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讓工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在工廠車間之外發(fā)揮更大作用

發(fā)布時間:2020-08-20 責任編輯:wenwei

【導讀】物聯(lián)網(wǎng)(IoT)和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)已成為互聯(lián)工廠的代名詞,它們使傳統(tǒng)工廠更加智能化,以獲得更高效率所帶來的收益。如今,工廠監(jiān)控設備配置越來越普遍,諸如化學品儲罐、泵設備、檢漏設備或火災防控設備等。IIoT的下一階段會涉及工廠連接,并擴展到工廠范圍之外。
 
將傳統(tǒng)工廠車間之外的資產(chǎn)經(jīng)濟有效地集成到工廠控制基礎設施中,無線電池供電的感測和控制起著至關(guān)重要的作用。當超出工廠原有范圍時,為何電池供電的感測和控制具有重要意義?答案很簡單:工廠通常會隨時間(有時甚至是幾十年)的推移而發(fā)展,電池供電的感測和控制功能則可將節(jié)點不受限制地置于工廠最初設計中可能從未想到的位置。電池供電的感測和控制節(jié)點無需專用的電源和通信線路,而傳統(tǒng)情況下,擴展到原有工廠車間基礎設施之外,需要電源和通信線材,從而導致部署困難和成本高昂。
 
為使電池供電的感測和控制切實可行地集成到工廠環(huán)境中,感測和控制節(jié)點必須能夠在更長的時間范圍內(nèi)可靠運行,且無需更換電池或為電池充電。電池供電的感測和控制實現(xiàn)通常在其內(nèi)核處具有諸如傳感器、低壓處理器和無線通信模塊之類的元素,而所有這些元素都需要以極節(jié)能的方式進行操作。
 
這些內(nèi)核組件通常需要選擇可能不易于互相操作的器件。例如,在低壓器件及其不同的工作模式中,不同的輸入/輸出(I/O)電壓電平普通存在。低功耗傳感器I/O處于有源狀態(tài)時可在1.8 V下工作,但是在深度睡眠模式下,I/O可降至1 V以下,以節(jié)省電池壽命。類似地,處理器和通信模塊的I/O電壓電平可在有源操作期間以2.5 V的電壓運行,然后在低功耗模式下降至更低的電壓。
 
如何才能將感測和控制設計的內(nèi)核組件整合,并仍然實現(xiàn)其低功耗功能呢?答案很簡單:使用TI的AXC電平轉(zhuǎn)換器系列之類的低功耗電平轉(zhuǎn)換器器件。該器件不僅支持低功耗操作,還支持將I/O電平降至0.65 V(從3.3 V降至0.65 V)。AXC電平轉(zhuǎn)換器器件能夠在接口的內(nèi)核組件之間實現(xiàn)低功耗電平轉(zhuǎn)換,如串行外設接口、通用異步接收器發(fā)送器、通用I/O及任何其他推挽接口,也可以在這些器件超低功耗模式相關(guān)的低電壓I/O電平間實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。AXC系列支持低至0.65 V電壓電平的能力使無線電池供電的感測和控制應用進入可將I/O電平限制在1 V以下的省電模式。
 
AXC器件的位計數(shù)范圍從1到8位不等,低位計數(shù)的單通道(SN74AXC1T45) 和雙通道 (SN74AXC2T45、SN74AXC2T245) 器件采用極小型微型四方扁平無鉛封裝,有利于電路板IIoT感測和控制中常見的有限空間設計。圖1所示為處于有源模式和睡眠模式的微控制器和傳感器鏈路的示例,以及每種操作模式的示例I/O電平。
 
讓工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)在工廠車間之外發(fā)揮更大作用
圖1:有源和睡眠模式下的微控制器到傳感器鏈路
 
圖1所示的鏈路類型在許多工業(yè)傳感應用中已經(jīng)實現(xiàn),如工廠自動化中使用的通信模塊系統(tǒng)。SN74AXC2T245之類的器件可使傳感器和微控制器在有源模式下高效運行,同時優(yōu)化睡眠或低功率模式下的電源效率。在有源模式和靜態(tài)模式下,SN74AXC2T245自身功耗也非常低。
 
AXC電平轉(zhuǎn)換器系列可實現(xiàn)低電壓和低功耗IIoT感測和控制節(jié)點。這些節(jié)點可擴展到工廠車間原始面積之外。
 
 
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