讓IIoT在工廠車間之外發(fā)揮更大作用
2020-08-10 15:19:29
德州儀器
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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(lái)的收益。如今，工廠監(jiān)控設(shè)備配置越來(lái)越普遍，諸如化學(xué)品儲(chǔ)罐、泵設(shè)備、檢漏設(shè)備或火災(zāi)防控設(shè)備等。IIoT的下一階段會(huì)涉及工廠連接，并擴(kuò)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(jì)有效地集成到工廠控制基礎(chǔ)設(shè)施中，無(wú)線電池供電的感測(cè)和控制起著至關(guān)重要的作用。當(dāng)超出工廠原有范圍時(shí)，為何電池供電的感測(cè)和控制具有重要意義？答案很簡(jiǎn)單：工廠通常會(huì)隨時(shí)間（有時(shí)甚至是幾十年）的推移而發(fā)展，電池供電的感測(cè)和控制功能則可將節(jié)點(diǎn)不受限制地置于工廠最初設(shè)計(jì)中可能從未想到的位置。電池供電的感測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)無(wú)需專用的電源和通信線路，而傳統(tǒng)情況下，擴(kuò)展到原有工廠車間基礎(chǔ)設(shè)施之外，需要電源和通信線材，從而導(dǎo)致部署困難和成本高昂。
為使電池供電的感測(cè)和控制切實(shí)可行地集成到工廠環(huán)境中，感測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)必須能夠在更長(zhǎng)的時(shí)間范圍內(nèi)可靠運(yùn)行，且無(wú)需更換電池或?yàn)殡姵爻潆?。電池供電的感測(cè)和控制實(shí)現(xiàn)通常在其內(nèi)核處具有諸如傳感器、低壓處理器和無(wú)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(jìn)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(shí)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(yùn)行，然后在低功耗模式下降至更低的電壓。
如何才能將感測(cè)和控制設(shè)計(jì)的內(nèi)核組件整合，并仍然實(shí)現(xiàn)其低功耗功能呢？答案很簡(jiǎn)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(shí)現(xiàn)低功耗電平轉(zhuǎn)換，如串行外設(shè)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(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。AXC系列支持低至0.65 V電壓電平的能力使無(wú)線電池供電的感測(cè)和控制應(yīng)用進(jìn)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(jì)數(shù)范圍從1到8位不等，低位計(jì)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(wú)鉛封裝，有利于電路板IIoT感測(cè)和控制中常見(jiàn)的有限空間設(shè)計(jì)。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。
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(yīng)用中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，如工廠自動(dòng)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(yùn)行，同時(shí)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(shí)現(xiàn)低電壓和低功耗IIoT感測(cè)和控制節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)可擴(kuò)展到工廠車間原始面積之外。
有關(guān)TI的AXC電平轉(zhuǎn)換器系列的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)TI電壓電平轉(zhuǎn)換器頁(yè)面。
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