Por exemplo, é necessário medir a corrente e a tensão dos atuadores. Os sensores necessários estão integrados diretamente no circuito de alimentação do sistema de alta tensão, mas a eletrónica de controlo opera apenas com tecnologia de baixa tensão de 5 ou 3,3 V. Para evitar danos a pessoas ou bens, o circuito do sensor deve ser galvanicamente isolado do circuito de controlo por razões de segurança.
Não deve existir qualquer ligação elétrica entre os dois circuitos. Os métodos e normas de ensaio para o isolamento galvânico são bem conhecidos. Dependendo da solução, aplica-se um destes procedimentos de ligação: capacitivo, indutivo ou ótico.
Modulador Sigma-Delta com Isolamento Galvânico:
Um método particularmente valorizado, graças à sua robustez e fiabilidade, incorpora a modulação sigma-delta com isolamento galvânico, em que os sinais são transmitidos opticamente. Na sua saída, conversores deste tipo fornecem um fluxo de dados de alta frequência até 25 MHz, bem como o sinal de relógio.
O método sigma-delta funciona de forma semelhante à modulação por largura de pulso. Se existir um valor zero na entrada, apenas são transmitidos zeros. Se o valor de entrada estiver no máximo, a linha transmite continuamente um valor um; se o valor de entrada for 50%, um valor um e um valor zero são transmitidos em 50% das vezes cada um.
A electrónica de controlo avalia o sinal fornecido pelo modulador sigma-delta. Para avaliar estes sinais, os clientes da EBV utilizam frequentemente um FPGA com um filtro sinc3 integrado. Neste aspeto, o projeto de referência FalconEye, criado pela EBV Elektronik, tem-se revelado indispensável.
Comoevitar problemas de transmissão:
Em algumas aplicações, surgem problemas na transmissão de um sinal de 20 MHz para/do conversor A/D sigma-delta, uma vez que este sinal nem sempre atravessa a linha ou a placa de circuito de forma suave ou em conformidade com a compatibilidade electromagnética (EMC). Com o agravamento deste problema, a EBV Elektronik procurou uma solução e encontrou-a na utilização de fluxo de dados diferencial para esta transmissão. É precisamente essa a função que a EBV Elektronik implementa agora. Para tal, foi utilizado como base um conversor Avago ACPL-796J, já disponível no mercado. Este produto oferece um isolamento seguro e certificado pela TÜV entre as duas extremidades. Relativamente à distância de isolamento (distância de fuga), intensidade de transitórios, circuitos de proteção, etc., o novo chip da EBV está em conformidade com o comprovado ACPL-796J.
O novo conversor, designado ACPL-798J, fornece um sinal de saída LVDS diferencial (sinalização diferencial de baixa tensão). Nesta versão modificada, os sinais chegam ao seu destino de forma fiável em ambientes com forte interferência eletromagnética (EMI).
Uma vez que o ACPL-798J gera sinais de saída diferenciais e a interferência eletromagnética afeta ambas as linhas de saída simultaneamente e com praticamente a mesma intensidade, o sinal útil no destino pode ser recuperado subtraindo os dois sinais, enquanto os sinais de interferência causados em ambas as linhas se cancelam mutuamente durante essa subtração.
Enquanto as saídas standard, que utilizam a massa como referência, operam a 5 ou 3,3 V, a transmissão de sinal diferencial utilizando LVDS pode operar a níveis muito mais baixos. De acordo com a norma, o LVDS utiliza um nível diferencial de 200 mV, com a partilha de corrente cancelada na extremidade. Durante a transmissão do sinal LVDS, isto resulta em perdas de potência significativamente mais baixas em comparação com os sinais convencionais de terminação única. A maioria dos FPGAs consegue lidar com sinais LVDS sem dificuldade. Portanto, praticamente não é necessária qualquer modificação durante a avaliação.
Pequenos ajustes, grandes vantagens.
Esta pequena alteração resulta numa vantagem significativa. Este inovador modulador delta-sigma LVDS isolado está disponível na EBV Elektronik como parte do seu programa EBVchip, sob o nome Hunter ou ACPL-798J. A EBV Elektronik desconhece qualquer outro semicondutor no mercado global com propriedades comparáveis às do Hunter.
O módulo Hunter está em conformidade com as especificações de isolamento de Classe IIIa, de acordo com a norma DIN VDE 0110, e opera com sinais de relógio externos na gama de 15 a 25 MHz. O sinal de pulso de relógio é transmitido de forma fiável através de isolamento galvânico. Isto permite que o módulo adquira dados de forma síncrona com qualquer controlador digital. O módulo transmite ainda dados do modulador codificados através do caminho galvanicamente isolado. Os dados são então recuperados, descodificados e convertidos num fluxo de dados em série na outra extremidade.
Com uma relação sinal-ruído típica de 78 dB e o filtro digital apropriado, uma não linearidade diferencial de 0,9 LSB com uma resolução de código sem perdas de 16 bits (ENOB de 12 bits) e um erro de ganho típico de 2%, o Hunter, concebido para temperaturas ambiente de -40 a +105 °C, é adequado para inúmeras aplicações industriais.
Autor:
Autor: Sr. Rolf Richter
