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右は等価回路です。入力バッファは、LVTTL/TTL規格ですが、プルアップ抵抗により無電圧接点(オープンコレクタやリレー)に対応します。更に交換可能なプルダウン抵抗(47KΩ)により電圧を一定比率で減衰させ、24V、12Vなどの高電圧入力機器に対応します。ダイオードは過入力保護ダイオードです。
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点数
入力形式
ロジック回路入力規格
サンプリング周波数
内部プルアップ
内部プルダウン
バッファトリガエンジン
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:16チャンネル
:CMOS/LVCMOS/TTL/LVTTLレベル(電圧正論理)、無電圧接点(電流負論理)
:LVTTL(但し入力の10kΩと変更可能な47kΩにより任意に設定可能)
:A/D のサンプリング周波数でサンプリング
:10KΩ/5V
:47KΩ
:連動可能 |
[スレッシュホールドレベル]
ダイオード前に直列に挿入された10kΩと、プルダウン抵抗rd により、入力電圧は減衰します。rd の値を変更することで入力バッファ前の電圧が大きく変化します。入力バッファはHigh1.7V 以上、Low0.7V 以下の閾値を持っているので、rd の値を、この閾値をクリアできるように設定すれば、様々な信号レベルに対応できます。信号源の出力インピーダンスを考慮した上で、入力バッファに印
加される電圧VL を算出すると以下の式になります。
VL = (((Vin * rIn) / (rIn + ro)) + ((5V * rNode) / (10kΩ + rNode)))* a; (式1)
Vin = 入力電圧
ro = ドライバ(信号源)の出力抵抗(インピーダンス)
rd = プルダウン抵抗。
rIn = (10KΩ*(10KΩ+rd)) / (20KΩ+rd)
rNode = (ro*(10KΩ+rd)) / (ro+10KΩ+rd)
a = rd / (rd+10KΩ)
[実際の計算]
上記の計算式は複雑ですが、計算アシスト用のエクセルファイルを用意していますので、出力インピーダンス、rd、入力電圧を入れれば、
簡単に結果を確認できます。機器によってはHIGH 電圧時の出力インピーダンスと、LOW 電圧時の出力インピーダンスが異なるものも多いので、計算アシスト用のエクセルファイルにおいて、これらのパラメタはHIGH,LOW で独立して設定できます。

[LVTTL,TTL,CMOS,LVCMOS との接続]
LVTTL,TTL,CMOS,LVCMOS などのロジックレベルは、信号源の出力インピーダンスが低ければ(通常はバッファされている)殆どの場合、rd=47KΩのデフォルト値で動作します。
[無電圧接点入力/シンク型信号源]
無電圧接点である、リレー、オープンコレクタ、オープンドレインの場合、エクセルシートのro(High)をハイインピーダンス(10000KΩ等)、
ro(Low)をオン抵抗などの残留抵抗(400Ω等)、Vin(High)を0V、Vin(Low)にトランジシタの飽和電圧等を入れます(0.65V)。
リレーであればro(Low)やVin(Low)は実質ゼロでかまいません。殆どの場合、rd=47KΩのデフォルト値で動作します。Vin(Low)の
大きな(飽和電圧の大きな)機器ではLow の認識ができなくなるので注意してください。
[無電圧接点入力/ソース型信号源]
欧州などで使用される、PNP トランジスタやP チャンネルMOS-FET によるソース型の無電圧接点にも対応します。エクセルシートの
ro(High)がオン抵抗などの残留抵抗(400Ω等)、ro(Low)はハイインピーダンス(10000KΩ等)、Vin(High)は信号源電圧24V
等、Vin(Low)は0V を入れます。24V 機器であれば、殆どの場合rd=2.2KΩで動作します。
[高電圧入力24V/12V]
電磁流量計など一部のFA 機器は、High 電圧が24V である一方、オン抵抗の高い出力素子を使っているせいか、Low 電位が2〜
3V 程度になるものがあります。このような場合、rd を小さめにすることで、正しく動作させることができます。
Vin(High)24V、Vin(Low)3V 以下、出力インピーダンス2KΩ以下の場合、rd=2.2KΩが最適です。
[抵抗rd の交換]
デジタル入力回路のプルダウン抵抗rdはDI0-7とDI8-15の2グループに分けてあり、異なる入力規格を混在させることが可能です。ボードにおける抵抗アレイの部品番号は、DI0-7はRM6、DI8-15はRM7になります。抵抗アレイは一般的な8素子9ピン型2.54mmピッチのものです。1pin方向がありますので、実装方向にご注意ください。
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デジタル出力 |
右は等価回路です。NPNダーリントン構成のドライバに10KΩのプルアップを組み合わせています。10KΩプルアップ抵抗はソケットで取り外せるので、取り外した場合、シンク型電流出力になり、プルアップ抵抗を実装した場合、負論理電圧出力になります。
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点数
規格 サンプリング周波数
バッファトリガエンジン
プルアップ抵抗
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:16チャンネル
:LVTTL/TTL/LVCMOS/CMOS(電圧負論理)/シンク型電流出力
:D/A
のサンプリング周波数でサンプリング
:連動可能
:RM4〜5(10KΩ)を8
素子単位でソケット実装
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[ドライバトランジスタ]
ドライバトランジスタは東芝TD62083AFを使用しています。このデバイスにはリレーなどの逆起電力から素子を保護のためのダイオードが内蔵されていますが、このダイオードは未接続(TD62083AFの10pin開放)です。ダイオードを何らかの電圧に接続すると、それ以上の電圧を使用出来なくなる為です。これによりADXU42-1K-Ethernetをオープンコレクタで使う場合、各チャンネル毎に異なる負荷電圧を使用することができます。但しチャンネル絶縁ではないので、グラウンドは共通にする必要があります。また逆起電力が発生する素子(モータ、リレー、電球などの誘導性負荷)を接続する場合には、外付けの逆起電力吸収ダイオードを接続してください。
[出力抵抗の交換]
デフォルトで、デジタル出力はTD62083AFオープンコレクタ回路に3.3Vプルアップ抵抗アレイを装備することで電圧出力になっています。このプルアップ抵抗アレイはソケット式で取り外す事が可能です。抵抗アレイはDO0-7とDO8-15の2グループに分けてあり、オープンコレクタと電圧出力を混在させることが可能です。ボードにおける抵抗アレイの部品番号は、DO0-7はRM4、DO8-15はRM5になります。

[出力抵抗値の変更]
RM4,RM5に実装される抵抗アレイはデフォルトで10KΩですが、より小さい抵抗とすることで、高速応答にすることが可能です。但しLow電圧が上昇し、プルアップ抵抗の電力損失が増大するので330Ω程度が限界です。(Low電圧は接続する機器で正しく認識されるか十分に検証してください)
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アナログ入力 |
右は等価回路です。スイッチS1A,S1Bはは8:1の入力チャンネルマルチプレクサで、これより左にある回路は8回路実装されます。S2と47Ωは4-20mA用の負荷抵抗と基板裏に実装されたディップスイッチです。各入力毎に大容量のローパスフィルタ(150Ω+0.22uF)が実装され、入力信号雑音やサージ電圧に強い設計です。アンプ部分は超高精度オペアンプ(0.3uV/℃)と、薄膜精密抵抗(5ppm/℃)が使用され、1倍〜1000倍の可変利得増幅を行います。
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点数
A/D
コンバータ
入力レンジ
入力インピーダンス
温度精度
S/N
比
高調波歪率
バッファトリガエンジン |
:8
チャンネル
:14Bit 1KSPS
:±10V,±1V,±100mV,±10mV,4-20mA(500Ω),4-20mA(350Ω),4-20mA(47Ω)
:熱電対(K,J,E,T,R,S,N,B)、白金測温抵抗体(JPt100,Pt100,定電流駆動)
:10MΩ (4-20mA 負荷抵抗Off の場合(初期設定))
:47Ω (4-20mA 負荷抵抗On の場合)
:±10mV レンジオフセット温度係数±110.7ppm/℃、ゲイン温度係数±42.1ppm/℃
:±100mV レンジオフセット温度係数± 81.6ppm/℃、ゲイン温度係数±42.1ppm/℃
:±1V レンジオフセット温度係数± 80.4ppm/℃、ゲイン温度係数±42.1ppm/℃
:±10V レンジオフセット温度係数± 80.1ppm/℃、ゲイン温度係数±42.1ppm/℃ :(オートゼロ未使用)
:84.4dB (±10V レンジ、218SPS、デジタルフィルタあり、入力ショート) :78.2dB (±10V レンジ、212SPS、デジタルフィルタなし、入力ショート)
:THD2=-58.8dB,THD3=-68.7dB(5Hz±7V,±10Vレンジ,218SPS,デジタルフィルタあり)
:THD2=-55.2dB,THD3=-68.7dB(5Hz±7V,±10Vレンジ,212SPS,デジタルフィルタなし)
:連動可能 |
[規格外の電流入力]
4-20mA
以外の電流入力であっても、電流-電圧変換抵抗を実装することで、電圧入力とみなせば様々な電流入力に対応できます。(※1
最適な抵抗値は、信号源機器によって異なります)
抵抗の消費電力が大きい場合、熱で抵抗値が変化して、誤差要因となりますので、高精度の抵抗を選択する必要があります。電流が100mA
以下であればADR42D
のオンボードの47Ωを(SW1〜SW8
でON
して)使って、電圧に変換することも可能です。
[豊富な機能]]
スケーリング:指定の電圧レンジを、別の物理定数に変換することができます。
3次リニアライザ:非直線性の強い熱電対や白金測温抵抗体のリニアリティを
改善します。
バーンアウト検出:熱電対や4-20mA 信号源などの入力が外れたことを示すバーンアウト検出機能を持ちます。
電流出力:2mA のプログラマブル電流源を持ち、白金測温抵抗体などの抵抗変化センサを駆動出来ます。
アラーム:オーバー/アンダー/インレンジ/アウトレンジのアラームを使うことが出来ます。
校正:オフセットゼロ、ゲイン(スパン)の校正が可能です。
オートゼロ:運用中のオフセットゼロ校正が可能です。
[オンボード47Ω抵抗のスイッチ]
写真のようにスイッチは基板裏面にあり、1チャンネル
づつON/OFF
可能です。AI0〜AI7
がSW1〜SW8
に対応します。SL
と書いている側がOFF、●のマークのある側がON
です。:4-20mA
以外にON
にたまま誤って10V
などを印加するとと、過剰電流が流れますのでご注意ください。
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アナログ出力 |
右は等価回路です。超高精度オペアンプ(0.3uV/℃)と、薄膜精密抵抗(5ppm/℃)が使用され、4次のアクティブフィルタとゲイン・オフセット微調整、増幅、バッファを一体型とした合理的な回路です。出力の200Ωはフィルタと短絡保護を兼ねます。
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点数
D/A
コンバータ
出力レンジ
出力インピーダンス
周波数特性
対温度精度
S/N
比
バッファトリガエンジン |
:2
チャンネル
:16Bit1KSPS
:+10V
:200Ω
:14.5Hz-3dB
:ゼロ±81.8ppm/℃、ゲイン±52.5ppm/℃
:90.9dB
:AO0のみ連動可能
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チャタリングキャンセラ(デジタル入力) |
スイッチやメカニカルリレーではON/OFF切り替え時の瞬間にチャタリングが生じる可能性があります。(切り替えの瞬間、非常に短い周期でON-OFF-ON-OFFを繰り返しながら状態が遷移していくこと) これによりカウンターが飛んだりする誤動作が考えられます。本製品は、チャタリングを防止するチャタリングキャンセラーを内蔵しています。チャタリングキャンセラーにより応答速度は低下するので、OFFにすることができます。高速のパルス信号を計測したい場合にはチャタリングキャンセラーをOFFとしてください。 チャタリングキャンセル時間:約15usec(本機能をonにすると、応答性は悪くなります) 
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デジタルフィルタ(アナログ入力) |

アナログ入力には、A/D変換後、デジタルフィルタを通過させることが可能です。デジタルフィルタはチャンネルシーケンサーを使用の有無にかかわらず、4次FIR移動平均方式です。フィルタをONにするとサンプリング周波数が1/4になるのでご注意ください。
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