Spínače, mikroprocesory, ale i čidla. Obvody ST se budou v provozu vyjímat

Průmyslové systémy a součástková základna s logem firmy STMicroelectronics, to jde hezky dohromady. Pojďte se s námi podívat na vybrané elektronické prvky, které známý výrobce světu představil v uplynulých měsících. Půjde o vícenásobné spínače s vlastní diagnostikou, výkonné 64bitové mikroprocesory podporující umělou inteligenci nebo též robustní senzory tlaku, které se díky své konstrukci nezaleknou ani ponoření do hloubky jednoho metru.

Osm kanálů pod kontrolou

A začínáme hned u spínání, tedy přesněji rodiny integrovaných polovodičových spínačů s diagnostikou a také možností galvanického oddělení pro účely robustního řízení, včetně ochrany zátěží provozovaných v průmyslových podmínkách na vyšší straně napájení (tzv. high – side), jejichž odpor v sepnutém stavu R_DS(on) zde přitom dosahuje typických 125 miliohmů na jeden kanál. Součástky s osmi výstupy a také vývody kompatibilními s dalšími oblíbenými prvky svého druhu ponesou označení ISO808, ISO808A, ISO808-1 nebo též ISO808A-1 a uplatní se ve spojení jak s odporovými, tak i kapacitními nebo induktivními zátěžemi, které mají jeden ze svých vývodů spojený se zemí – programovatelných logických automatech, průmyslových počítačích, CNC strojích apod., zvláště když bude v chytrých provozech zapotřebí ještě lépe ochránit jinak citlivou elektroniku. Čím se ale jednotlivé novinky rodiny ISO808 v pouzdrech typu PowerSO36 a s cenovkou, která při odběru jednoho tisíce kusů začíná přibližně na pěti a půl dolarech, mezi sebou liší?

Obr. 1  Osmikanálové spínače pracují v různém provedení a na vyšší straně napájení, kde také nabízí galvanické oddělení, včetně vlastní diagnostiky. Blokový diagram zde patří variantám ISO808 a ISO808-1 [1, 2]

Rozdíl u spínacích prvků, řešených na způsob SSR, tedy jako „Solid State Relay“, spočívá nejen ve výstupním proudu, který dosahuje buď 700 mA, nebo celého jednoho ampéru, ale také samostatných vstupních pinech pro každý z osmi kanálů, kdy lze výstupy ovládat buď přímo, nebo i synchronně a všechny najednou, resp. sériovém rozhraní SPI přítomném na vstupní straně společně se signalizací Power Good s otevřeným kolektorem. Pokud jde o negovaný výstup Fault, ten pak bude k dispozici pro všechny varianty. Za zmínku stojí rovněž nezávislé řešení ochran v případě přetížení pro každý z přítomných kanálů, takže nemusí být nezbytně nutné vyřadit při potížích vše z činnosti. Díky automatickému restartování pak výrobce umožňuje i jejich rychlé „zotavení“, to abychom nemuseli zbytečně zatěžovat nadřazený systém.

Obr. 2  Nové 64bitové mikroprocesory od ST jsou typickou ukázkou systému navrženého pro potřeby umělé inteligence pracující přímo v náročných průmyslových podmínkách [3, 4]

Chytře a také robustně

Co když ale bude polovodičových spínačů v podobě tranzistorů tolik, že vznikne rovnou celý mikroprocesor? Firma STMicroelectronics nezůstane „při zemi“ ani tentokrát. Vždyť zde také dále představuje v pořadí již druhou generaci svých MPU skupiny STM32 zohledňující potřeby Průmyslu 4.0, a tudíž i stále častější přítomnosti systémů umělé inteligence, řešených přímo v místě určení – tzv. Edge. 64bitové součástky skloňující dále certifikaci SESIP, úroveň 3 přichází s novou architekturou vystavěnou na shodném ekosystému, takže bude možné v aplikacích (průmyslového) internetu věcí navýšit výkon a zdokonalit i potřebné zabezpečení.

Mikroprocesory STM32MP25 coby první řada produktů nové generace jsou k dispozici s jedním nebo i dvěma jádry Arm^® Cortex^®-A35 taktovanými na 1,5 GHz, jejichž možnosti, pokud jde o zpracování v reálném čase, dále rozšiřuje 400MHz jádro Cortex^®-M33. Neural Processing Unit (NPU) k tomu ještě přidává až 1,35 TOPS (tera operací za vteřinu) s optimalizací umožňující zrychlit činnost systémů umělé inteligence AI řešených přímo na místě určení, a to v aplikacích, jako je pokročilé strojové vidění, třeba s 3D GPU a rozlišením 1080p nebo např. prediktivní údržba. Výrobce zde rovněž podporuje 32bitové paměti DDR4 nebo LPDDR4 a celou řadu průmyslových rozhraní, včetně klíčového TSN (Time Sensitive Networking).

Průmyslová elektronika se ale neobejde ani bez odolných senzorů typu MEMS. Jeden přesně takový v provedení odolném vůči vodě (IP58 a s certifikací dle IEC 60529 nebo ISO 20653), vybavený dále rozhraním I²C či MIPI I3C^SM bude mít pro účely měření tlaku ve dvou režimech, buď do 1 260, nebo i 4 060 hPa, nově v nabídce i společnost STMicroelectronics. Prvky s označením ILPS28QSW zde měří s přesností 0,5 hPa, zatímco dále ustojí teplotní rozsah od -40 až do +105 °C. K tomu se rovněž přidává firemní technologie Qvar^®, tedy kanál sloužící k detekci změn, pokud jde o elektrický náboj, takže vývojáři mohou např. zapracovat i funkce pro sledování provozních úniků kapalin.

Obr. 3  K robustnímu měření tlaku v rozsahu až do 4 060 hPa se budou zase hodit voděodolná čidla ILPS28QSW s doplňkovým kanálem Qvar^® [5, 6]

Odkazy:

[1] Tisková zpráva, https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/n4553.html

[2] Obvody ISO808, https://www.st.com/en/power-management/iso808.html

[3] Tisková zpráva, https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/p4546.html

[4] Mikroprocesory řady STM32MP2, www.st.com/stm32mp25

[5] Tisková zpráva, https://newsroom.st.com/media-center/press-item.html/p4549.html

[6] Senzory ILPS28QSW, https://www.st.com/en/mems-and-sensors/ilps28qsw.html