STMicroelectronics UM3081 X-NUCLEO-OUT13A1 Промышленная плата расширения цифровых выходов Руководство пользователя

Содержание: скрывать

1 STMicroelectronics UM3081 X-NUCLEO-OUT13A1 Плата расширения промышленного цифрового выхода

3.3 требования к оборудованию

3.4 Настройка платы

4 Принципиальные схемы

5 Ведомость материалов

6 Версии платы

7 Информация о соответствии нормативным требованиям

7.1 Уведомление для Федеральной комиссии по связи США (FCC)

8 Рекомендации

9 Документы / Ресурсы

9.1 Рекомендации

10 Похожие сообщения

STMicroelectronics UM3081 X-NUCLEO-OUT13A1 Плата расширения промышленного цифрового выхода

Введение

X-NUCLEO-OUT14A1 — это промышленная плата расширения цифрового вывода для STM32 Nucleo. Он обеспечивает мощную и гибкую среду для оценки управляющих и диагностических возможностей восьмеричного интеллектуального силового твердотельного реле верхнего плеча ISO808A-1 со встроенной гальванической развязкой и интерфейсом управления SPI 20 МГц в цифровом модуле вывода, подключенном к 1.0 A. промышленные нагрузки.
X-NUCLEO-OUT14A1 напрямую взаимодействует с микроконтроллером на STM32 Nucleo, управляемым контактами GPIO и разъемами Arduino® R3.
Гальваническая развязка между микроконтроллером и технологическим процессомtage гарантируется стандартом ISO808A-1.
Плату расширения можно подключить либо к плате разработки NUCLEO-F401RE, либо к плате разработки NUCLEO-G431RB.
Также можно оценить 16-канальную систему цифрового вывода, позволяющую использовать функцию последовательного подключения на двух стекированных платах расширения X-NUCLEO-OUT14A1.

Рисунок 1. Плата расширения X-NUCLEO-OUT14A1

Начинаем!

Обзор

В X-NUCLEO-OUT14A1 встроен интеллектуальный выключатель питания (IPS) ISO808A-1 с гальванической развязкой, SPI 20 МГц и диагностикой Power Good, защитой от перегрузки по току и перегрева для безопасного управления выходными нагрузками.
Плата разработана с учетом требований приложений к гальванической развязке между пользовательским интерфейсом и интерфейсом питания.
Гальваническая развязка, встроенная в ISO808A-1, удовлетворяет этому требованию, устраняя необходимость во внешних оптронах, что приводит к экономии затрат и уменьшению размера приложения.

Особенности платы расширения:

На основе восьмеричного переключателя верхнего плеча ISO808A-1, который имеет:
- Рабочий диапазон от 9.2 до 36 В
- Низкое рассеивание мощности (RON(MAX) = 260 мОм)
- Рабочий ток со стороны процесса: до 1.0 А на канал
- Встроенная гальваническая развязка 2k VRMS
- PGOOD (VCC томtagсигнализация аварийного уровня)
- 20 МГц SPI с последовательным подключением
- Быстрое затухание для индуктивных нагрузок
- Андерволtagе блокировка
- Защита от перегрузки и перегрева
- Потеря защиты земли
- Пакет PowerSO36

Рабочий диапазон прикладной платы со стороны процесса: от 10 (J10 разомкнут) до 33 В (J9 замкнут)
Расширенный рабочий диапазон со стороны процесса от 9.2 (J10 закрыт) до 36 В (J9 разомкнут)

Рабочая часть логики прикладной платыtagе от 3.3 до 5 В
Зеленые светодиоды для состояния включения/выключения выходов (J6 и J7 замкнуты 1-2, 3-4, 5-6, 7-8)

Красный светодиод для диагностики общего перегрева и ошибки связи (J3 замкнут 1-2)
Красный светодиод для сигнализации PGOOD (J3 замкнут 3-4)

Желтый светодиод для сигнализации состояния включения выхода (J3 замкнут 5-6)
Защита от обратной полярности для шин питания процессов и логики

Совместимость с отладочными платами STM32 Nucleo.
Оснащен разъемами Arduino® UNO R3.

Соответствие RoHS и China RoHS
Сертификаты СЕ

Излучаемое излучение: класс B согласно стандарту EN 55032

Цифровой раздел

Цифровая часть связана с интерфейсом STM32, а объем цифрового питанияtage к плате расширения X-NUCLEO-OUT14A1 и обратно.

Рис. 2. Плата расширения X-NUCLEO-OUT14A1: секция цифрового интерфейса

Зеленая пунктирная линия указывает на всю секцию цифрового интерфейса. Розовые прямоугольники обозначают разъемы Arduino® UNO R3.

Четыре разъема Arduino® UNO R3:

разрешить плате расширения взаимодействовать с микроконтроллером платы разработки STM32 Nucleo, получая доступ к периферийным устройствам STM32 и ресурсам GPIO;
обеспечить объем цифровых поставокtage между платой разработки STM32 Nucleo и платой расширения X-NUCLEO-OUT14A1 в любом направлении.

Обычно плата разработки STM32 Nucleo питает плату расширения напряжением 3.3 В или 5.0 В, генерируемым через USB.
В качестве альтернативы можно поставить макетную плату STM32 Nucleo в виде платы расширения. В этом случае внешний источник питания voltage (7-12 В) следует подключить к разъему CN11 (по умолчанию не установлен) на плате расширения, а контур заземления следует замкнуть, установив D2 (включение защиты от обратной полярности) или замыкая J5 (без обратной полярности) . В этом сценарии логическая сторона ISO808A-1 может питаться от шины питания 3.3 В, генерируемой платой расширения: в этом случае на X-NUCLEO-OUT14A1 J4 должен быть замкнут между контактами 5 и 6.

Предоставить VIN vol.tage рельс, необходимо:

замкнуть перемычку JP5 между контактами 2 и 3 и разомкнуть перемычку JP1 на NUCLEO-F401RE;
разомкните перемычку JP5 между контактами 1 и 2 и замкните перемычку JP5 между контактами 3 и 4 на NUCLEO-G431RB.

Контакт 3 разъема CN11 может использоваться для питания логической стороны ISO808A-1 независимо от платы расширения. При этом на X-NUCLEO-OUT14A1 контакты 1 и 2 J4 должны быть замкнуты (контакты 5-6 разомкнуты).

Силовая секция
Силовая часть включает в себя источник питания voltage (CN1, контакт 1 для VCC, контакт 2 для GND), подключение нагрузки (восемь нагрузок могут быть подключены между каждым контактом CN2, CN3, CN4 и CN12 и контактом 2 CN1), защиты от ЭМС (U2) и защита от обратной полярности питания (D1).

фигура 3. Плата расширения X-NUCLEO-OUT14A1: компоненты силовой части

ИСО808А-1
Разъем выхода и питания
Выходные каналы – зеленые светодиоды
Состояние (перегрев) красный светодиод
Желтый светодиод включения выхода

Power Good – красный светодиод

Для ЭМС:

Переходный объем SM15T39CAtagПодавитель (U2), активируемый замыканием J9, размещается между дорожками VCC и GND для защиты ISO808A-1 от перенапряжения на пути шины питания до ±1 кВ/2 Ом связи;

При испытании синфазным перенапряжением два однослойных конденсатора (C11 и C12 — не входят в комплект) должны быть припаяны в заранее подготовленных местах;
Выходной сигнал ISO808A-1tagне требуют дополнительной защиты от электромагнитной совместимости в соответствии со стандартами IEC61000-4-2, IEC61000-4-3, IEC61000-4-4, IEC61000-4-5, IEC61000-4-8.

Показатели электромагнитной совместимости X-NUCLEO-OUT14A1 подробно описаны ниже:

По излучению (когда входной порт постоянного тока платы питается от AC-DC, DC-DC или аккумулятора с кабелем, длина которого не превышает трех метров), соответствие стандартам:
- EN IEC 61000-6-3: 2021
- EN 55032: 2015 + A1: 2020

для иммунитета, соответствия стандартам:
- EN IEC 61000-6-1: 2019
- EN 55035: 2017 + A11: 2020

требования к оборудованию

Плата расширения X-NUCLEO-OUT14A1 предназначена для использования с отладочными платами NUCLEO-F401RE или NUCLEO-G431RB STM32 Nucleo.
Для правильной работы X-NUCLEO-OUT14A1 должен быть подключен к соответствующим контактам разъема Arduino® UNO R3 на плате STM32 Nucleo, как показано ниже.

фигура 4. Стек X-NUCLEO-OUT14A1 и STM32 Nucleo

Системные требования
Чтобы использовать платы разработки STM32 Nucleo с платой расширения X-NUCLEO-OUT14A1, вам необходимо:

ПК/ноутбук с Windows (Windows 7 или выше)
USB-кабель типа A — mini-B для подключения платы STM32 Nucleo к ПК при использовании платы разработки NUCLEO-F401RE.
USB-кабель типа A — micro-B для подключения платы STM32 Nucleo к ПК при использовании платы разработки NUCLEO-G431RB.

прошивка и программный пакет X-CUBE-IPS, установленные на вашем ПК/ноутбуке

Настройка платы

Степ-аэробика 1. Подключите кабель mini-USB или micro-USB к компьютеру, чтобы использовать X-NUCLEO-OUT14A1 с NUCLEO-
Макетная плата F401RE или NUCLEO-G431RB
Степ-аэробика 2. Загрузите прошивку (.bin) на микроконтроллер платы разработки STM32 Nucleo с помощью утилиты STM32 ST-LINK, STM32CubeProgrammer и в соответствии с вашей средой IDE, как указано в таблице ниже.

Настольные 1. Плата разработки NUCLEO-F401RE поддерживает IDE — корзина files

НУКЛЕО-F401RE
IAR	клин	STM32CubeIDE
EWARM-OUT12_14- STM32F4xx_Nucleo.bin	МДК-ARM-OUT12_14- STM32F4xx_Nucleo.bin	STM32CubeIDE-OUT12_14- STM32F4xx_Nucleo.bin

Таблица 2. Плата разработки NUCLEO-G431RB поддерживает IDE — мусорное ведро files

НУКЛЕО-G431RB
IAR	клин	STM32CubeIDE
EWARM-OUT12_14- STM32G4xx_Nucleo.bin	МДК-ARM-OUT12_14- STM32G4xx_Nucleo.bin	STM32CubeIDE-OUT12_14- STM32G4xx_Nucleo.bin

Примечание:
По умолчанию X-NUCLEO-OUT14A1 настроен на автономную работу. Однако можно объединить два X-NUCLEO-OUT14A1 в стек и включить соответствующий контроль, включив гирляндную связь:

Замкните J12 [1-2] и J13 [3-4] на плате №1.

Замкните J12 [3-4] и J13 [1-2] на плате №2.
Доработка №1: снять R105 и установить R102
Доработка №2: снять R119, R108, R107, R104 и установить R102, R113, R111, R109

С точки зрения программного обеспечения необходимо сгенерировать новый двоичный файл file после определения директивы препроцессора USE_DAISY_CHAIN и удаления директивы USE_PAR_IND (или изменения в noUSE_PAR_IND). Изменение режима управления вступает в силу на двоичном fileс после перестройки.

Степ-аэробика 3. Подключите источник питания устройства ISO808A-1.tage через CN1 (см. Раздел 1.3 Силовая часть).
Степ-аэробика 4. Обеспечьте объем цифровых поставокtage (см. Раздел 1.2 Цифровой раздел).
Степ-аэробика 5. Подключите нагрузку к выходному разъему (см. раздел 1.3 «Питание»).
Степ-аэробика 6. Сбросить бывшуюampпоследовательность, нажав черную кнопку на плате STM32 Nucleo.
Степ-аэробика 7. Нажмите синюю кнопку на плате STM32 Nucleo, чтобы выбратьampФайлы, поставляемые в пакете прошивки по умолчанию.

Принципиальные схемы

Рисунок 5. Принципиальная схема X-NUCLEO-OUT14A1 (1 из 2)

Рисунок 6. Принципиальная схема X-NUCLEO-OUT14A1 (2 из 2)

Ведомость материалов

Настольные 3. Список материалов X-NUCLEO-OUT14A1

Товары	Кол-во	Ссылка	Деталь/значение	Описание	ПРОИЗВОДИТЕЛЬ	Код заказа
1	8	С1 С2 С3 С4 С5 С6 С7 С8	10нФ 0603 (Метрика 1608 г.) 50 В 10%	КРЫШКА CER 10000PF 50V X7R 0603	Вурт Электроникс Инк.	885382206002
2	0	C9	47 мкФ Радиальный, может 100 В 20%	КАП 47 мкл 20% 100 В (не установлен)	Вурт Электроникс Инк.	860040875002
3	1	C10	2.2 мкФ 1206 (Метрика 3216 г.) 100 В 10%	КАП ССЭ 2.2 мкФ 100 В С7Р 1206	AVX Корпорация	12061C225КАТ2А
4	0	C11 C12	4700 пФ 1825 (4564 Метрическая система) 3000 В (3 кВ) 10%	CAP CER 4700PF 3KV X7R 1825 (не установлен)	Вишай Витрамон	HV1825Y472KXHATHV
5	2	C13 C26	0.1 мкФ 0805 (Метрика 2012 г.) 100 В 10%	КОЛПАК CER 0.1 мкФ 100 В X7R 0805	Вурт Электроникс Инк.	885012207128
6	5	C14 C21 C22 C23 C24	33 пФ 0402 (Метрика 1005 г.) 10 В 5%	КОНДЕНСАТОР КЕРАМИЧЕСКИЙ SMD 0402	Вурт Электроникс Инк.	885012005010
7	1	C25	2.2 мкФ 0402 (Метрика 1005 г.) 10 В 20%	КАП ССЭ 2.2 мкФ 10 В X5R 0402	Вурт Электроникс Инк.	885012105013
8	5	CN1 CN2 CN3 CN4 CN12	691214110002 7.4X7 шаг 3.5	TERM BLK 2POS SIDE ENT 3.5MM PCB	Вурт Электроникс Инк.	691214110002
9	1	CN5	10 способов, 1 ряд	CONN RCPT 10POS 0.1 ЗОЛОТАЯ ПЛАТА	САМТЕК 4УКОН	ESQ-110-14-TS 17896
10	2	CN6 CN9	8 способов, 1 ряд	CONN RCPT 8POS 0.1 ЗОЛОТАЯ ПЛАТА	САМТЕК 4УКОН	ESQ-108-14-TS 15782
11	0	CN7 CN10		CONN RCPT 38POS 0.1 GOLD PCB (не установлен)	Самтек Инк.	ССК-119-04-ЛД
12	1	CN8	6 способов, 1 ряд	CONN RCPT 6POS 0.1 ЗОЛОТАЯ ПЛАТА	САМТЕК 4УКОН	ESQ-106-04-TS 15781
13	0	CN11	691214110003 10.5x7.4 шаг 3.5 мм	ТЕРМИН ЧЕРНЫЙ 3ПОЗ. БОКОВОЙ ВВОД 3.5 ММ Плата (не установлена)	Вурт Электроникс Инк.	691214110003
14	1	D1	STPS1H100A DO-214AC, СМА 1А	ДИОД ШОТТКИ 100В 1А SMA	ST	СТПС1Х100А
15	0	D2	BAT48JFILM СК-76, СОД-323 750 мВ @ 200 мА 350 мА (постоянный ток)	ДИОД ШОТТКИ 40В 350МА SOD323 (не монтируется)	ST	BAT48JFILM

Товары	Кол-во	Ссылка	Деталь/значение	Описание	ПРОИЗВОДИТЕЛЬ	Код заказа
16	8	Д3 Д4 Д5 Д6 Д7 Д8 Д9 Д10	СВЕТОДИОД ЗЕЛЕНЫЙ 0603 (1608 Метрическая) 20 мА	СВЕТОДИОД ЗЕЛЕНЫЙ ПРОЗРАЧНЫЙ 0603 SMD	Вурт Электроникс Инк.	150060ВС75000
17	2	Д11 Д16	КРАСНЫЙ СВЕТОДИОД 0603 (метрическая система 1608) 20 мА	СВЕТОДИОД КРАСНЫЙ ПРОЗРАЧНЫЙ 0603 SMD	Вурт Электроникс Инк.	150060RS75000
18	0	D12	ESDA7P60-1U1 M 2-UDFN	ДИОД ТВС 5VWM 11.6VCL 1610 (не установлен)	ST	ЕСДА7П60-1У1М
19	1	D13	SMBJ5.0A-TR DO-214AA, SMB 600 Вт	ДИОД ТВС 5В 13.4 В СМБ	ST	SMBJ5.0A-TR
20	1	D15	СВЕТОДИОД ЖЕЛТЫЙ 0603 (1608 Метрическая) 20 мА	СВЕТОДИОД ЖЕЛТЫЙ ПРОЗРАЧНЫЙ 0603 SMD	Вурт Электроникс Инк.	150060YS75000
21	1	J3	con6-2×3-полоска-папа	СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ .100 ДВУХСИЛ. 6ПОЗ.	Вурт Электроникс Инк.	61300621121
22	1	J4	con6-2×3-полоска-папа	СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ .100 ДВУХСИЛ. 6ПОЗ.	Вурт Электроникс Инк.	61300621121
23	0	J5	ПЕРЕМЫЧКА-con2- стриптиз-мужчина	СОЕДИНИТЕЛЬ ПЕРЕМЫЧКИ .100 STR 2POS (не установлен)	Вурт Электроникс Инк.	61300211121
24	2	J6 J7	con8-2×4-полоска-папа	СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ ГОЛОВКА ВЕРТ. 8ПОЗ. 2.54 ММ	Вурт Электроникс Инк.	61300821121
25	2	J9 J10	ПЕРЕМЫЧКА-con2- стриптиз-мужчина	ПЕРЕМЫЧКА - СОЕДИНИТЕЛЬ .100 STR 2POS	Вурт Электроникс Инк.	61300211121
26	2	J12 J13	con4-2×2-полоска-папа	СОЕДИНИТЕЛЬНАЯ КОЛЛЕКЦИЯ .100 ДВУХСИЛ. 4ПОЗ.	Вурт Электроникс Инк.	61300421121
27	5	R1 R8 R9 R10 R11	390 0402 (1005 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 5%	ЧИП РЕЗИСТОР SMD 5% 1/10Вт 0402	Panasonic	ERJH2GJ391X
28	2	R2 R3	0 0402 (1005 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 0%	ЧИП РЕЗИСТОР SMD 0% 1/10Вт 0402	Panasonic	ERJH2G0R00X
29	2	R14 R20	22к 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	RES SMD 22K OHM 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-0722KL
30	1	R17	390 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	РЭС СМД 390 ОМ 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-07390RL
31	2	R15 R121	1к 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	RES SMD 1K OHM 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-071KL

Товары	Кол-во	Ссылка	Деталь/значение	Описание	ПРОИЗВОДИТЕЛЬ	Код заказа
32	8	Р18 Р19 Р25 Р26 Р27 Р28 Р29 Р30	15к 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	RES SMD 15K OHM 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-0715KL
33	0	R101 R102 R109 R111 R112 R113 R114 R115 R116 R117 R118 R120	100 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	РЭС СМД 100 ОМ 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-07100RP
34	7	Р103 Р104 Р105 Р106 Р107 Р108 Р119	100 0603 (1608 Метрическая) 0.1 Вт, 1/10 Вт 1%	РЭС СМД 100 ОМ 1% 1/10Вт 0603	Ягео	RC0603FR-07100RP
35	1	TP8	5001 0.100″ диам. х 0.180 ″ л (2.54mm x 4.57mm)	TEST POINT PC MINI .040″D ЧЕРНЫЙ	Кейстоун Электроникс	5001
36	1	U1	ИСО808АТР-1 ПауэрСО-36	Твердотельное интеллектуальное силовое реле восьмеричной формы с гальванической изоляцией и интерфейсом SPI	ST	ИСО808АТР-1
37	1	U2	SM15T39CA DO-214AB, SMC 1500 Вт (1.5 кВт)	TVS ДИОД 33.3 В 69.7 В СМК	ST	СМ15Т39КА
38	16	Нет	2.54 мм	Закрыть перемычку	Вурт Электроникс Инк.	60900213421
39	0	U3	ESDA15P60-1U 1M 2-UDFN	TVS ДИОД 13.2V 22.7V 1610	ST	ЕСДА15П60-1У1М

Версии платы

Таблица 4. Версии X-NUCLEO-OUT14A1

версия печатной платы	Принципиальные схемы	Ведомость материалов
X$NUCLEO-OUT14A1 (1)	Принципиальные схемы X$NUCLEO-OUT14A1	X$NUCLEO-OUT14A1 спецификация

Этот код идентифицирует первую версию оценочной платы X-NUCLEO-OUT14A1. Он напечатан на плате PCB.

Информация о соответствии нормативным требованиям

Уведомление для Федеральной комиссии по связи США (FCC)

Только для оценки; не одобрен FCC для перепродажи

УВЕДОМЛЕНИЕ FCC – Этот комплект предназначен для того, чтобы:

Разработчики продукта должны оценить электронные компоненты, схемы или программное обеспечение, связанное с комплектом, чтобы определить, следует ли включать такие элементы в готовый продукт и
Разработчики программного обеспечения для написания программных приложений для использования с конечным продуктом.

Этот комплект не является готовым продуктом и после сборки не может быть перепродан или иным образом продан, если предварительно не получены все необходимые разрешения FCC для оборудования. Эксплуатация возможна при условии, что этот продукт не создает вредных помех для лицензированных радиостанций и допускает вредные помехи. Если собранный комплект не предназначен для работы в соответствии с частью 15, частью 18 или частью 95 настоящей главы, оператор комплекта должен работать с разрешения держателя лицензии Федеральной комиссии по связи или должен получить экспериментальное разрешение в соответствии с частью 5 настоящей главы 3.1.2. XNUMX.

Уведомление об инновациях, науке и экономическом развитии Канады (ISED)
Только для оценки. Этот комплект генерирует, использует и может излучать радиочастотную энергию и не тестировался на соответствие ограничениям вычислительных устройств в соответствии с правилами Министерства промышленности Канады (IC).

Уведомление для Европейского Союза
Это устройство соответствует основным требованиям Директивы 2014/30/ЕС (ЭМС) и Директивы 2015/863/ЕС (RoHS).

Уведомление для Соединенного Королевства
Это устройство соответствует Правилам Великобритании об электромагнитной совместимости 2016 г. (UK SI 2016 № 1091) и Правилам об ограничении использования некоторых опасных веществ в электрическом и электронном оборудовании 2012 г. (UK SI 2012 № 3032).

Документы / Ресурсы

STMicroelectronics UM3081 X-NUCLEO-OUT13A1 Плата расширения промышленного цифрового выхода [pdf] Руководство пользователя
UM3081 X-NUCLEO-OUT13A1 Промышленная плата расширения цифрового вывода, UM3081, X-NUCLEO-OUT13A1 Промышленная плата расширения цифрового вывода, Промышленная плата расширения цифрового вывода, Плата расширения цифрового вывода, Плата расширения вывода, Плата расширения, Плата

Время	Пересмотр	изменения
12-Dec-2022	1	Начальная версия.