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Ingenieurbüro für Prozessautomatisierung Friedrich Werber Str. 44 · D-78315 Digital Output Board Digital Output Board and and Motherboard Motherboard Brief description of the DIGOUT-xxxx-PWM- 1A/16-yyyy and the Motherboard ISSMB1-4IO

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Digital Output Board Digital Output Board andand

MotherboardMotherboard

Brief description of the DIGOUT-xxxx-PWM-1A/16-yyyy

and

the Motherboard ISSMB1-4IO

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DIGOUTDIGOUT + Motherboard Electronic Development + Motherboard Electronic Development

Development by:Ingenieurbüro für Prozeßautomatisierung ifpDipl.-Inf. Bernd BeischInternet: www.ifp-beisch.com

Based on:CPU ISS1.2, AMD 486, 100 MHz, Embedded QNX 4.25,

Status:Prototype is now manufactured, finished June 2000

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Mother-Board Schematics Mother-Board Schematics

10 mm

10 m

m

5,5 mm

200,0 mm

180,

1 m

m

82,5 mm

Iss 1.2 AquaPer AquaPer AquaPer AquaPer

CPU Board ISS1.2 (486 MHz, 100 MHz)

- 2 Ethernet Ports

4 IO-Boards(ISA)

Power Supply(7-35V, for Electronic)

Power 2*5..35 V(switched to actuators,1 line for 8 relays)

- 1 RS422 Port (Service)

200*180 mm

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Mother - BoardMother - Board

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Mother - BoardMother - Board

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• 16 bit ISA-bus-board • 16 digital outputs (High-Side Power Switching)• Each digital output has its own PWM (Pulse Width

Modulation)• The basis board can be individually adapted for various

applications– via piggy packs

– via firmware updates (per download to SE²PROM (serial E²PROM))

– via download from internet

DIGOUT - Board - OverviewDIGOUT - Board - Overview

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DigOut BoardDigOut Board

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DIGOUT - Board Schematics DIGOUT - Board Schematics

100 mm

160 mm

DIGOUT-xxxx-PWM-1A/16-yyyy

(xxxx = PiggyPack)(yyyy = Firmware)

Power Connector Interface OUT + Flow Fluid Sensor In

Piggy Pack

16 Bit ISA-Bus5V and 24 V Power Supply For Onboard Electronic

Power Connector Interface IN

Status Displays

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DIGOUT - Board Characteristics IDIGOUT - Board Characteristics I

• Operating temperature

• Dimension

• FPGA

• Firmware storage (SE²PROM)

• On/off status display

• Error status display

• ESD protection

• Power connector interfaces

– In

– Out

0 ... 70 °C

100 mm * 160 mm

10000 systems gate XILINX

256 KBit

One green LED for each output

One red LED together for two output

0,5 KV

32 pin VG connector, max. 1 A/pin, 5V .. 34V

40 pin Harting, max. 1 A/pin

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DIGOUT - Board Characteristics IIDIGOUT - Board Characteristics II

• Bus interface

• Power supply for onboard electronic

• Piggy pack interface

16 bit ISA-bus via 96 pin VG connector

5V and 24V via 96 pin VG connector

8 bidirect connections to FPGA8 bidirect connections to power

connector interface OUT

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High-Side Power Switch CharacteristicsHigh-Side Power Switch Characteristics(Power Connector OUT)(Power Connector OUT)

• Nominal load current• Operating voltage• Overvoltage protection• Overload protection (auto

shutdown)• Short-circuit protection• Current limitation• Undervoltage shutdown• Overvoltage shutdown• Turn on time to 90 % Vout

• Turn off time to 10 % Vout

1 A5.0 ... 34 V43 V150 °C (chip temperature)

4 A5 V34 ... 43 VTyp. 200 µsTyp. 200 µs

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Pulse Width Modulator PWM CharacteristicsPulse Width Modulator PWM Characteristics

• basis frequency register

• duty cycle registers (for each output)

• resolution of duty cycle

16 bit, 4 Hz..1kHz

16 bit

1 bit 3,8 µs

25 ms (40 Hz)

0.2 ms (0.8%)

100 %

X+0.015 %Resolution:

100% = 6758 control steps

Duty Cycle

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Block Diagram DIGOUT - BoardBlock Diagram DIGOUT - Board

Boot a.StorageCore

Spi-Interface

PWM-Core

1 Freq.-Reg16 PWM- Register1 Status a. Cnrtl.-Reg

16 Bit-ISABus-Interface

Seri

aliz

erD

eser

ializ

er

Firmwarestoring

booting

Boot Core

Spi-Interface DigOut

DigIn

StatusDisplay

8 * Red 16 * Green1 * Yellow

SerializerD

eserializer

16 Lines

8 Lines

8 Lines

32 L

ines

(16

* L

oad;

16

* G

nd)

8 L

ines

8 * High-Side Power Switch 8 * High-Side Power Switch

Vbb Vbb

FPGA I FPGA II

Prepared for future use

Flow Measurement Piggy Pack

DC V24

DC 5V

DC V24

Gnd

8 Bit Open PiggyPackInterface1 * FlowMeterReg.

Power Connector Out

Power Connector In

Watchdog

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DIGOUT - Board DIGOUT - Board Block Diagram of two Channels of Block Diagram of two Channels of

High-Side Power Switch BTS 711 L1High-Side Power Switch BTS 711 L1

Voltagesource

Overvoltageprotection

Currentlimit 1

Gate 1protection

Voltagesensor

ESDProtection Logic

Level shifterrectifier 1

Chargepumpe 1

Limit forunclampedind. loads 1 Temperature

sensor 1

Open loadshort to Vbbdetection 1

Level shifterrectifier 2

Chargepumpe 2

Currentlimit 2

Gate 2protection

Limit forunclampedind. loads 2 Temperature

sensor 2

Open loadshort to Vbbdetection 2

VLogic

Signal GND

In1

In2

Status 1/2

Vbb

Load GND

LOAD

Power connector interface INPower connector interface OUT

BTS 711 L1 is a smart fourchannel High-Side Power Switchfrom Siemens

http://www.infineon.com/products/power/spswitch/datash/highside/index.htm

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DIGOUT - Board Status DisplayDIGOUT - Board Status Display

WU-18400 R/R/R/Y WU-18501 #18116 WU-18802 #18133 WU-18802 #18133

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• For AquaPro: measure the quantity of fluid flowing through a counting flow meter

• Alternate possibilities (in discussion):– get analog/digital feedback signals

• feedback actuator actual signals• detect zero-voltage-transition points and thereby enable a

phase control circuit• ...

Example - Piggy Pack (AquaPro)Example - Piggy Pack (AquaPro)

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Flow Measurement Piggy Pack CharacteristicsFlow Measurement Piggy Pack Characteristics

• Sensor connector• Electrical characteristic

to sensor• Value register via FPGA• Status display

• Dimension

3 pin, via Power Connector Out24 V, open collector 100 mA

16 bit; update frequency min. 4 Hz One green LED

(frequency input OK)100 mm * 80 mm

Designed for Flowmeter KOBOLD DF* (or similar)i.e. DF-24:

- 24 l/min = 1440 l/h- 233 Impulse/l - 93 Hz = 100% flow