适用于 IIoT 设计的小型、高电源效率 IO-LINK 收发器

作者:Christine Young Maxim Integrated

在福特公司的德国工厂,3英尺高的cobots机器人与人类合作,将避震器安装到汽车上。机器人。以其高精度、高机敏度和高强度的特点,对普通车间提供了极大帮助。在英国,当地最大的在线杂货配送公司Ocado也使用机械臂采摘农产品,并依靠其他机器人负责打包供运输的包装盒。Nike和Adidas也正在大力投资自动化、机器人和人工智能(AI),以提高生产效率,降低成本。

您注意到某种趋势了吗?

PWC在其2018年工业4.0研究中,采访了26个国家的1,155名制造业高管,并提出了以下几点:

  • 数字化将提高成熟市场以及接近最终用户市场的定制制造的产量。
  • AI才刚刚起步,但预期会彻底改变运营决策的质量。
  • 新技术得到大规模部署,实现端对端之间价值链的连接和协作。

通过实现数字化和采用工业4.0理念,制造、物流和农业等领域的公司不仅提高了生产力,而且也提高了其适应新要求或主动变化的能力。这些车间不需要派遣技术人员到车间,就可以进行重新校准甚至更换传感器,甚至可以远程调整设备—或者对设备自身进行调整。工厂前沿的高度智能化为机器提供了新的“技能”,即根据实时健康和状态信息自动优化其性能的能力。为了实现这些自动化能力,底层设计必须小巧、坚固耐用、高性能和具备高电源效率。

“图1.
图1. 自动化工厂依赖于小型、高电源效率元件,例如IO-Link收发器。

IO-Link将智慧向前沿转移

IO-Link点对点通信技术(IEC 61131-9)将普通传感器转化为智能传感器。该技术包括IO-Link主机,与可编程控制器(PLC)等高级控制器连接,以及控制与所连接的IO-Link设备(例如传感器和执行器)的通信。IO-Link主机和IO-Link设备之间的连接采用标准连接,一般为M12,以及最长20米的3线或4线电缆。主机的多个端口中,每个端口都连接到唯一的IO-Link设备,工作在SIO或双向通信模式。该技术旨在与现场总线、工业以太网或其他已有得工业架构相匹配。IO-Link技术有助于将“智慧”转移到自动化工厂的更前沿。

在IO-Link应用中,收发器提供与运行数据链路层协议的微控制器的物理层接口,管理IO-Link主机与设备之间的消息交换。收发器支持高达24V数字输入和输出。为IO-Link应用选择正确的收发器时,除了尺寸,还要密切关注功耗。这些标准至关重要,因为智能工厂,尤其是随着智慧向前沿转移,越来越需要小型化组件。

MAX22513是浪涌保护、双驱动器器件带有集成DC-DC降压型调节器,是最新的IO-Link设备收发器之一,适用于工业传感器和IO-Link传感器及执行器设备。该器件是业界最小、电源效率最高的收发器;与最接近的竞争方案相比,功耗降低4倍,尺寸减小3倍。该器件中集成的特性最大程度降低了对多种分立式方案的需求,后者不适应当今的先进制造环境。IC采用28引脚QFN封装(3.5mm x 5.5mm)和WLP封装(4.1mm x 2.1mm)。只需要传感器的小尺寸微控制器上的2个通信引脚即可支持I2C,从而可以将有限数量的GPIO用于其他用途。2Ω (典型值)低导通电阻驱动器和300mA (最大负载) DC-DC调节器(80%效率)均有助于降低功耗。

本文转载自:美信半导体
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