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ES1303.1A/D BoardBenutzerhandbuch

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Dokument QH130301 R1.0.3 DE TTN F 00K 102 852

ES1303.1 A/D Board

Inhalt
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.1 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51.2 Einsatzgebiete . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61.3 Blockdiagramm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.4 Software-Unterstützung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2 Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.1 Satellitenbox anschließen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.2 Firmware-Aktualisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92.3 Steckplatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3 Hardware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1 Funktionsbeschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.1.1 Eingangsspannungsbereich. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1.2 Signalkonditionierung (Anti-Aliasing Filter) . . . . . . . . . . . . . . . . 103.1.3 Analog-Digital-Wandler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1.4 Analoge Eingangskanäle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113.1.5 Triggereingänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123.1.6 LEDs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193.1.7 VME-Bus-Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.2 Hardware-Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

Inhalt 3

4

3.2.1 VMEbus-Adresse und ID-Identifikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3 Steckerbelegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3.1 Steckverbinder Analog-Eingänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203.3.2 Steckverbinder Trigger-Eingänge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223.3.3 Backplane-Verbinder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233.3.4 Satellitenboxen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243.3.5 Trigger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.4 Technische Daten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4 ETAS Kontaktinformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

Tabellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Abbildungsverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Inhalt

1 Einleitung

In diesem Abschnitt finden Sie die Informationen zu den grundlegenden Funk-tionen und zum Einsatzgebiet der ES1303.1 Einschubkarte. Ein Blockdia-gramm erläutert Ihnen schematisch den Aufbau der Einschubkarte.

1.1 Funktionen

Die ES1303.1 Einschubkarte dient der analogen Datenerfassung in VME-Bus-Systemen und ist für hohe Datenraten und hohe Auflösung konzipiert. Eigen-schaften:

• Automotive-tauglicher Temperaturbereich (–40 °C ...+85 °C)

• 16 analoge Eingangskanäle, galvanisch voneinander getrennt

• Ein A/D-Wandler pro Kanal (kein Multiplexer), 16-Bit-Auflösung, Wandel-rate 100 kSamples/s

• Effektive Genauigkeit 13Bit

• Programmierbare Datenreduktion für jeden einzelnen Kanal

• Für jeden Kanal individuell zuschaltbares Anti-Aliasing-Tiefpaßfilter (Akti-vierung per Software)

• Zwei per Software einstellbare Eingangsspannungsbereiche (±10 V und ±60 V)

• Genauigkeit über Temperatur 0,0015 % / K x Ue (K=Kelvin, Ue=Eingangs-spannung)

• Eingangsimpedanz: 2 MΩ

• Eingangsspannungsschutz: ± 80 V

• 128 MB SDRAM

• Zwei TTL-kompatible Triggereingänge, voneinander und vom VME-Bus gal-vanisch getrennt

• VME-Bus-Interface nach VME64

• Zwei programmierbare VME-Bus-Interrupter

• Automatische Kartenerkennung am VME-Bus

Hinweis

Einige Bauelemente der Einschubkarte können durch elektrostatische Entladun-gen beschädigt oder zerstört werden. Belassen Sie die Einschubkarte bis zu ihrem Einbau in der Transportverpackung.Die Einschubkarte darf nur an einem gegen statische Entladungen gesicherten Arbeitsplatz aus der Transportverpackung entnommen, konfiguriert und einge-baut werden.

Einleitung 5

6

• Debug-Schnittstelle

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Frontblende und die Lage der Steckver-binder.

Abb. 1-1 Frontblende

Jeweils vier der 16 Eingangskanäle der ES1303.1 sind auf einem achtpoligenLEMO-Steckverbinder des Typs ECB.1B.308.NLV zusammengefasst (AnschlüsseA, B, C und D).

Die beiden Triggereingänge sind auf einem vierpoligen LEMO-Steckverbinderdes Typs EPG.1B.304.HLN nach außen geführt (Anschluß TRIG).

1.2 Einsatzgebiete

Die ES1303.1 Einschubkarte kann in VME-Bus-Systemen eingesetzt werdenund dient zur Erfassung von analogen Signalen. Durch die zusätzlich vorhan-denen Triggereingänge kann die Signalerfassung zeitlich gesteuert werden(Start/Stop). Dabei sind sowohl eine kontinuierliche Messung als auch ist dieErfassung einzelner Messwerte möglich (Single-Shot). Eine weitere Anwen-dung der Triggereingänge besteht in der Erfassung z.B. eines Kurbelwellenwin-kels.

Beispiele:

• Verlauf von Druckverhältnissen in einem Motor während des Brennvor-gangs.

• Erfassung analoger Gebersignale.

ES1303.1

1

2

3

4

E

R

TRIG

A

D

B

C

Einleitung

• Erfassung analoger Ausgabegrößen eines Steuergerätes

• Strommessung mit vorgeschaltetem I/U Wandler.

1.3 Blockdiagramm

Die nachfolgende Abbildung zeigt das Blockdiagramm der ES1303.1 mit denwesentlichen Funktionseinheiten.

Abb. 1-2 ES1303.1 Blockdiagramm

Vereinfacht dargestellt sind Analogteil (links), galvanische Trennung (Mitte)und Digitalteil (rechts) der Karte.

Im Analogteil sind 16 identisch aufgebaute und galvanisch voneinandergetrennte Messkanäle vorhanden, die jeweils aus Eingangsstufe, Filter und A/D-Wandler bestehen.

In der Eingangsstufe erfolgt die Umschaltung des Eingangsspanungssbereicheszwischen ±10 V und ±60 V. Die Eingangsimpedanz beträgt 2 MΩ und wirddurch einen hochohmigen Verstärker realisiert.

Der Eingangsstufe ist ein analoges Tiefpaßfilter 8. Ordnung mit modifizierterBessel-Charakteristik nachgeschaltet (Anti-Aliasing-Filter zur Vermeidung vonAbtastfehlern). Das Filter ist dabei auf die maximale Abtastrate von 100 kHzabgestimmt; die 3 dB-Grenzfrequenz liegt bei 9 kHz.

Die A/D-Wandlung der Signale erfolgt mit jeweils separaten 16-Bit-Wandlern.

64 MBSDRAM

VME

2 MBFl ash

Programm

Measur ementCont rol l er

ARM9

Watchdog

16kBCache

I nt er ruptcont rol l er

VME I /F

Debug Por t

A/DconversionA/D

conversionA/DconversionA/D

conversion�}10V

�}60V

DC

DC

Tr i gger 1

Tr i gger 2

A/Dconversionovervoltage

protection

A/DconversionA/D


conversion�}10V

�}60V

A/DconversionA/D


conversion�}10V

�}60V

A/DconversionA/D


conversion�}10V

�}60V

Einleitung 7

8

Die Abtastwerte werden über eine galvanische Trennung an den Digitalteilübergeben, in dem die weitere Verarbeitung erfolgt. Wesentliche Schritte sinddabei die Echtzeitkorrektur von Offset- und Linearitätsfehlern der Eingangs-und Wandlerstufen, die für jeden Meßkanal separat durchgeführt werden, unddie Speicherung der Abtastwerte in einem 128 MByte großen SDRAM-Meß-wertspeicher.

Die weitere Aufbereitung und Verwaltung der Meßdaten wird durch einARM9-Prozessorsystem unterstützt, das über das VMEbus-Interface angespro-chen werden kann. Der VMEbus kann dabei direkt auf den Meßwertspeicherder Karte zugreifen und Daten von dort auslesen.

1.4 Software-Unterstützung

Die ES1303.1 Einschubkarte wird von INCA ab Version 3.2.2 und von ASCET-SD ab Version 4.2.2 (nur mit TIPExp-Version 4.4 oder höher) unterstützt. Mitbeiden Applikationen können bis zu vier ES1303.1 gleichzeitig in einemES1000-System betrieben werden.

Einleitung

2 Inbetriebnahme

In diesem Abschnitt werden alle Schritte beschrieben, die für die Inbetrieb-nahme der ES1303.1 notwendig sind. Da die komplette Konfiguration der Ein-schubkarte per Software vorgenommen werden kann, beschränkt sich dieInbetriebnahme nur auf das Anschließen der Meßobjekte. Hierfür werden zweiunterschiedliche Konzepte angeboten:

1. Anschluß der Sensoren mit einem Kabel, das sich an einem Ende auf vier BNC Stecker aufspaltet.

2. Bei erhöhtem Anspruch an Störsicherheit und mechanische Stabilität Anschluß unter Verwendung von Satellitenboxen (Beispiel: Messungen im Fahrzeug oder an Prüfständen).

2.1 Satellitenbox anschließen

Eine Satellitenbox bündelt vier Eingangskanäle der ES1303.1 und wird über einKabel (CBV200-x) an die ES1303.1 angeschlossen. Eine Abbildung der Satelli-tenboxen ist im Abschnitt 3.3.4, „Satellitenboxen“ auf Seite 24 zu finden.

2.2 Firmware-Aktualisierung

Bei der ES1303.1 kommt ein ARM9 Prozessor zum Einsatz, der die Einschub-karte steuert. Nach dem Einschalten beginnt der Prozessor mit der Program-mausführung aus dem Flashspeicher.

Die Firmware kann von den Anwendern selbst aktualisiert werden, so daßauch künftige Versionen mit ggf. erweitertem Funktionsumfang auf der Karteeingesetzt werden können. Dies geschieht mit Hilfe einer Servicesoftware vomangeschlossenen PC aus.

2.3 Steckplatz

Die ES1303.1-Karte muss rechts von der Bus-Masterkarte eingesteckt sein.

Inbetriebnahme 9

10

3 Hardware

Dieser Abschnitt enthält eine detaillierte Funktionsbeschreibung, die Pinbele-gung der Steckverbinder und die technischen Daten der Einschubkarte.

3.1 Funktionsbeschreibung

3.1.1 Eingangsspannungsbereich

Der Eingangsspannungsbereich kann per Software für jeden Kanal separat ein-gestellt werden. Es sind zwei Eingangsspannungsbereiche wählbar: ± 10 V und± 60 V.

Um eine Drift über den Temperaturbereich zu vermeiden, wurden für die Span-nungsbereichsumschaltung Relais verwendet. Beim Ein- und Ausschalten istdaher ein Schaltgeräusch hörbar.

Die Umschaltung des Eingangsspannungsbereichs erfolgt per Software undwird in den Handbüchern zu INCA und ASCET beschrieben.

Alle Analogeingänge der Einschubkarte sind gegen Überspannung geschützt(±80 V). Die Triggereingänge sind ebenfalls bis ±80 V und zusätzlich gegen Ver-polung geschützt.

3.1.2 Signalkonditionierung (Anti-Aliasing Filter)

Die Karte verfügt über 16 analoge Eingangskanäle, die galvanisch von einan-der getrennt sind. Für die Signalkonditionierung kann für jeden Kanal ein Anti-Aliasing-Tiefpaßfilter per Software aktiviert werden. Die Aktivierung der Anti-Aliasing-Tiefpaßfilter wird in den Handbüchern zu INCA und ASCET beschrie-ben.

Hinweis

Bei Abtastung mit einer Abtastrate fA können nur solche Signale fehlerfrei erfasst werden, die bandbegrenzt sind und nur Frequenzanteile bis zur halben Abta-strate fA/2 enthalten (Abtasttheorem). Achten Sie daher bei Abtastraten unter 100 kHz darauf, der ES1303.1-Karte ein entsprechendes Tiefpassfilter vorzu-schalten.

Hinweis

Zur Reduktion der anfallenden Datenmengen sind mit der ES1303.1 auch Mes-sungen mit Abtastraten unter 50 kHz möglich. In diesem Fall muss ein externes Tiefpassfilter zur Bandbegrenzung eingeschleift werden. Das auf der ES1303.1 vorhandene Anit-Aliasing-Filter kann dann deaktiviert und auf einen Tiefpass ers-ter Ordnung umgeschaltet werden, dessen Grenzfrequenz auf 225 kHz einge-stellt ist.

Hardware

3.1.3 Analog-Digital-Wandler

Die ES1303.1 hat für jedes Eingangssignal einen separaten Analog-Digital-Wandler. Der Analog-Digital-Wandler besitzt eine Auflösung von 16 Bit undeine maximale Abtastrate von 100 kHz. Die Umsetzzeit beträgt 2 μs.

3.1.4 Analoge Eingangskanäle

Die 16 identisch aufgebauten Eingangsstufen sind voneinander galvanischgetrennt. Damit wird die Messung von verschiedenen Signalen auch ohnegemeinsamen Bezugspunkt möglich.

Jede einzelne Eingangsstufe ist nach dem unten abgebildeten Schema aufge-baut. Das jeweilige Signal wird als Potentialdifferenz an den beiden Operati-onsverstärker-Eingängen gemessen. Die vollständige Unabhängigkeit undgalvanische Trennung der Messkanäle voneinander wird hier durch eine sepa-rate Versorgungsspannung (VCC) für jeden einzelnen Operationsverstärkersichergestellt.

Abb. 3-1 Prinzipschaltbild einer einzelnen Eingangsstufe (i=1..16)

Mit dieser Technik lassen sich Systeme mit einem besonders hohen Gleichtakt-unterdrückungsverhältnis (Common Mode Rejection Ratio, CMRR) realisieren.Die CMRR eines jeden Kanals der ES1303.1 liegt bei 120 dB (DC).

IN+ und IN- eines jeden Kanals sind kapazitiv an das Gehäuse der ES1000gekoppelt. Bei Verwendung der Satellitenboxen liegen deren Gehäusesowie die Abschirmung des Verbindungskabels auf dem Potential desES1000-Gehäuses.

Je Kanal steht ein integriertes Anti-Aliasing-Filter zur Verfügung, dessen 3 dB-Grenzfrequenz bei 9 kHz liegt (siehe Abbildung).

GNDi

VCCi

ADCi

IN+i

IN-i

Relaisi

Hardware 11

12

Abb. 3-2 Filtercharakteristik des Anti-Aliasing-Filters

Bei Deaktivierung des Anti-Aliasing-Filters wird die jeweilige Eingangsstufe aufeinen analogen Teifpass erster Ordnung umgeschaltet, dessen 3 dB-Grenzfre-quenz bei 225 kHz liegt.

Jeweils vier der 16 Eingangskanäle der ES1303.1 sind auf einem achtpoligenLEMO-Steckverbinder des Typs ECB.1B.308.NLV zusammengefasst (AnschlüsseA, B, C und D).

3.1.5 Triggereingänge

Die Triggereingänge der ES1303.1 erlauben die zeitliche Steuerung der Mes-sung. Es sind sowohl das Starten und Anhalten einer kontiniuierlichen Mes-sung als auch die getriggerte Erfassung einzelner Messwerte möglich. Dabeidient Trigger 1 stets als eigentliches Steuersignal, während Trigger 2 das Zeit-fenster definiert, in dem eine Messung erfolgen kann.

Weiterhin kann mit den Triggersignalen ein in die ES1303.1-Karte integrierterZähler gesteuert werden, der z.B. die Erfassung eines Kurbelwellenwinkelserlaubt.

Die beiden Triggereingänge sind auf einem vierpoligen LEMO-Steckverbinderdes Typs EPG.1B.304.HLN zusammengefasst (Anschluß TRIG).

Die unterstützten Betriebsarten im einzelnen:

9 kHz 50 kHz

3 dB

85 dB

f

Hardware

Und-Verknüpfung beider Triggerkanäle (Modus I)

In dieser Betriebsart wird gemessen, solange Trigger 1 logisch 1 ist. Zusätzlichbesteht die Möglichkeit, durch Trigger 2 ein Zeitfenster zu definieren. In die-sem Fall läuft die Messung nur, solange Trigger 2 logisch 1 ist. Fällt Trigger 2auf logisch 0 zurück, so wird eine evtl. laufende Messung beendet. Die Zeit-fensterfunktion kann softwareseitig aktiviert bzw. deaktiviert werden (sieheINCA-Handbuch).

Abb. 3-3 Timing und Schaltverzögerung im Modus I

Tab. 3-1 Timing und Schaltverzögerung im Modus I

Hinweis

Der Modus I wird nur von INCA unterstützt.

Symbol Beschreibung min max Einheit

tT1H CH1 high time 2500 ns

tT1L CH1 low time 2500 ns

tT1H + tT1L Cycle time 1 ms

tT2S CH2 to CH1 setup time 300 ns

tT2H1 CH2 to CH1 hold time 300 ns

tT1AS1 CH1 to first AD data sampled time 1750 ns

tT1LAS1* CH1 to last AD data sampled time 1750 + 1/ sample rate

ns


ns

t T2S

t T1H

CH1

CH2

t T1L

t T2H1

1.AD-Data of1. intervalsampled

t T1LAS1

Last AD-Data of1.intervalsampled

tT2LAS11.AD-Data of2.intervalsampled

Last AD-Data of2.interval sampled

t T1AS1

2 samples are always stored together!

=> It isn’t possible to store a single sample!

Hardware 13

14

*= Es werden immer zwei zeitlich aufeinanderfolgend digitalisierte Analog-werte zusammen abgespeichert. Das Abspeichern des letzten digitalisiertenAnalogwertes erfolgt abhängig von der Synchronisierung der AD-Abtastrateund der Triggerkanäle. Mit der Abspeicherung des zuletzt erstellten Digitalwer-tes wird dann gewartet, bis ein weiterer Digitalwert bereitsteht, wenn die bei-den zuvor erstellten Digitalwerte bereits abgespeichert wurden.

Messung flankengesteuert starten und beenden (Modus II)

In dieser Betriebsart wird die Messung bei einer positiven Flanke an Trigger 1gestartet bzw. beendet. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, durch Trigger 2 einZeitfenster zu definieren. In diesem Fall wird die Messung nur dann gestartetoder beendet, wenn Trigger 2 logisch 1 ist. Fällt Trigger 2 auf logisch 0 zurück,so wird eine evtl. laufende Messung beendet. Die Zeitfensterfunktion kannsoftwareseitig aktiviert bzw. deaktiviert werden (siehe INCA-Handbuch).

Abb. 3-4 Timing und Schaltverzögerung im Modus II

Hinweis

Der Modus II wird nur von INCA unterstützt.

t T2S

tT1PH t T1PL

CH1

CH2tT2H2

tT1LAS1 tT2LAS21.AD-Data of2.intervalsampled

Last AD-Data of2.interval sampled

tT1AS1

1.AD-Data of1.intervalsampled

Last AD-Data of1.intervalsampled

2 samples are always stored together!

=> It isn’t possible to store a single sample!

Hardware

Tab. 3-2 Timing und Schaltverzögerung im Modus II

*= Es werden immer zwei zeitlich aufeinanderfolgende digitalisierte Analog-werte zusammen abgespeichert. Das Abspeichern des letzten digitalisiertenAnalogwertes erfolgt abhängig von der Synchronisierung der AD-Abtastrateund der Triggerkanäle. Mit der Abspeicherung des zuletzt erstellten Digitalwer-tes wird dann gewartet, bis ein weiterer Digitalwert bereitsteht, wenn die bei-den zuvor erstellten Digitalwerte bereits abgespeichert wurden.

Einzelmessung bei positiver Triggerflanke (Modus III)

Diese Betriebsart erlaubt die Erfassung einzelner Messwerte jeweils bei einerpositiven Flanke an Trigger 1. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, durch Trigger2 ein Zeitfenster zu definieren. In diesem Fall werden Messwerte nur dannerfasst, wenn Trigger 2 logisch 1 ist. Ist Trigger 2 logisch 0, so werden keineMesswerte erfasst. Die Zeitfensterfunktion kann softwareseitig aktiviert bzw.deaktiviert werden (siehe ASCET-Handbuch).


tT1PH CH1 high time 2500 ns

tT1PL CH1 low time 2500 ns

tT1PH + tT1PL

Cycle time 1 ms



tT1AS2 CH1 to first AD data sampled time 1750 ns


ns


ns

Hinweis

Der Modus III wird nur von ASCET unterstützt.

Hardware 15

16

Abb. 3-5 Timing und Schaltverzögerung im Modus III

Tab. 3-3 Timing und Schaltverzögerung im Modus III


tT1PH CH1 pulse high time 2500 ns

tT1PL CH1 pulse low time 2500 ns



tT1SAS CH1 to AD data sampled time 1750 ns

CH1

CH2

t T2S

t T1PH

t T1SAS

SingleShot

t T2H2

t T1PL

AD-Datasampled

Hardware

Einzelmessung bei negativer Triggerflanke (Modus IV)

Wie vor (vgl. Modus III), jedoch werden Messwerte hier jeweils bei einer nega-tiven Flanke anTrigger 1 erfasst.

Abb. 3-6 Timing und Schaltverzögerung im Modus IV

Tab. 3-4 Timing und Schaltverzögerung im Modus IV

Zählermodus mit Inkrement und Reset (Modus V)

In diesem Modus wird mit beiden Triggereingängen ein 16-Bit-Zähler gesteu-ert, der in die Karte integriert ist. Dabei bewirkt eine positive Flanke an Trigger1 ein Rücksetzen des Zählers auf Null, während eine positive Flanke an Trigger2 den Zähler um 1 erhöht.

Hinweis

Der Modus IV wird nur von ASCET unterstützt.


tT1PH CH1 pulse high time 2500 ns

tT1PL CH1 pulse low time 2500 ns



tT1SAS CH1 to AD data sampled time 1750 ns

t T2S

tT1PL

tT1SAS

SingleShot

tT2H2

tT1PH

CH1

CH2 AD-Datasample

Hardware 17

18

Auf diese Weise kann z.B. ein Kurbelwellen-Winkel erfasst werden, wenn Trig-ger 1 bei jeder vollen Umdrehung (im Nullwinkeldurchgang) und Trigger 2 ingleichen Winkelabständen (z.B. alle 0.1 Grad) jeweils eine positive Flankeerhält.

Abb. 3-7 Timing und Schaltverzögerung im Modus V

Tab. 3-5 Timing und Schaltverzögerung im Modus V


tT2C CH2 cycle time 8 μs

tT2P CH2 pulse width 2500 ns

tT2PL CH2 signal low time 2500 ns

tT1P CH1 pulse width 2500 ns

tT1HE CH1 before CH2 time 30 ns

tT1HL CH1 after CH2 time 30 ns

tT1LE CH1 before CH2 switch off time 30 ns

tT1LL CH1 after CH2 switch off time 30 ns

t T2PL

tT2C

tT1HL tT1LE

tT1HE tT1LL

CH1

CH2

t T1P

t T2P

Hardware

3.1.6 LEDs

Auf der Frontplatte der ES1303.1 sind sechs LED-Kontrollleuchten vorhanden.

Abb. 3-8 Lage der LEDs auf der ES1303.1-Frontplatte

3.1.7 VME-Bus-Interface

Die Kommunikation der ES1303 mit dem Systemcontroller ES1120 oder mitdem Simulationsknoten ES1130 erfolgt über den VME-Bus. Die ES1303.1beinhaltet ein VME-Slaveinterface, das Zugriffe vom VME-Bus in Zugriffe aufentsprechende Speicherbereiche lokal auf der Karte umsetzt. Um eine hoheLeistungsfähigkeit im System zu erreichen, ist ein VME64-Interface implemen-tiert.

Neben dem A24/D16-Modus, der eine Zusammenarbeit mit bereits vorhande-nen Karten ermöglicht, wird ein A40/MD32-Zugriff (Adress- und Datenzugriffevia Multiplexer, VME64-Erweiterung) verwendet, der gegenüber den Standard-modi etwa die doppelte Bandbreite erreicht. In Kombination mit dem System-controller ES1120, der ebenfalls eine VME64-Schnittstelle besitzt, wird so einehohe Datentransferrate über den VME-Bus erreicht.

Die Karte besitzt zwei verschiedene programmierbare Interrupts.

LED Beschreibung

1 reserviert / anwendungsspezifisch




E LED leuchtet = Es ist ein Fehler aufgetreten

R LED leuchtet = Karte ist im RESET

1

2

3

4

E

R

A

D

B

C

Hardware 19

20

3.2 Hardware-Konfiguration

Die ES1303.1 verfügt über keine Steck- oder Lötbrücken, die vom Anwenderkonfiguriert werden müssen. Die Konfiguration der Karte erfolgt per Software.

3.2.1 VMEbus-Adresse und ID-Identifikation

Die Einschubkarte verfügt über ein VME64-Interface. Die Identifikation undKonfiguration der Adressbereiche und Interrupts erfolgt durch den Systemcon-troller nach dem Einschalten des VME-Bus-Systems.

3.3 Steckerbelegung

In diesem Abschnitt sind die Steckerbelegungen der Frontplattenstecker unddes Backplane-Verbinders zum ES1303.1 System beschrieben.

3.3.1 Steckverbinder Analog-Eingänge

Abb. 3-9 Analog-Eingänge: Lemo-Steckverbinder 8-polig (ECB.1B.308.NLV)

123

45

6 78

8217

3456

Hardware

Buchse „A“

Buchse „B“

Buchse „C“

Pin Signal

1 Kanal 1 +

2 Kanal 1 –

3 Kanal 2 +

4 Kanal 2 –

5 Kanal 3 +

6 Kanal 3 –

7 Kanal 4 +

8 Kanal 4 –

Pin Signal

1 Kanal 5 +

2 Kanal 5 –

3 Kanal 6 +

4 Kanal 6 –

5 Kanal 7 +

6 Kanal 7 –

7 Kanal 8 +

8 Kanal 8 –

Pin Signal

1 Kanal 9 +

2 Kanal 9 –

3 Kanal 10 +

4 Kanal 10 –

5 Kanal 11 +

Hardware 21

22

Buchse „D“

3.3.2 Steckverbinder Trigger-Eingänge

Abb. 3-10 Triggereingang: Lemo-Steckverbinder 4-polig (EPG.1B.304.HLN)

6 Kanal 11 –

7 Kanal 12 +

8 Kanal 12 –

Pin Signal

1 Kanal 13 +

2 Kanal 13 –

3 Kanal 14 +

4 Kanal 14 –

5 Kanal 15 +

6 Kanal 15 –

7 Kanal 16 +

8 Kanal 16 –

Pin Signal

1 Trigger 1

2 GND (Trigger 1)

3 Trigger 2

4 GND (Trigger 2)

Pin Signal

1

4

2

3

1

4

2

3

Hardware

3.3.3 Backplane-Verbinder

Die nachfolgende Tabelle zeigt die Belegung des 160-poligen Backplane-Ver-binders. Die mit „/“ gekennzeichneten Signale sind low-aktiv.

Pin Reihe Z Reihe A Reihe B Reihe C Reihe D

1 offen D00 /BBSY D08 offen

2 VME64 D01 /BCLR D09 offen

3 offen D02 /ACFAIL D10 offen

4 GND D03 /BG0IN D11 offen

5 offen D04 /BG0OUT D12 offen


7 offen D06 /BG1OUT D14 offen


9 offen GND /BG2OUT GND offen

10 GND SYSCLK /BG3IN /SYSFAIL offen

11 offen GND /BG3OUT /BERR offen

12 GND /DS1 /BR0 /SysReset offen

13 offen /DS0 /BR1 /LWORD offen

14 GND /WRITE /BR2 AM5 offen

15 offen GND /BR3 A23 offen

16 GND /DTACK AM0 A22 offen

17 offen GND AM1 A21 offen

18 GND /AS AM2 A20 offen

19 offen GND AM3 A19 offen

20 GND /IACK GND A18 offen

21 offen /IACKIN res. A17 offen

22 GND /IACKOUT res. A16 offen

23 offen AM4 GND A15 offen

24 GND A07 /IRQ7 A14 offen

25 offen A06 /IRQ6 A13 offen





Hardware 23

24

3.3.4 Satellitenboxen

Zum Anschluss der Satellitenboxen an die ES1303.1 wird ein spezielles Kabelbenötigt, das die Signale optimal vor Störeinflüssen schützt (verdrillte Leitun-gen und Doppelabschirmung).

Abb. 3-11 Kabel CBV200-1/3/5(2x Lemo-Steckverbinder FGB.1B.308.CLAD)

Die Ausführungen des obigen Kabels und deren Bestellnummern können derfolgenden Tabelle entnommen werden:

Die Satellitenbox ist in zwei verschiedenen Ausführungen erhältlich:

1. Satellitenbox mit BNC-Anschlüssen für die Kontaktierung von Sensoren, die über BNC-Anschlüsse verfügen.

2. Satellitenbox mit Lemo-Steckverbindern für erhöhte Störsicherheit.

Mit Hilfe der Lemo-Steckerverbinder können die Sensorsignale abgehend von der Satellitenbox bis hin zum Sensor geschirmt verlegt werden. Hierfür ist das Kabel CBAV180-x vorgesehen.

Alternativ zu den Satellitenboxen kann zum Verbinden der Sensoren auch dasKabel CBAV210-x verwendet werden. Dieses wird direkt an die ES1303.1angeschlossen und ist mit BNC-Anschlüssen ausgestattet.


31 offen -12 V +5 V Stby +12 V offen

32 GND +5 V +5 V +5 V offen

Bezeichnung Länge Bestellnummer

CBV200-1 1m F-00K-102-878

CBV200-3 3m F-00K-102-879

CBV200-5 5m F-00K-102-880

Pin Reihe Z Reihe A Reihe B Reihe C Reihe D

Hardware

Abb. 3-12 Kabel CBAV210-2(1x Lemo FGB.1B.308.CLAD auf 4x BNC)

Abb. 3-13 ES1370.1 - Satellitenbox mit Lemo-Steckverbindern


CBAV210-2 2m F-00K-102-875

Bezeichnung Bestellnummer

ES1370.1 F-00K-102-884

F 00K 102 875

ES1370.1

4

3

2

1

Hardware 25

26

Abb. 3-14 ES1371.1 - Satellitenbox mit BNC-Anschlüssen

3.3.5 Trigger

Die Triggersignale können mit dem Kabel CBAV220-x in die ES1303.1 einge-speist werden.

Abb. 3-15 Kabel CBAV220-x(1x Lemo FGG.1B.304.CLAD auf 2x BNC)

Die Ausführungen des obigen Kabels und deren Bestellnummern können derfolgenden Tabelle entnommen werden:

Bezeichnung Bestellnummer

ES1371.1 F-00K-102-885


CBAV220-2 2m F-00K-102-876

CBAV220-3 3m F-00K-102-877

ES1371.1

4

3

2

1

F 00K ___ ___

Hardware

3.4 Technische Daten

Triggereingänge

Analogeingänge

Analoge Signalaufbereitung

Analog-Digital-Wandler

TTL-kompatibel

Überspannungsschutz ±80 V

Verpolschutz

Eingangsimpedanz differentiell 2MΩ

Überspannungsschutz ±80 V

Signalquelle 16 Eingangskanäle (differentiell)

Eingangsspannungsbereiche -10 V ... +10 V-60 V ... +60 V

Eingangstiefpassfilter a) Anti-Aliasing-Filter (8. Ordnung):3 dB-Grenzfrequenz: 9 kHz

b) Einfacher Tiefpass (1. Ordnung):3 dB-Grenzfrequenz: 225 kHz

Hinweis

Die Grenzfrequenz der Eingangskanäle wird durch die Impedanzwandler am Ein-gang und das Eingangstiefpassfilter bestimmt und beträgt 80 kHz.

Auflösung 16 Bit

Linearität 1 LSB

Wandlungszeit 2 μs

Abtastrate max. 100 kHz

Hardware 27

28

Stromversorgung

Umgebungsbedingungen

Steckverbinder

Physikalische Abmessungen

ES1303.1 Einschubkarte +5 V DC, ±5 %, ca. 1 A

Umgebungstemperatur im Betrieb -40 °C bis +85 °C

Lagertemperatur -55 °C bis +85 °C

Relative Luftfeuchte 0 bis 95 %, nicht kondensierend

Backplane 96 pol. DIN 41612 C

Frontplatte 4x Lemo 8-polig + 1x Lemo 4-polig

Leiterplatte 100 x 160 mm²

Frontplatte Höhe: 3 HEBreite: 4 TE (20,3 mm)

Hardware

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Tabellenverzeichnis
Tab. 3-1 Timing und Schaltverzögerung im Modus I.............................................. 13Tab. 3-2 Timing und Schaltverzögerung im Modus II ............................................. 15Tab. 3-3 Timing und Schaltverzögerung im Modus III ............................................ 16Tab. 3-4 Timing und Schaltverzögerung im Modus IV ........................................... 17Tab. 3-5 Timing und Schaltverzögerung im Modus V ............................................ 18
Tabellenverzeichnis 31

32
Tabellenverzeichnis

Abbildungsverzeichnis
Abb. 1-1 Frontblende .............................................................................................. 6Abb. 1-2 ES1303.1 Blockdiagramm ......................................................................... 7Abb. 3-1 Prinzipschaltbild einer einzelnen Eingangsstufe (i=1..16).......................... 11Abb. 3-2 Filtercharakteristik des Anti-Aliasing-Filters .............................................. 12Abb. 3-3 Timing und Schaltverzögerung im Modus I ............................................. 13Abb. 3-4 Timing und Schaltverzögerung im Modus II ............................................. 14Abb. 3-5 Timing und Schaltverzögerung im Modus III ........................................... 16Abb. 3-6 Timing und Schaltverzögerung im Modus IV .......................................... 17Abb. 3-7 Timing und Schaltverzögerung im Modus V ............................................ 18Abb. 3-8 Lage der LEDs auf der ES1303.1-Frontplatte............................................ 19Abb. 3-9 Analog-Eingänge: Lemo-Steckverbinder 8-polig (ECB.1B.308.NLV) .......... 20Abb. 3-10 Triggereingang: Lemo-Steckverbinder 4-polig (EPG.1B.304.HLN) ............. 22Abb. 3-11 Kabel CBV200-1/3/5
(2x Lemo-Steckverbinder FGB.1B.308.CLAD) ........................................... 24Abb. 3-12 Kabel CBAV210-2

(1x Lemo FGB.1B.308.CLAD auf 4x BNC) ................................................ 25Abb. 3-13 ES1370.1 - Satellitenbox mit Lemo-Steckverbindern ................................ 25Abb. 3-14 ES1371.1 - Satellitenbox mit BNC-Anschlüssen........................................ 26Abb. 3-15 Kabel CBAV220-x

(1x Lemo FGG.1B.304.CLAD auf 2x BNC)................................................ 26

Abbildungsverzeichnis 33

34
Abbildungsverzeichnis

Index
AAbmessungen 28Analog-Digital-Wandler 11, 27Analoge Signalaufbereitung 27Analogeingänge 27Anti-Aliasing Filter 10ASCET-SD 8
BBlockdiagramm 7

EEingangskanäle 11Eingangsspannungsbereich 10Eingangsstufe,Prinzipschaltbild 11Einsatzgebiete 6ETAS Kontaktinformation 29

FFiltercharakteristik 12Firmware-Aktualisierung 9Frontplatte 6

Funktionen 5Funktionsbeschreibung 10

IInbetriebnahme 9INCA 8

KKonfiguration 20

LLEDs 19

PPhysikalische Abmessungen 28

SSatellitenbox 9Signalaufbereitung 27Signalkonditionierung 10Software-Unterstützung 8

Index 35

36

SteckerbelegungAnalog-Eingänge 20Backplane-Verbinder 23Trigger-Eingänge 22

Steckplatz 9Steckverbinder 28Stromversorgung 28

TTechnische Daten 27Trigger-Betriebsarten 12Triggereingänge 12, 27Triggerkabel 26

UUmgebungsbedingungen 28

VVME-Bus-Adresse 20VME-Bus-Interface 19

Index

es1303.1 a/d board benutzerhandbuch - etas.com · einleitung 5 1 einleitung in diesem abschnitt...

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