評価用ボード $-1.00
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Designed, Built, Tested
Board pictured here has been fully assembled and tested.

Overview

設計リソース

評価用ボード

型番に"Z"が付いているものは、RoHS対応製品です。 本回路の評価には以下の評価用ボードが必要です。

  • MAXREFDES212# EV Kit
在庫確認と購入

説明

Go-IOはインダストリアルIoT (IIoT)リファレンスデザインで、設定可能な産業制御システムの迅速なプロトタイプ作成および開発用に設計されています。標準的な最終アプリケーションには、Industry 4.0によるプロセスオートメーション、インテリジェントビル用のビルオートメーション、スマートセンサー、産業制御システム、およびロボットがあります。これらすべての産業アプリケーションには高性能、堅牢、設定可能なソリューションが必要で、Go-IOはモジュール型アプローチを使ってそれを提供します。これらのシステムはマキシムの高集積ICによって実現され、新しいレベルの性能を提供するとともに、消費電力の低減を小型実装面積で提供します。

Go-IOには4つの異なるボードがあります。異なる構成によってさまざまなタイプの入出力チャネルおよび通信インタフェースの組合せを提供し、各種の最終アプリケーションに対応します。

設計ファイル、ファームウェア、およびソフトウェアは、「設計リソース」タブから入手可能です。このボードは、ご購入いただくことも可能です。

機能と利点

  • 汎用アナログ入出力(UAIO):±12.5Vまたは±25mA
  • 8つのデジタル入力:IEC 61131-2準拠Type 1/3
  • 4つのデジタル出力:最大1A、Safe Demag内蔵
  • IO-Link®マスター:4ポート、バージョン1.1準拠
  • TMG IO-Linkマスタースタック
  • 1つのRS-485 COMポート:全2重、データレート25Mbps
  • ESDおよびサージ保護を内蔵した堅牢なインタフェース


Details Section

Go-IOは、キャリアカード(またはバックプレーン) (MAXREFDES215#)、アプリケーションプロセッサカード(MAXREFDES211#)、および目的のアプリケーションに応じて変わるI/Oカード(MAXREFDES200#、MAXREFDES201#)をベースとするモジュール型産業用IoTリファレンスデザイン(図1を参照)のブランド名です。MAXREFDES200#はファクトリーオートメーションを対象とし、アナログ入力、アナログ出力、デジタル入力、デジタル出力、IO-Link、およびRS-485 COM ポートなどのI/Oタイプの組合せを備えています。MAXREFDES201#はモーション制御を対象とし、デジタル入力、DCモータードライバ、エンコーダ、およびRS-485 COMポートなどのI/Oタイプの組合せを備えています。

すべてのフィールドコネクタはMAXREFDES215#キャリアカード上にあるため、センサー、アクチュエータ、および通信ポートとの接続が容易です。すべてのカードは、キャリアカードに接続される1つの24V ACアダプタから給電されます。キャリアカード上の回路は、アプリケーションプロセッサカード(MAXREFDES211#)用の絶縁型電源を含むさまざまな電源レールを生成します。各カード独自の低電圧レールは、各カード上に追加されているローカルのDC-DCコンバータおよびLDOレギュレータを使用して生成されます。

MAXREFDES212#を注文すると、MAXREFDES215#、MAXREFDES211#、MAXREFDES200#、および24V ACアダプタを含んだキットが提供されます。このキットによって、Go-IOシステムをそのまま使用することができます。

システムダイアグラム

Go-IOの各ボードを相互に接続すると、産業用IoTアプリケーション用の設定可能な開発リファレンスデザインになります。このシステムは、ユニバーサルI/O、絶縁、パワーマネージメント、およびArm®ベースのマイクロコントローラに関する最先端の産業用技術を活用した堅牢で、柔軟なアーキテクチャを提供します。これらのボードは高集積ソリューションを特長とし、20以上のI/Oを3平方インチ以下の小型実装面積でサポートします。この小型の実装面積と高信頼性は、非常に効率的なパワーマネージメントおよび小型パッケージで提供される低消費電力デバイスを使用することによって実現されています。

図1. Go-IOのモジュール形式ブロック図

Figure 1. Go-IO modular block diagram.

Detailed Description

MAXREFDES215#キャリアカードの詳細

はじめに

図2はMAXREFDES215#のシステムブロック図を示しています。

MAXREFDES215#のブロック図

図2. MAXREFDES215#のブロック図

図3はMAXREFDES215#の上面写真を示しています。

MAXREFDES215#の上面写真

図3. MAXREFDES215#の上面写真

接続

J1とJ2の2つのコネクタが、ボード間のインタフェースに使用されます。J1は80ピンのメスコネクタで、I/Oカード(最終アプリケーションによってMAXREFDES200#またはMAXREFDES201#のいずれか)上のオスコネクタと接続します。J2は30ピンのオスコネクタで、MAXREFDES211#アプリケーションプロセッサカード上のメスコネクタと接続します。どちらのコネクタも、それぞれのカードの逆挿しを防ぐためのガイドが付いています。

4つのM12タイプのメスコネクタは、同等のM12オスコネクタおよびケーブルを使用する業界標準のIO-Linkセンサーおよびアクチュエータとの接続に使用されます。アナログI/O、デジタルI/O、およびRS-485ポートへの接続を容易にするために、複数のネジ式端子ブロックが使用されています。

ガルバニック絶縁

Go-IOは2つの異なる電圧領域を使用し、それらはマキシムのデジタルアイソレータ製品を使用して絶縁されます。フィールド領域は24V入力電源および24V GNDをリファレンスに使用します。ロジック領域はAPP_PWRおよびAPP_GNDをリファレンスに使用し、アプリケーションプロセッサカードのMAXREFDES211#上にあります。

電源

電力はボード上のバレルコネクタに接続される標準的な24V、1A ACアダプタを使用してMAXREFDES215#に供給されます。あるいは、最大5Aのより高電流の電源をブロックJ9のネジ式端子を使用して接続することができます。

24V入力レールは1Aのヒューズで過電流から保護されています。MAXREFDES200#を使用し、より高電流の動作(つまり、1A以上のデジタル出力負荷)が必要な場合は、外部24V電源をコネクタJ9の入力端子に接続することができます。MAXREFDES201#をDCモータードライバとともに使用する場合は、VMTR電源を入力端子J3に接続する必要があります。電源の電圧および電流仕様は選択したDCモーターと一致している必要があります。

W24V入力の場合、異なる電圧レールを生成するために異なるDC-DCコンバータが使用されます。MAX17681は高効率絶縁型バックDC-DCコンバータで、最大5Wの絶縁型電源を提供します。MAXREFDES215#では、入力は24Vで、MAX17681は1次側フィードバックを使用して出力電圧を安定化するとともに、外付け部品を削減して総コストを節約し、フォトカブラは不要です。トランス出力および整流のあとに、電流リミッタのMAX17608は絶縁型電源レールAPP_PWRおよびAPP_GNDを提供します。MAX17608は業界最小かつ最堅牢の集積型システム保護ソリューションで、1Aの電流制限とともにOV、UV、および逆方向保護を提供します。

フィールド領域では、アナログIO製品によって使用される、より高い正および負の電圧レール(HVDDおよびHVSS)を2つのレギュレータが生成します。MAX17608は保護された24Vレール(V24_PROT)を提供し、それがHVDDレールになります。高効率ステップダウンDC-DCコンバータのMAX15062は、+24V入力をアナログIO製品によって使用されるHVSS電源として使用する負の電圧レールに変換します。

MAXREFDES211#アプリケーションプロセッサの詳細

はじめに

図4は、MAXREFDES211#のシステムブロック図を示しています。

MAXREFDES211#のブロック図

図4. MAXREFDES211#のブロック図

図5は、MAXREFDES211#の上面写真を示しています。

MAXREFDES211#の上面写真

図5. MAXREFDES211#の上面写真

接続

MAXREFDES211#は、MAXREFDES215#キャリアカード上のオスコネクタに対応する30ピンメスコネクタを介してMAXREFDES215#の下面に接続します。どちらのコネクタも、それぞれのカードの逆挿しを防ぐためのガイドが付いています。MAX32630マイクロコントローラとのインタフェース用に3つのUSBコネクタが含まれています。

ガルバニック絶縁

Go-IOは2つの異なる電圧領域を使用し、それらはマキシムのデジタルアイソレータ製品を使用して絶縁されます。フィールド領域は24V入力電源および24V GNDをリファレンスに使用します。ロジック領域はAPP_PWRおよびAPP_GNDをリファレンスに使用し、アプリケーションプロセッサカードのMAXREFDES211#上にあります。I/O制御カード(MAXREFDES200#またはMAXREFDES201#)上のデジタルアイソレータがガルバニック絶縁機能の役割をしています。

電源

電力はMAXREFDES215# (APP_PWR (24V)およびAPP_GND)からMAXREFDES211#に供給されます。ボード上のレギュレータはマルチレベルの降圧を行い、マイクロコントローラによって要求される各種の電圧レベルを提供します。

DC-DCコンバータのMAX17502は24V入力を3.3Vに降圧し、2つのMAX1806リニアレギュレータへの入力として使用します。MOSFETを内蔵した高効率、高電圧、同期整流ステップダウンDC-DCコンバータのMAX17502は、4.5V~60Vの入力電圧範囲で動作します。このデバイスは固定3.3V出力電圧で提供され、最大1Aの電流を供給します。出力電圧の精度は-40℃~+125℃にわたって±1.7%以内です。

低ドロップアウトリニアレギュレータのMAX1806は+2.25V~+5.5Vの電源で動作し、500mAの負荷電流を175mVの低ドロップアウトで供給することが保証されています。高精度(±1%)出力電圧には各種のプリセット値があり、MAXREFDES211#の場合、2つのMAX1806リニアレギュレータはMAX32630マイクロコントローラによって要求される1.8Vおよび1.2Vレールを生成します。

Microcontroller

MAX32630はFPU内蔵Arm Cortex®-M4 CPUを備え、超低電力、高効率の信号処理機能と、消費電力の大幅な低減および使いやすさを提供します。複数のSPI、UART、I2C、1-Wire®マスター、およびUSBインタフェースが提供されます。USBインタフェースは業界標準のFTDI USBチップを使用して作られています。

MAXREFDES211#は4つのSPIバスを使用して各種のペリフェラルとインタフェースします。

MAXREFDES211#は4つのSPIバスを使用して各種のペリフェラルとインタフェースします。

  • MCU_SPI:2:1のジャンパを使用して目的のSPIバス(セカンダリFTDI-USBインタフェースまたはより一般的に使用されるAPP_SPI1バスのいずれか)を選択します。APP_SPI1バスは、MAXREFDES200#またはMAXREFDES201#などのプラグインモジュールへの80ピンコネクタに接続されます。このSPIバスはそれらのカード上でガルバニック絶縁され、IO-LinkマスターICのMAX14819などのI/Oペリフェラルの制御に使用されます。
  • APP_SPI2:APP_SPI2バスは、MAXREFDES200#またはMAXREFDES201#などのプラグインモジュールへの80ピンコネクタに接続されます。MAXREFDES200#またはMAXREFDES201#上で、このSPIバスはガルバニック絶縁されたデジタル入力デバイスのMAX22192に接続されます。MAX22192に内蔵されている絶縁は、絶縁型SPIバスを各モジュール上のその他のフィールド領域デバイスと共有することにより、外付けアイソレータの必要点数をを低減します。
  • WIFI_SPI:WIFI_SPIバスはWi-Fiチップセットに接続され、最初の製品リリースでは未使用です。
  • SD_SPI:SD_SPIバスはSDカードコントローラに接続され、最初の製品リリースでは未使用です。

MAXREFDES200#ファクトリーオートメーションモジュールの詳細

はじめに

図6は、MAXREFDES200#のシステムブロック図を示しています。

MAXREFDES200#のブロック図

図6. MAXREFDES200#のブロック図

図7は、MAXREFDES200#の上面写真を示しています。

MAXREFDES200#の上面写真

図7. MAXREFDES200#の上面写真

接続

MAXREFDES200#は、MAXREFDES215#キャリアカード上のメスコネクタに対応する80ピンオスコネクタを介してMAXREFDES215#の上面に接続します。どちらのコネクタも、それぞれのカードの逆挿しを防ぐためのガイドが付いています。

ガルバニック絶縁

Go-IOは2つの異なる電圧領域を使用し、それらはマキシムのデジタルアイソレータ製品を使用して絶縁されます。フィールド領域は24V入力電源および24V GNDをリファレンスに使用します。ロジック領域はAPP_PWRおよびAPP_GNDをリファレンスに使用し、アプリケーションプロセッサカードのMAXREFDES211#上にあります。3つのマキシム製デジタルアイソレータは、MAXREFDES200# I/O制御カード上でガルバニック絶縁の機能を実行します。MAX14483と2つのMAX14130はSPIバスおよび制御信号(つまり、チップセレクト、R/Wライン)を絶縁します。

MAX14483は、マキシム独自のプロセス技術を使用した6チャネル、3.75kVRMSデジタルガルバニックアイソレータです。6つの信号チャネルはSPIアプリケーション用に個別に最適化され、SDI、SDO、およびSCLKチャネルの超低伝播遅延を備えています。MAXREFDES200#の場合、MAX14483はAPP_SPI1バスを絶縁してIO-Linkマスター機能に使用されるローカルMCUとインタフェースするFLD_SPI1バスを形成します。

MAX14130は、マキシム独自のプロセス技術を採用した4チャネル、1kVRMSデジタルアイソレータで、より小型実装面積のQSOPパッケージに封止されています。この製品は4つの片方向チャネルを備えているため、制御信号の絶縁に最適です。

MAX14130およびMAX14483は、最大+125℃の周囲温度で、異なる電源領域を備えた回路間でデジタル信号を転送します。アイソレータのそれぞれの側が個別の1.71V~5.5V電源であるため、このデバイスはレベルトランスレータとしての使用にも最適ですが、この機能はMAXREFDES200#では未使用です。VDD_IOはアイソレータのロジック領域電源を提供し、MAX22192の内蔵LDOを使用して生成されます。3V3_MCUはアイソレータのフィールド領域電源を生成し、MAXREFDES200#上で生成されます。

MAX22192は絶縁内蔵の産業用、オクタル(8回路)、デジタル入力デバイスで、追加の絶縁を提供します。

電源

電力はMAXREFDES215# (24V)およびボード上のレギュレータからMAXREFDES200#に供給されます。ボード上のレギュレータは降圧を行って、I/Oデバイスおよびデジタルアイソレータによって要求される各種の電圧レールを提供します。

MAXM15462は高効率、同期整流ステップダウンDC-DCモジュールで、コントローラ、MOSFET、補償部品、およびインダクタを内蔵し、広い入力電圧範囲で動作します。このモジュールは4.5V~42Vの入力で動作し、設定可能な0.9V~5Vの出力電圧で最大300mAの出力電流を供給します。このモジュールは設計の複雑性、製造リスクを大幅に低減し、真のプラグアンドプレイ電源ソリューションを提供して、市場投入までの時間を短縮します。

2つのモジュールは、I/Oインタフェースへの給電用の3V3_DIOと、ローカルMCU、IO-Linkマスター、およびデジタルアイソレータ用フィールド電源への給電用の3V3_MCUの、各3.3V出力を生成します。

MAX22191は24V電源から3.3V出力を生成するLDOを内蔵し、VDD_IOレールを提供します。

入出力インタフェース

MAXREFDES200#は一連のデジタルI/O (DIO)およびアナログI/Oならびにプログラマブルロジックコントローラ(PLC)とその関連I/Oモジュールなどの産業システム内で一般的に見られる機能を表す通信インタフェースを備えています。

デジタル入力(DI)

MAX22192は、IEC 61131-2に準拠した産業用デジタル入力デバイスで、絶縁を内蔵しています。MAX22192は8つの24V電流シンク、産業用入力を、1.71V~5.5Vのロジック電圧とインタフェースする絶縁型のシリアライズされたSPI対応出力に変換します。電流設定抵抗によって、MAX22192をType 1、Type 2、またはType 3入力に設定することができます。MAXREFDES200#では、入力はType 1またはType 3に設定されます。近接スイッチ用に、断線検出機能を使用してフィールド配線の確認が行われます。

MAX22192は絶縁型4ピンSPIインタフェースを備え、フィールド側はVDD24F端子への7V~65Vの単一電源を許容します。24Vフィールド電源によって給電される場合、MAX22192は内蔵LDOレギュレータからVDD3F端子上に3.3V出力を生成します。このレギュレータはMAX22192への給電に加えて外部負荷に最大25mAの電流を供給可能です。MAXREFDES200#では、この出力はVDD_IOレールで、スタンドアロンデジタルアイソレータのMAX14430およびMAX14483のフィールド領域の給電に使用されます。

MAX22192はSPIバスを絶縁し、フィールド領域信号を提供して他のフィールド領域SPIデバイスとMAX22192との共有およびその絶縁チャネルの共有を可能にします。MAXREFDES200#では、デイジーチェーンされたSPIバスはFLD_SPI2と呼ばれ、デジタル出力、アナログI/O、およびUARTデバイスに接続されます。

デジタル出力(DO)

MAX14912はデジタル出力、オクタル(8回路)、高速、ハイサイドスイッチ/プッシュプル24Vドライバで、200kHzのスイッチング速度に対応します。MAX14912は8つの640mAスマートハイサイドスイッチを備え、それらは高速スイッチング用のプッシュプルドライバとしても設定可能です。このデバイスは、SPIインタフェースを介して設定および制御されます。出力負荷の選択時には、付属の電源アダプタの1Aの能力を超えないことを確保するように注意する必要があります。より高電流の場合は、別の外部24V電源が必要です。

MAXREFDES200#では、MAX14912はハイサイドモードで動作するように設定され、出力は2つ1組(1-2、3-4、5-6、7-8)で接続されて4つの出力を構成し、より高い電流能力を提供します。この構成でも誘導性負荷のスイッチング時の内部の安全な消磁に対応し、蓄積されたエネルギーを消費するための外付けダイオードは不要です。

アナログ入出力(AIO)

アナログ入出力は、動作中にソフトウェアで電圧出力/入力、または電流出力/入力として設定可能な産業グレード汎用アナログ入出力デバイスのMAX22000をベースとするシングルチップソリューションです。MAX22000は高速セトリング時間を備えた18ビットDAC、マルチチャネル24ビットデルタシグマADC、高精度電圧リファレンス、プログラマブルゲインアンプ(PGA)、および高電圧アナログ調整機能を内蔵しています。アナログ出力端子では±10Vの範囲の電圧の供給、±20mAの範囲の電流の供給、±10Vの範囲の電圧の測定、または±20mAの範囲の電流の測定が可能です。これとは別のアナログ専用入力は±10Vの範囲の電圧を測定します。もう1つの差動アナログ入力は専用のPGAを備え、±10V、±1.0V、±500mV、±250mV、または±125mVの範囲を提供します。選択された入力は1sps~115.2kspsでサンプリングすることができます。MAX22000はSPIインタフェースを使用してすべての設定および動作を制御します。このデバイスは3V3_DIOおよび3V3_AIOからの低電圧アナログおよびデジタル電源ならびにHVDDおよびHVSS電源からのアナログ入出力用の高電圧±24V電源を必要とします。

4種類のMAX22000アナログ入出力がMAXREFDES200#で使用されます。入出力端子AO1+は汎用アナログ入出力(UAIO)で、ソフトウェアを介して入力(電圧または電流モード)または出力(電圧または電流モード)として設定可能です。AO1+はソフトウェア設定によって±12.5Vまたは±25mAの入出力範囲に対応可能で、ハードウェアの変更は不要です。これはMAX22000のDAC用の端子(AOPおよびAON)、および電流検出アンプ(CSA)用のADC入力(A1およびA2)と電圧検出アンプ用のADC入力(A3)を使用して実現されます。

UAIOポート以外に、その他のADC入力がMAXREFDES215#の入出力コネクタに接続されており、入出力スクリューコネクタJ4~J7の端子名は表1に記載されています。入力AI1+およびAI1-はMAX22000のADC入力A5およびA6に接続されています。MAX22000内のプログラマブルゲインアンプ(PGA)は異なる入力電圧範囲に設定可能で、±500mV、±250mV、および±125mVに対応します。入力AI2+はADC入力AI4に接続され、電圧範囲は±12.5Vです。入力AI3+はADC入力AI1に接続されていますが、このADC電圧入力を使用するためには、抵抗R68を実装する必要があり、UAIOモードは利用不可になることに注意してください。入出力コネクタの制約によって、MAX22000のAUX1およびAUX2入力は使用されません。各種の動作モード用にICを設定する方法の完全な詳細については、MAX22000のデータシートを参照してください。

表1. MAXREFDES200およびMAXREFDES201のJ4~J7の接続
I/O Connector Port # MAXREFDES200 Signal MAXREFDES201 Signal
J4 IO_01+ DI_1 APP_M4B
  IO_01- GND APP_M2A
  IO_02+ DI_2 APP_M4A
  IO_02- GND APP_M2B
  IO_03+ DI_3 APP_M3B
  IO_03- GND APP_M1A
  IO_04+ DI_4 APP_M3A
  IO_04- GND APP_M1B
J5 IO_05+ DI_5 DI_1
  IO_05- GND GND
  IO_06+ DI_6 DI_2
  IO_06- GND GND
  IO_07+ DI_7 DI_3
  IO_07- GND GND
  IO_08+ DI_8 FLD_ENC1AP
  IO_08- GND FLD_ENC1AN
J6 IO_09+ DO_1 FLD_ENC1BP
  IO_09- GND FLD_ENC1BN
  IO_10+ DO_2 FLD_ENC1ZP
  IO_10- GND FLD_ENC1ZN
  IO_11+ DO_3 FLD_ENC2AP
  IO_11- GND FLD_ENC2AN
  IO_12+ DO_4 FLD_ENC2BP
  IO_12- GND FLD_ENC2BN
J7 IO_13+ AI1+ FLD_ENC3AP
  IO_13- AI1- FLD_ENC3AN
  IO_14+ AI2+ FLD_ENC3BP
  IO_14- GND FLD_ENC3BN
  IO_15+ AO1+ FLD_ENC4AP
  IO_15- GND FLD_ENC4AN
  IO_16+ AI3+ FLD_ENC4BP
  IO_16- GND FLD_ENC4BN

通信ポート

トランシーバおよび電源内蔵絶縁型RS-485/422モジュールのMAXM22511は、フルデュプレックス絶縁型RS-485インタフェースを備えています。このフルデュプレックス絶縁型RS-485/422トランシーバは、デバイスのケーブル側(RS-485ドライバ/レシーバ側)とUART 側の間に2500VRMSのガルバニック絶縁を提供します。内蔵のDC-DCは外付け部品は不要でモジュールのケーブル側に給電し、個別のフィールド領域電源は不要です。

MAXM22511は3.3V単一電源(3V3_DIO)で動作し、内蔵のDC-DCコンバータはモジュールのケーブル側用に3.3Vの動作電圧を生成します。MAXM22511はUARTのMAX3108に接続され、高い±15kVのESD性能および最大25Mbpsのデータレートを備えています。

UART

RS-485トランシーバのMAXM22511のTXおよびRX端子は、高度汎用非同期レシーバトランスミッタ(UART)のMAX3108に接続されます。MAX3108は128ワードの受信および送信ファーストイン/ファーストアウト(FIFO)を備え、高速SPIインタフェースを使用して絶縁型フィールドSPIバスに接続され、さらにアプリケーションプロセッサMCUに接続されます。

IO Linkマスター

MAXREFDES200#は2つのデュアルチャネルIO-LinkマスタートランシーバのMAX14819と、TMGのスタックに対応するSTM32F412 MCUを使用して4チャネルIO-Linkマスターを実装しています。

センサー/アクチュエータ電源コントローラを内蔵した低電力、デュアルチャネル、IO-LinkマスタートランシーバのMAX14819は、最新のIO-Linkとバイナリ入力の規格およびテスト仕様(IEC 61131-2、IEC 61131-9 SDCI、およびIO-Link 1.1.2)に完全準拠しています。また、このマスタートランシーバは、2つの補助デジタル入力(DI_)チャネルも内蔵しています。また、MAX14819は内蔵サイクルタイマーも備え、高精度のコントローラタイミングの必要性を低減します。内蔵の通信確立シーケンサも、ウェイクアップ管理を簡素化します。MAX14819は、高度な電流制限、逆電流ブロック、および逆極性保護機能を備えた2つの低電力センサー電源コントローラを内蔵し、低電力で堅牢なソリューションを実現します。

4ポートIO-LinkマスターはTMGのIO-Linkマスタースタックを使用し、ソフトウェアはSTM32F412 Arm Cortex-M4マイクロコントローラ上で動作します。2つのMAX14819トランシーバはそれぞれSTM32F412内のUARTに接続されるとともに、設定用にローカルSPIバスを介して接続されます。MAXREFDES200#は無期限のライセンスを備えたマスタースタックを内部にプログラムした状態で出荷されます。

TMGおよび同社のソフトウェアの詳細については、Technologie Management Gruppe、Technologie und Engineering GmbHまでお問い合わせください。

Technologie Management Gruppe
Technologie und Engineering GmbH
Zur Gießerei 10
76227 Karlsruhe
Germany
Phone: +49721828060
Email: willems@tmgte.de
Web: www.tmgte.com

MAXREFDES201#モーション制御モジュールの詳細

図8は、MAXREFDES201#のシステムブロック図を示しています。

MAXREFDES201#のブロック図

図8. MAXREFDES201#のブロック図

図9 は、MAXREFDES201#の上面写真を示しています。

MAXREFDES201#の上面写真

図9. MAXREFDES201#の上面写真

接続

MAXREFDES201#は、MAXREFDES215#キャリアカード上のメスコネクタに対応する80ピンオスコネクタを介してMAXREFDES215#の上面に接続します。どちらのコネクタも、それぞれのカードの逆挿しを防ぐためのガイドが付いています。

ガルバニック絶縁

Go-IOは2つの異なる電圧領域を使用し、それらはマキシムのデジタルアイソレータ製品を使用して絶縁されます。フィールド領域は24V入力電源および24V GNDをリファレンスに使用します。ロジック領域はAPP_PWRおよびAPP_GNDをリファレンスに使用し、アプリケーションプロセッサカードのMAXREFDES211#上にあります。4つのマキシム製デジタルアイソレータは、MAXREFDES201# I/O制御カード上でガルバニック絶縁の機能を実行します。MAX14130 (3つ)およびMAX14483はSPIバスのチップセレクトおよびその他の制御信号(つまり、PWM、エンコーダライン)を絶縁します。VDD_IOはアイソレータのロジック領域電源を提供し、MAX22192の内蔵LDOを使用して生成されます。3V3_DIOはアイソレータのフィールド領域電源を提供し、MAXREFDES201#カード上で生成されます。MAX22192は追加の絶縁を提供し、絶縁内蔵の産業用オクタル(8回路)デジタル入力デバイスです。

電源

電力はMAXREFDES215# (24V)からMAXREFDES201#に供給され、ボード上のレギュレータは降圧を行ってI/Oデバイスおよびデジタルアイソレータによって要求される各種の電圧レールを提供します。

MAXM15462は高効率、同期整流ステップダウンDC-DCモジュールで、コントローラ、MOSFET、補償部品、およびインダクタを内蔵し、広い入力電圧範囲で動作します。このモジュールは4.5V~42Vの入力で動作し、設定可能な0.9V~5Vの出力電圧で最大300mAの出力電流を供給します。このモジュールは設計の複雑性、製造リスクを大幅に低減し、真のプラグアンドプレイ電源ソリューションを提供して、市場投入までの時間を短縮します。

1つのモジュールは、I/Oインタフェースおよびデジタルアイソレータ用フィールド電源への給電に使用される3.3V出力(3V3_DIO)を生成します。第2のモジュールは、エンコーダのMAX14890の電源の1つとして使用される5.0V出力(5v0_DIO)を生成します。

MAX22192は24V電源から3.3V出力を生成するLDOを内蔵し、VDD_IOレールを提供します。

入出力インタフェース

MAXREFDES201#は一連のデジタル入力およびモーター制御インタフェースならびに通信インタフェースを備えています。

デジタル入力

MAX22192は、IEC 61131-2に準拠した産業用デジタル入力デバイスで、絶縁を内蔵しています。MAXREFDES211#では、8つの入力の3つはType 1またはType 3インタフェースを提供するために使用されます。MAX22192は絶縁型4ピンSPIインタフェースを備えています。

MAX22192はAPP_SPI2バスを絶縁し、フィールド領域信号を提供して他のフィールド側SPIデバイスとMAX22192との共有およびその絶縁チャネルの共有を可能にします。MAXREFDES201#では、共有されたSPIバスはFLD_SPI2と呼ばれ、エンコーダおよびUARTデバイスに接続されます。MAX22192は24Vフィールド電源によって給電され、内蔵LDOレギュレータからVDD3F端子上に3.3V出力を生成します。このレギュレータは、MAX22192およびスタンドアロンデジタルアイソレータのMAX14430およびMAX14483のフィールド領域(VDD_IO)の給電に使用されます。

DCモータードライバ

モータードライバのMAX14870は、9V~35Vの電圧を使用するDCブラシモーターおよびリレーの駆動と制御のための小型、低電力、簡素なソリューションを提供します。ドライバの低オン抵抗によって、消費電力を低減します。これらの回路の入力電源は、緑のコネクタによって供給されます。MAXREFDES201#には4つのモータードライバが内蔵され、それぞれ最大2Aのピーク負荷に対応します。すべてのモータードライバ制御信号(つまり、EN、DIR、PWM)は、デジタルアイソレータを介してアプリケーションプロセッサのMAXREFDES211#に接続されます。

エンコーダ

インクリメンタルエンコーダレシーバのMAX14890Eは、4つの差動レシーバと2つのシングルエンドレシーバを備えています。差動レシーバは、RS-422または差動のハイスレッショルドロジック(HTL)モードで動作することが可能で、オプションでシングルエンドTTL/HTL動作に設定可能です。MAXREFDES201#は3つのエンコーダを使用します。各エンコーダはA、B、およびZ差動入力と、診断および各レシーバの個別の設定を提供するSPIインタフェースを備えています。3つのMAX14890Eエンコーダはデイジーチェーンされ、絶縁型フィールド領域SPIバスのFLD_SPI2に接続されます。

通信ポート

トランシーバおよび電源内蔵絶縁型RS-485/422モジュールのMAXM22511は、フルデュプレックス絶縁型RS-485インタフェースを備えています。このフルデュプレックス絶縁型RS-485/422トランシーバは、デバイスのケーブル側(RS-485ドライバ/レシーバ側)とUART 側の間に2500VRMSのガルバニック絶縁を提供します。内蔵のDC-DCは外付け部品は不要でモジュールのケーブル側に給電し、個別のフィールド領域電源は不要です。

MAXM22511は3.3V単一電源(3V3_DIO)で動作し、内蔵のDC-DCコンバータはモジュールのケーブル側用に3.3Vの動作電圧を生成します。MAXM22511はUARTのMAX3108に接続され、高い±15kVのESD性能および最大25Mbpsのデータレートを備えています。

UART

RS-485トランシーバのMAXM22511のTXおよびRX端子は、高度汎用非同期レシーバトランスミッタ(UART)のMAX3108に接続されます。MAX3108は128ワードの受信および送信ファーストイン/ファーストアウト(FIFO)を備え、高速SPIインタフェースを使用して絶縁型フィールドSPIバスに接続され、さらにアプリケーションプロセッサMCUに接続されます。

クイックスタートガイド

Go-IO産業用IoTリファレンスデザインは、IO-Link、デジタル入力(DI)、デジタル出力(DO)、およびRS-485機器の制御に使用することができます。このクイックスタートガイドは、システムを動作させてこれらの入出力ペリフェラルを実行する方法を示します。

必要機器:

MAXREFDES212#に含まれるもの:

  • AXREFDES200# Go-IOファクトリーオートメーションボード
  • MAXREFDES211#アプリケーションプロセッサボード
  • MAXREFDES215#キャリアボード
  • 24V 1A DC電源アダプタ

ユーザーが用意するもの:

  • USBポートを備えたWindows® 7、Windows 8、Windows 10 PC
  • Micro USB 2.0ケーブル
  • 機器(IO-Link機器、RS-485機器、DI機器、DO機器)
  • 機器を接続するケーブル(M12またはワイヤ)
  • PuTTYなどの端末プログラム
  • FTDI COMポートドライバ

初期セットアップ手順

  1. MAXREFDES200#をキャリアボードMAXREFDES215#に接続します。

    insert board connect 1

  2. MAXREFDES211#をキャリアボードMAXREFDES215#に接続します。

    insert board connect 2

  3. 他のI/O機器をそれぞれのI/Oコネクタに接続します。
  4. 24V DC電源アダプタをコンセントおよびMAXREFDES215#キャリアボード上のバレルコネクタに接続することによって、各ボードに給電します。
  5. COMポート機能用FTDIドライバをダウンロードおよびインストールします:https://www.ftdichip.com/Drivers/CDM/CDM21228_Setup.zip.
    • フォルダを展開し、実行形式ファイルをダブルクリックしてドライバをインストールします。

      insert FTDI Install

  6. まだインストールしていない場合、PuTTYなどの端末プログラムをダウンロードします
  7. micro USBケーブルをPCおよびMAXREFDES211#上のCN1に接続します。

    insert board usb

  8. 機器が給電され接続された時点で、PuTTYを起動して左パネルの「Session」を選択します。
    • 接続タイプは「Serial」を選択します。
    • 「Speed」フィールドに、115200を入力します。
    • 「Serial line」フィールドに、COMポート「COMxxx」を入力します。ここで、xxxはポート番号に置き換えます。ポート番号を調べるには、デバイスマネージャを起動し、抜去後に再挿入して、どのUSBシリアルポートが消えて再び現れるかを見ます。

      insert PuTTY Session 1

  9. 左パネルの「Terminal」を選択します。
    • 「Implicit CR in every LF」のチェックボックスをオンにします。
    • Local echoの、「Force on」のラジオボタンを選択します。
    • Local line editingの、「Force on」のラジオボタンを選択します。

      insert PuTTY Terminal 1

  10. 左パネルの「Session」に戻り、セッションをセーブして設定を容易に再オープン可能にしておくことが推奨されます。
  11. セーブが終わったら、「Open」をクリックします。
  12. 空白の端末ウィンドウが表示された場合は、「a」および「Enter」を押下してメインメニューを表示します。

    insert GUI MainMenu

  13. 端末プロンプトに従って目的のI/Oを実行します。

セルフテストの手順

セルフテストは、Go-IOが想定通り動作していることを確認するために役立ちます。

  1. 初期セットアップ手順を完了します。
  2. 新しい接続を行う前に、MAXREFDES215#から電源を取り外します。
  3. 完全なセルフテストを実行するため、MAXREFDES215#上で以下の接続を行います。
    • DO1 → DI1 (IO_09+ → IO_01+)
    • DO2 → DI3 (IO_10+ → IO_03+)
    • DO3 → DI5 (IO_11+ → IO_05+)
    • DO4 → DI7 (IO_12+ → IO_07+)
    • AI1+ -> AI1- (IO_13+ -> IO_13-)
    • AI2+ -> AO1+ (IO_14+ -> IO_15+)
    • 4つの各IO-LinkポートをMAXREFDES27# (別売)または他のユーザーが用意する4つのIO-Linkセンサーに接続します。

  4. MAXREFDES215#に電源を再接続します。
  5. USBケーブルをPCおよびMAXREFDES211#のCN1に接続します。

    insert board usb

  6. PuTTYプログラムを起動し、以前にセーブした設定をロードして接続します。
  7. 「a」を押下した後「Enter」を押下してメインメニューを表示します。
  8. 「1」と「Enter」を押下してセルフテストを実行します。

    insert GUI_SelfTest

  9. セルフテストプログラムは、各IO-Linkポートに対して3つのテストを実行します。
    • 最初のテストは接続を確立します。
      • すべての接続が行われた場合、Failure Totalsが0で、最後にPASSという結果が表示されます。
      • すべての接続が行われなかった場合、接続エラーが発生しており、モジュールは使用不可です。

    • ベンダーIDおよびデバイスIDテスト。このテストプログラムは、各IO-LinkポートのIO-LinkセンサーがMAXREFDES27#であることを前提に、ベンダーIDとデバイスIDを探します。別のセンサーを使用し、各IDに対して0以外の値が返された場合、テストはFAILの結果を表示しません。

  10. ユーザーは、報告されたベンダーIDおよびデバイスIDの値(GUIに表示されたもの)が正常で、IO-LinkセンサーのIODDファイルの値と一致していることを手作業で確認する必要があります。
  11. セルフテストプログラムはアナログポートをテストします。AI1を短絡している場合は読み値が0Vになり、 AI2はAO1によって3Vが生成されていることを確認します。

1-WireはAnalog Devices Products, Inc.の登録商標です。
ArmはArm Limitedの登録商標および登録サービスマークです。
CortexはArm Limitedの登録商標です。
IO-LinkはProfibus User Organization (PNO)の登録商標です。
MaximはMaxim Integrated Products, Inc.の登録商標です。
Maxim IntegratedはMaxim Integrated Products, Inc.の商標です。
Wi-FiはWi-Fi Alliance Corporationの登録証明商標です。
WindowsはMicrosoft Corporationの登録商標および登録サービスマークです。

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