CHESTER-X7
CHESTER-X7 je rozšiřující modul s analogovým vstupem pro platformu CHESTER, s jedním diferenciálním vstupem, jedním nesymetrickým napěťovým vstupem a výstupem 5 V pro napájení externích sond.
Přehled modulu
CHESTER-X7 poskytuje diferenciální vstup (INP/INM) pro proudové sondy a další průmyslové senzory a nesymetrický napěťový vstup (VIN) pro signály 0–28 V. Diferenciální vstup je oddělený přesnými stupni operačních zesilovačů bez driftu (OPA4387) a přiveden na analogové vstupy zařízení CHESTER (INP → A0, INM → A1). Napěťový vstup je zmenšený přesným rezistorovým děličem a čte se na A2. CHESTER-X7 nemá rozhraní I²C ani SPI — všechny tři signály čte přímo ADC základní desky CHESTER.
Modul také vytváří stabilizovaný výstup 5.0 V (VOUT) pro napájení připojených sond. Vzniká z větve +V boost převodníkem (TPS61099) a za ním nízkošumovým LDO (TPS7A2050) a zapíná se z firmwaru pinem GP3/A3 slotu, takže lze napájení sond mezi měřeními vypnout a šetřit energii.
Klíčové vlastnosti
- Diferenciální vstup: Jeden diferenciální vstup (INP/INM) pro proudové sondy a průmyslové senzory, oddělený přesnými stupni OPA4387.
- Napěťový vstup: Jeden nesymetrický vstup 0–28 V (VIN), přesně dělený pro ADC zařízení CHESTER.
- Analogové rozhraní: Signály se čtou přímo na analogových vstupech CHESTER (A0/A1/A2) — I²C ani SPI není potřeba.
- Přepínatelné napájení sond: Stabilizovaný výstup 5.0 V (VOUT) pro napájení sond, zapínaný přes GP3/A3.
- Přesná analogová část: Operační zesilovač OPA4387 bez driftu a rezistory 0,1 % pro přesné měření s malým driftem.
Typické aplikace
- Měření proudu: Odečet proudových sond, proudových transformátorů (CT) a senzorů proudu se shuntem.
- Připojení průmyslových senzorů: Diferenciální senzory a snímače, které potřebují napájený a oddělený vstupní stupeň.
- Monitorování napětí: Měření stejnosměrných napětí do 28 V — bateriové banky, napájecí větve a průmyslové signály.
- Monitorování procesů a energií: Sledování zatížení, výkonu a spotřeby v průmyslových a budovních systémech.
- Sběr analogových signálů: Univerzální sběr nízkoúrovňových diferenciálních i nesymetrických signálů.
Technické parametry
| Parametr | Hodnota |
|---|---|
| Typ modulu | Vstupní analogový stupeň (diferenciální + napěťový) |
| Diferenciální vstup | INP/INM, oddělený OPA4387, čtený na A0/A1 |
| Napěťový vstup (VIN) | 0–28 V nesymetricky, přesně dělený, čtený na A2 |
| Výstup napájení sond (VOUT) | Stabilizovaných 5.0 V (boost + LDO), zapínaný přes GP3/A3 |
| Rozhraní k hostu | Analogové (ADC zařízení CHESTER na A0/A1/A2); bez I²C a SPI |
| Řízení | GP3/A3 zapíná výstup napájení sond 5.0 V |
| Napájení logiky (VDD) | 3.0 V |
| Rozhraní desky | Castellated otvory na dvou protilehlých hranách, připájené k základní desce CHESTER |
| Revize hardwaru | R2.1 |
Klíčové součástky
| Součástka | Typové označení | Popis |
|---|---|---|
| Boost převodník | TPS61099YFF | Zvyšující převodník vytvářející mezivětev 5.5 V z +V |
| Regulátor LDO | TPS7A2050PDBVR | Nízkošumový LDO 5.0 V vytvářející napájení sond VOUT |
| Přesný operační zesilovač | OPA4387PW | Čtyřnásobný operační zesilovač bez driftu oddělující diferenciální vstup |
Zapojení pinů
Modul používá standardizované rozvržení konektoru kompatibilní se slotem pro rozšiřující moduly CHESTER.
Zobrazené zapojení pinů platí pro základní desku CHESTER-M CGLS.
Zapojení konektoru CHESTER-X7
| Pin | Signál | Typ | Popis |
|---|---|---|---|
| 1 | +V | Napájení | Kladná systémová větev (závisí na napájecí variantě zařízení CHESTER); napájí také boost převodník |
| 2 | GND | Zem | Systémová zemní reference |
| 3 | VDD | Napájení | Napájení logiky 3.0 V ze základní desky CHESTER |
| 4 | VIN | Analogový vstup | Nesymetrický napěťový vstup (0–28 V) |
| 5 | GND | Zem | Systémová zemní reference |
| 6 | INP | Analogový vstup | Kladný diferenciální vstup |
| 7 | INM | Analogový vstup | Záporný diferenciální vstup |
| 8 | VOUT | Napájecí výstup | Stabilizovaný výstup napájení sond 5.0 V |
VDD je logická větev 3.0 V a +V je kladná systémová větev (její napětí závisí na napájecí variantě zařízení CHESTER; napájí také boost převodník na desce). VOUT dodává stabilizovaných 5.0 V pro napájení připojených sond a zapíná se z firmwaru přes GP3/A3.
Vedení signálů (analogové)
CHESTER-X7 nemá žádné zařízení na I²C ani SPI — měření se čtou přímo na analogových vstupech zařízení CHESTER a jeden pin GP přepíná napájení sond. Piny slotu se používají takto:
| Pin CHESTER-X | Směr | Funkce |
|---|---|---|
| GP0 / A0 | Analogový vstup | Oddělený kladný diferenciální vstup (INP) |
| GP1 / A1 | Analogový vstup | Oddělený záporný diferenciální vstup (INM) |
| GP2 / A2 | Analogový vstup | Zmenšený napěťový vstup (VIN, 0–28 V) |
| GP3 / A3 | Digitální výstup | Zapíná výstup napájení sond 5.0 V (VOUT) |
Obě větve diferenciálního vstupu (INP, INM) jsou oddělené přesným stupněm OPA4387 a čtené na A0 a A1; jejich rozdíl počítá firmware. Napěťový vstup (VIN) je dělený přesnou rezistorovou sítí a čtený na A2. Sběrnice I²C slotu (SDA/SCL) se nepoužívá.
Připojení vstupů a výstupu
- Proudová sonda / diferenciální senzor: diferenciální výstup sondy připojte na INP (pin 6) a INM (pin 7). Pokud sonda potřebuje napájení, vezměte ho z VOUT (pin 8, 5.0 V) a GND.
- Napěťový vstup: zdroj 0–28 V připojte na VIN (pin 4) a GND.
Všechna externě připojená zařízení musí mít s modulem společnou GND. Před měřením zapněte z firmwaru (GP3/A3) napájení sond 5.0 V.
Průchod krabičkou
Kabeláž lze do krabičky přivést dvěma způsoby:
- Kabelová vývodka (výchozí): vodiče protáhnete vývodkou ve stěně krabičky a zapojíte do svorkovnice.
- Konektor do panelu (na vyžádání): externí konektor ve stěně krabičky umožní uživateli kabel zapojit, bez volné kabeláže vevnitř. Na vyžádání.
Kompatibilní konfigurace CHESTER
Modul CHESTER-X7 lze použít s různými konfiguracemi základních desek CHESTER. Níže jsou příklady kompatibilních sestav:
CHESTER-M (CGLS)
CHESTER-C4
Použití s CHESTER SDK
CHESTER-X7 lze v rámci CHESTER SDK použít přes shieldy ctr_x7_a a ctr_x7_b, případně přes funkce Project Generatoru hardware-chester-x7-a a hardware-chester-x7-b.
Schémata
Kompletní schéma — napájení sond přes boost a LDO a vstupní stupeň pro diferenciální a napěťový vstup — je k dispozici jako PDF:
Výkres modulu
