Historice, sensoriis campi industrialis fuerunt et adhuc sunt in multis casibus analogis. Includunt elementum sensibile et aliquo modo ut notitias sensitivas ad gubernationem recipiant. Data erat unidirectional analog. Accesserunt sensores binarii, qui signum digitale/off praebebat et elementum sensitivum inclusit: inductivum, capacitivum, ultrasonicum, photoelectricum, etc. Gallium elementum commutatione. Output summus latus esse potuit commutatione (PNP) vel latus humilis (LS) commutatione (NPN) vel dis-traho (PP). Sed notitia communicationis unidirectionis adhuc circumscribitur sensorem magistro, nullam erroris potestatem habebat, et adhuc technicos in area officinas ad operas calibrandas sicut manuales requirebat.
Melior solutio necessaria erat ut "Industriae 4.0" postulata, sensoriis captiosis, et tabulata officinas reconfigurabiles. Solutio est IO-Link protocollum, vexillum relative novum pro sensoriis industrialibus qui phaenomeni incrementi trajectoriam ostendit.
Organizationis nexus IO aestimat quod supra XVI decies centena millia IO-Link nodos paravit ut in agro moderno adhibeantur. Numerus ille adhuc crescit.
Fig. 1: IO-Link protocollum incrementum celeritatis (Imago: IO-Link Consortium)
IO-Link est normatum Technology (IEC 61131-9) qui moderatur quomodo sensores et actuatores in systematis industrialibus inter se cohaereant cum moderatore. IO-Link to-punctum est nexus communicationis punctualis cum connectoribus normatis, funibus et protocollis. Systema Link IO ordinatur ad operandum in industria vexillum 3-filum sensorem et actuatorem infrastructuram et IO-Link dominum et IO-Link fabricam productorum complectitur.
IO-Link communicatio est inter unum dominum et unam machinam (sensorem vel actum). Communicatio est binaria (dimidia-duplex) et limitatur ad 20 m, utens funibus obtentu. Communicatio 3 filum interfacium requirit (L+. C/Q et L-). Copia ampliandi in systematis IO-Link est 20 V ad 30 V pro magistro et 18 ad 30 V pro fabrica (sensoris vel actuatoris).
MaximIO-Link enchiridion1 IO-Link commoda elaborat ut sequitur:
"IO-Link est ars technicae quae dat sensorem binarium vel analogum traditum ut sensorem prudentem efficiat qui non amplius tantum notitias colligit sed utentem remotius permittit ut suos occasus mutet secundum reales-tempus opiniones consecutas in sanitate ac statu aliorum sensoriorum in linea, sicut etiam operatio ad vestibulum faciendo. IO-Link technologia dat sensores converti posse per interfaciem communem physicam quae protocollo utitur et descriptio IO Fabrica (IODD) lima ut portum sensorem configurabilem efficiat. Vere obturaculum-ac-ludere paratum est dum facultatem parametri in-volati reconfigurare.
Intra hierarchiam retis officinas, protocollum IO-Link ad marginem sedet, quae sensoriis et actuatoribus typice sunt ut in P. 2. Pluries, ora machinae communicant ad portam quae IO-Link protocollum vertit ad campum electionis.
Fig. 2: IO-link protocollum ad marginem intelligentem connectere machinas ad ornatum fabricae. (Imago: Maximus Integrated)
Plura de quo IO-Link facit generationi proximae ambitus fabricandi vel Industriales IOT (ut interdum dicitur), refer ad articulum praecedentem qui hoc singillatim explicat.2.
Cogitans IO-Link sensoriis
Sensoriis campus industrialis esse debet asperum, parvum, et ipsum industriam efficientem, ut dissipatio caloris ad minimum servetur. Most IO-Link sensoriis in sequentibus componentibus:
- Sensus elementum cum iuncta Analog ante finem (AFE)
- Microcontroller qui datorum processuum, et in casu sensoris IO-Link, etiam ACERVUS levis protocolli decurrit.
- An IO-Link transceiver id est accumsan corporis.
- Potentia copia et in multis casibus praesidium (TVS pro fluctu, EFT/surgo, ESD, etc.).
Suspendisse
Intelligentia apud officinas ora: boost productivity et amplio costs
Calor dissipationis (potentiam efficientiam)
Cum elementa typica intelligimus, intueri possumus quomodo vis sensitiva hypothetica praevideatur. Vide P. 3. Omnes hi numeri aestimationes sunt. Ostendunt transceiver (output stage) potentiae consumptio rerum, cum budgeting totalem vim systematis sumptionis sensoris.
Incipiamus a parte sinistra maxima, quae significat maiorem generationem sensorem IO-Link. Hoc modo clarius fit quomodo progressus in technologiam in microcontroller (MCU) et scaena output (id est transceptoris) vim totius systematis annis imminutam contulit.
Originale seu primae generationis IO-Link transceivers consumpsit 400 mW vel superior. Novissima potentia humilis Maxim IO-Link tranceptores minus quam 100 mW consumunt. Etiam, MCUS mihi adjutus sum. Legatum MCU consumit quantum 180 mW, sed recentior vis humilis MCU usque ad 50 mW descendere potest.
Status artis IO nexus transceptivus cum humili potentia MCU coniunctus potest summam sensorem potentiae praevisionis in amplitudine 400 mW ad 500 mW retinere.
Virtus dissipatio directe comparatur ad calorem dissipationis. Quo minus sensorem astrictiorem potentiam speciei dissipationis. A nonnullis aestimationibus cylindricum IO-Link sensorem conclusum cylindricum IO-Link sensorem designabit maximam vim dissipationis 8 mW et 8-mm diametri (M400) inclusam cylindrici IO-Link sensoris maximam vim solutionis DC denotabit mW.
Et technologiam servat questus melior. Unus e novis transceptis IO-Link a Maxim Integratis, MAX14827A, mirifice humilis 70 mW dissipat cum onere 100 mA agitans. Hoc consequitur technologiam optimizing 2.3 Ω (typ.) R . liberare nimisON (ob-resistentia).
Fig. 3: Hypothesis IO-Link sensoris potentiae industrialis praevisionem. (Imago: Maxim Integrated Products)
Pro sensoriis, qui currenti operante nimis utuntur, dicunt 3 ad 5mA, et exigunt copiam 3.3-V et/vel V-V; potestas ordinata per LDO oriri potest. Et quidem transceiveri Maximi IO-Linki integram LDO comprehenderunt. Sed cum currens postulatio augetur ad 5 mA dicere, LDO mox dominans fontem potentiae/caloris dissipationis in systematis fiet. Virtus consummatio LDO conferendi ad 30 mA potest esse tam alta quam 30 mW.
LDO Power @30 mA = (24-3.3) x 30 mA = 621 mW
Prae, DC-DC hircum converter praebet XXX mA sensorem cum III-V output voltage dissipabit sicut XC mW. Posito convertens 90% efficiens (tantum 90 mW potentiae detrimentum), altior potentia consummatio est 9 + 90 = 9 mW 3.
Maximi novissimi IO-Link transceivers summam DC-DC-efficientiam integraverunt moderator, ut ostensum est in P. 4.
Fig. 4: Novissima Maxim MAX22513 IO-Link transceiver incorporat integram efficientiam altam DC-DC regulatoris. (Imago: Maxim Integrated Products)
Magnitudinem IO-Link sensorem
Post calorem dissipationis, magnitudo altera maxima cura omnium sensoriorum industrialium est, et etiam novis IO-Link sensoriis applicatur. Tabula spatium magis magisque in premium fit dum ad minorem factorem migramus.
P. 5 ostendit se ad 12-mm diametri habitationem, transceatorem in laganum involucrum (WLP) et DC-DC latere posse iuxta PCB regularem quae latitudinem habet 10.5-mm. Adhuc locus est vias et fila in eadem parte. Si habitationi sensoria 6 mm est, latitudo PCB usque ad 4.5 mm descendit. Tunc astulae in utraque PCB collocari debent etiam cum fasciculis parvis WLP.
Fig 5: Magnitudo alia magna quaestio est in novissimilibus IO-Link sensoribus designandis. (Imago: Maxim Integrated Products)
Ad has magnitudines efficiendas, transceptor in WLP praesto esse debet qui pro minimo magnitudine permittit. Magnitudo haec limitatio etiam una ex causis, quas DC-DC intra novissimum nostrum IO-Link transceptivum inseruimus, ut ante ostensum est.
Maxime autem sensores industriales etiam designari debent ad operandum in ambitu aspero, quod ope circumscriptionis incorporare debent ut TVS diodes, quae in notis non ostenduntur. P. 5. Hoc est ubi interest dare specificationem maximam aestimationem absolutam pro transceptis IO-Link.
Elaborandum: Cur 65-V maximum aestimationes absolutas in IOs magnitudinem subsystem sensoris minuunt? Typice, sensorem superesse debet pulsus aestus inter 4 paxillos: GND, C/Q, DI, DO. Maximi IO-Link transceivers speciem habent 65-V absolutam maximam aestimationem. Si exemplum 1 KV sumamus in 24 V fluctu inter C/Q et GND.
Intentio inter C/Q et GND = TVS Fibulae intentionis + TVS voltage
Cum altioribus absolutis maximis aestimationes specificatis, excogitator parvam TVS diodam uti potest ut SMAJ33 cuius fibulae intentiones 60 V in 24 A et TVS deinceps intentione est 1 V ad 24 A.
Intentio inter C/Q et GND = 61V
Haec supra valorem intra absolutam maximam aestimationem specificationem Maximi transceiveri est.
Attamen, si absolutum maximum aestimationes specificatio minor est, typice in industria circa 45 V est, deinde multo maior TVS diode qualis SMCJ33 requiritur ad voltationem usque ad gradum acceptabilem fibulae requiritur. Haec diode maior est quam 3× magnitudo quam illa quae ad Maxim transceiver requiruntur.
Magnitudo impulsum maioris TVS diodae in altiore sensoris consilio significans est si absolutum maximum rating specificationem transceptive inferior est. mensam 1 ostendit differentiam extimationis PCB elit. Assumptio hic est quod sensorem sustinere possit summus gradus ±1 KV/24 A.
Mensa 1: Commoda maximam 65-V absolutam maximam rating in sensorem magnitudine (Image: Maxim Integrated Products)
Posteritas transceptorum IO-Link etiam in hoc emendavit. Recentior IO-Link transceivers a Maxim nunc inducitur in tutelam integralem in IO-Link linea interfaciei fibulae (V24, C/Q, DI, GND). Omnes fibulae plumae integratae ±1.2 kV/500 Ω praesidium fluctuationis. Praeterea omnes fibulae etiam e diverso intentione tutae sunt, brevi circuitu munita, et obturaculum calidum munitum.
Etiam cum omnibus lineamentis tutelae integratis tum moderatoris DC-DC hirci integratis, hae machinae in sarcina parva WLP praesto sunt (4.1 x 2.1 mm); parvum IO-Link sensorem design.
Conclusio
Primae generationis IO-Link technologiae transceptivarum fasciculis TQFN facilibus ad usum fasciculis insertis, LDOs insertis quae exigui sensoriis consilio necessitatibus occurrerent. Sicut potentia et magnitudo considerationes ascenderunt, transceptivus technologiae secundae-generationis optimized potentiae consummatio movens ad technologiam quae nobis inferiorem dedit R.ON ad vim consummationis ulteriorem minuendam et in fasciculis WLP etiam minoribus praesto factae sunt.
Novissima transceiverorum generatio agnoscit necessitatem tum tutelae tum perficiendi et summus efficientiae DC-DC moderatoris hirci, ut adhuc magnitudinem minuat et dissipationem caloris subsystem sensoris. P. 6 summus gradus progressio ostendit technologiae IO-Link transceiver e Maxim Integratae.
Fig. VI: Progressio IO-Link transceiver technology (Image: Maxim Integrated Products)
Sicut IO-Link technologiam in sensoriis industrialibus magis explicavit, hae specificationes notae sunt key ad efficiendum parva, aspera, sensoriis potentia efficientis.
1 https://www.maximintegrated.com/content/dam/files/design/technical-documents/handbooks/io-link-handbook.pdf
2 https://www.eletimes.com/io-link-enables-industrial-iot
3 https://www.maximintegrated.com/en/design/technical-documents/app-notes/6/6908.html
de Maxim IntegratedMaxim Integrated Products