS485 收发器的半双工通信以及在 Sitara AM437x 工业开发套件上实施的线路端接。此设计经过完全测试,符合 HEIDENHAIN EnDat 2.2 标准。AM437x IDK 还可与 EnDat 位置反馈一起支持工业通信和电机驱动(如 AM437x 单芯片电机控制设计指南中所述)。
RS485(隔离式、非隔离式)是适用于电网基础设施空间的常用接口,也是新设计的设备上最重要的选项之一。TIDA-00308 允许客户针对三种不同应用场景通过 TI RS485 器件以及该设计中的隔离式电源进行快速评估和设计。此外,用户指南中的测试结果还将展示针对此设计所执行的 IEC61000-4-2 ESD 和 IEC61000-4-5 浪涌测试。
TIDA-01333 隔离式高电压模拟输入模块参考设计有八个通道,每个通道都支持电压和电流测量。此外,其中 4 个通道还支持高达 ±160V 的共模电压。该器件通过 ISOW7841 在单个芯片内实现了 +5V 线路和串行外设接口 (SPI) 通信的隔离。该设计采用了 ADS8681,这是一款 16 位模数转换器 (ADC),可以处理高达 ±12.288V 的输入电压。因此无需再对工业领域中的标准输入电压进行任何预处理。
这一面向可编程逻辑控制器 (PLC) 的 TI 高速数字输出模块参考设计对简单的低成本高速单端数字输出模块进行了设计说明,该模块使用标准低侧驱动器,并使用隔离式功率级通过背板供电。高速数字输出模块在电机控制和定位应用中是必需的。
该适用于可编程逻辑控制器 (PLC) 的多通道模拟输出模块 TI 参考设计具有多路复用单通道模数转换器 (ADC),演示了基于顺序多路复用采样保持缓冲器的低成本、高速、小型化和高分辨率 PLC 模拟输出模块的设计。
TIDA-00170 是适用于工业控制模拟混合输入输出模块的参考设计。该设计可实现四通道模拟输入和双通道模拟输出。模拟输入通道可测量高达 ±10V 的所有标准工业电压和高达 24mA 的电流输入。两路同步模拟输出可提供高达 ±10V 的电压和高达 24mA 的电流。该参考设计包括必要的板载保护电路,并经测试符合有关 IO 控制器平台的 IEC61000-4 标准的 EFT、ESD 和浪涌要求。该保护电路不会对设计带来负面影响,且测试结果表明典型的不可调整误差低于模拟输入通道满标量程 (FSR) 的 0.1% 以及模拟输出通道 FSR 的 0.2%。
此参考设计提供适用于可编程逻辑控制器 (PLC) 的完整的 4 通道、16 位模拟输出模块设计。此设计经过全面测试,符合适用于工业自动化系统的 IEC61000-4 EMC 和浪涌要求。这一小型化设计可实现具有集成输出驱动器的四个 16 位数模转换器,能够驱动多个电流和电压输出范围。数字数据和控制线使用 TI 的高速 4242 伏峰值电压数字隔离器技术与 PLC 主机电隔离。此设计还包括进行过流保护的隔离式电源,提供所有必要的模块电压。设计中包含完整文档、测试结果、设计文件和必要的固件,简化了整个信号链性能的评估并缩短了上市时间。
此 TI 设计是一种适用于可编程逻辑控制器 (PLC) 的完整的 8 通道数字输入模块前端参考设计。此设计经过全面测试,符合工业自动化系统的 IEC61000-4 EMC 和浪涌要求,因此加快了客户的产品上市时间。此设计串行化处理 8 个数字输入,每个输入最高 34 伏,减少了隔离通道的数量和主机接口所需的 GPIO 引脚。串行化数据和控制信号使用 TI 的高速 4242 伏峰值电压数字隔离器技术与 PLC 实现电隔离。此设计还包括进行过流保护的隔离式电源,提供所有必要的模块电压。此设计还提供完整文档、测试结果、设计文件和必要的固件。
此激光雷达 (LiDAR) 参考设计展示了适用于窄脉冲应用的 LMG1020 和 LMG1025-Q1 低侧栅极驱动器。这些器件能够驱动 FET 产生功率大于 100W、脉宽小于 1.5ns 的激光脉冲。
各种应用(如激光安全扫描仪、测距仪、无人机和制导系统)中都利用了用于高精度测量距离的飞行时间 (ToF) 光学方法。该设计详述了基于高速数据转换器的解决方案的优点,包括目标识别、宽松的采样率要求和简化的信号链。该设计还解决了光学器件、驱动器和接收器前端电路、模数转换器 (ADC)、数模转换器 (DAC) 和信号处理。
光探测和测距 (LIDAR) 系统利用光在物体之间传输所需的时间尝试测量与此目标之间的距离。TIDA-00663 参考设计展示了如何为 LIDAR 设计基于时间数字转换器 (TDC) 的时间测量后端以及相关的前端。LIDAR 脉冲飞行时间参考设计可用于无法通过建立与目标的实际接触来测量与目标之间的距离的所有应用。典型示例包括测量后勤中心的传送带上是否存在物体、在众多机械手之中确保运动的机械手周围保持安全距离。
电容式触摸显示屏通常提供比传统电阻式触摸显示屏更高的质量和更好的用户体验。此参考设计显示了如何将电容式触摸显示屏连接到 Sitara AM437x 处理器。显示屏具有一个通过其 I2C 端口与 AM437x 进行连接的集成式触摸屏控制器。