Desain dan produksi papan isolasi RS232 penggerak keluaran 24 volt untuk produsen gauge dan sistem pengukuran benda kerja
Papan isolasi IDB9 dirancang dan diproduksi untuk produsen gauge dan sistem pengukuran benda kerja. Papan ini memungkinkan komputer mengaktifkan atau menonaktifkan 5 kanal keluaran 24 volt melalui port RS232. Kami merancang rangkaiannya pada 2016, dan pelanggan memesan ulang papan yang sama dalam beberapa batch selama 2018–2022.
- Industri
- Manufaktur umum
- Tahun
- 2016–2022
- lingkup pekerjaan
- Desain rangkaian dan PCB, serta produksi papan Isolate Board IP DB9 (IDB9) dalam bentuk lot sesuai pesanan. Spesifikasi menurut dokumen produk: tegangan suplai 5 volt, menerima perintah melalui RS232 (DB9), 1 kanal input, 5 kanal output digital masing-masing 24–26 volt, arus pengenal tidak lebih dari 3 ampere per kanal (arus penggunaan aktual bergantung pada catu daya), pengabelan dengan terminal sekrup (Terminal Block), ukuran papan 89 x 57.5 x 15 mm.
Ringkasan
- Papan isolasi sinyal (Isolation Board) model IDB9 adalah papan yang kami rancang untuk produsen gauge dan sistem pengukuran benda kerja pada tahun 2016, agar komputer dapat menghidupkan dan mematikan 5 kanal output 24 volt melalui port RS232 (konektor DB9).
- Sinyal perintah dari komputer melewati optocoupler sebelum mencapai MOSFET yang menggerakkan output, sedangkan daya 24–26 volt berasal dari rangkaian konverter DC-DC pada papan yang menerima tegangan suplai 5 volt.
- Dokumen produk menyebutkan arus pengenal tidak lebih dari 3 ampere per kanal, dan menyatakan bahwa arus penggunaan aktual bergantung pada catu daya.
- Pelanggan memesan ulang papan model yang sama dalam beberapa lot: pesanan pembelian tahun 2018 berjumlah 10 set, ringkasan proyek tahun 2020 mencatat pengiriman lengkap 22 set, dan lot yang dikirim pada November 2022 berjumlah 10 set (tidak dijumlahkan menjadi satu total).
Permasalahan di lapangan
Pelanggan ingin komputer dapat menghidupkan dan mematikan perangkat bertegangan 24 volt. Contoh dalam dokumen produk adalah lampu indikator saat benda kerja yang diukur tidak lolos. Port RS232 komputer tidak dapat memasok daya pada tingkat ini sendiri, sehingga diperlukan papan perantara yang menerima perintah lalu menggerakkan output.
Apa yang kami lakukan
Kami merancang rangkaian dan papan sirkuit cetak (PCB) untuk papan Isolate Board IP DB9 (IDB9) pada tahun 2016. Komputer mengirim perintah melalui konektor DB9, sinyal melewati optocoupler, lalu MOSFET menghidupkan dan mematikan 5 kanal output yang menggunakan daya 24–26 volt dari rangkaian konverter DC-DC pada papan. Setelah itu, kami memproduksi papan dalam bentuk lot sesuai pesanan.
- KomputerMengirim perintah melalui RS232 (DB9)
- Optocoupler pada papan IDB9Sinyal perintah melewatinya sebelum mencapai rangkaian penggerak
- MOSFET menggerakkan 5 kanal outputDaya 24–26 volt dari rangkaian DC-DC
- Lampu indikator / perangkat tujuanTerhubung melalui Terminal Block
Hasil
Pelanggan memesan ulang papan model yang sama dalam beberapa lot. Pesanan pembelian tahun 2018 berjumlah 10 set, dan ringkasan proyek tahun 2020 mencatat pengiriman lengkap 22 set. Lot yang dikirim pada November 2022 berjumlah 10 set, dan kuitansi untuk seluruh 10 set diterbitkan pada Desember 2022.
Latar belakang permasalahan
Tantangan dalam kasus ini adalah membuat komputer dapat mengendalikan perangkat bertegangan 24 volt langsung dari program. Pelanggan adalah produsen gauge dan sistem pengukuran benda kerja. Contoh penggunaan dalam dokumen produk papan ini adalah mengendalikan lampu indikator saat benda kerja yang diukur tidak lolos.
Banyak mesin pengukur atau mesin inspeksi benda kerja menggunakan komputer untuk menentukan hasil, tetapi hasil tersebut harus keluar dalam bentuk yang langsung dapat dilihat operator, misalnya lampu indikator. Perangkat ini umumnya menggunakan daya 24 volt, yang tidak dapat dipasok sendiri oleh port RS232 komputer, sehingga diperlukan papan perantara yang menerima perintah lalu menggerakkan output.
Persyaratan dan batasan
Persyaratan papan berasal dari dokumen produk. Papan menerima perintah melalui RS232 dan menggunakan satu tegangan suplai 5 volt, lalu menghasilkan daya 24–26 volt sendiri di papan. Spesifikasinya sebagai berikut.
Spesifikasi papan IDB9 menurut dokumen produk
| Fitur | Nilai |
|---|---|
| Tegangan suplai papan | 5 volt |
| Jalur penerimaan perintah | RS232 melalui konektor DB9 |
| Input | 1 kanal |
| Output digital | 5 kanal, masing-masing 24–26 volt |
| Arus pengenal per kanal | Tidak lebih dari 3 ampere (arus penggunaan aktual bergantung pada catu daya) |
| Pengabelan output | Terminal sekrup (Terminal Block) |
| Ukuran papan | 89 x 57.5 x 15 mm |
Keterbatasan yang perlu diketahui adalah soal arus. Nilai 3 ampere adalah arus pengenal per kanal menurut dokumen produk, sedangkan arus yang dapat digunakan secara aktual saat beberapa kanal dihidupkan bersamaan bergantung pada catu daya. Sebelum menggunakan beberapa kanal secara bersamaan, beban total harus diperiksa terhadap catu daya.
Bagaimana papan IDB9 menerima perintah dari komputer lalu mengendalikan daya 24 volt?
Papan IDB9 menerima perintah dari komputer melalui port RS232, meneruskan sinyal perintah melalui optocoupler, lalu MOSFET menghidupkan dan mematikan setiap kanal output. Daya 24–26 volt untuk output berasal dari rangkaian konverter DC-DC pada papan. Dengan demikian, komputer hanya mengirim perintah dan tidak perlu memasok daya ke perangkat sendiri.
- 1
Komputer mengirim perintah melalui RS232
Komputer terhubung ke papan dengan kabel melalui konektor DB9, yaitu port serial RS232 yang umum ditemukan pada komputer industri.
- 2
Sinyal perintah melewati optocoupler
Sinyal perintah melewati optocoupler (chip yang mengirimkan sinyal antarrangkaian menggunakan cahaya) sebelum mencapai rangkaian penggerak output.
- 3
MOSFET menghidupkan dan mematikan 5 kanal output
Setiap MOSFET (sakelar elektronik tanpa kontak mekanis) mengendalikan satu kanal output.
- 4
Rangkaian DC-DC menghasilkan daya 24–26 volt di papan
Papan menggunakan tegangan suplai 5 volt, lalu rangkaian konverter DC-DC pada papan menaikkan tegangan menjadi 24–26 volt untuk output.
- 5
Sambungkan kabel perangkat ke terminal sekrup
Kabel lampu indikator atau perangkat tujuan terhubung ke terminal sekrup (Terminal Block) di tepi papan, sehingga kabel dapat dilepas dan diganti tanpa penyolderan.
Papan perantara seperti ini membagi tugas dengan jelas. Program di komputer hanya mengirim perintah melalui port komunikasi, sedangkan penyediaan daya untuk perangkat berada pada rangkaian penggerak di papan. Papan dengan spesifikasi yang sama juga dapat dipesan dalam bentuk lot, alih-alih merakit rangkaian sendiri di lokasi satu per satu untuk setiap mesin.
Apa itu optocoupler?
Optocoupler (atau Photocoupler) adalah chip yang memuat LED dan penerima cahaya dalam satu komponen. Satu sisi mengubah sinyal listrik menjadi cahaya, sisi lainnya menerima cahaya lalu mengubahnya kembali menjadi sinyal listrik. Dengan demikian, sinyal berpindah dari satu rangkaian ke rangkaian lain melalui cahaya di dalam chip. Adapun apakah seluruh sistem memisahkan ground atau tidak, hal itu bergantung pada desain rangkaian di sekitarnya, termasuk rangkaian catu daya.
Hasil serah terima
Yang kami serahkan adalah papan IDB9 sesuai jumlah dalam pesanan setiap lot. Papan diproduksi dari desain rangkaian dan papan sirkuit cetak (PCB) yang kami rancang pada tahun 2016.
Kami juga menyusun dokumen produk untuk papan ini. Dokumen tersebut mencantumkan spesifikasi pada tabel di atas dan memberikan contoh penggunaan untuk mengendalikan lampu indikator.
Bagaimana pelanggan memesan ulang papan model ini?
Pelanggan memesan ulang papan IDB9 dengan desain yang sama dalam bentuk lot, dengan dokumen pesanan atau pengiriman pada tahun 2018, tahun 2020, dan tahun 2022, tanpa perlu desain ulang. Urutan menurut dokumen adalah sebagai berikut.
- Tahun 2016: kami merancang rangkaian dan PCB papan IDB9
- Tahun 2018: pesanan pembelian 10 set papan
- Tahun 2020: ringkasan proyek mencatat pengiriman lengkap 22 set
- Tahun 2022: pelanggan memesan lagi; lot yang dikirim pada bulan November berjumlah 10 set
Dokumen tidak menyebutkan apakah jumlah pada setiap periode saling tumpang tindih atau tidak, sehingga kami tidak menjumlahkan angka-angka tersebut menjadi satu total.
Hasil yang dapat dikonfirmasi dari pesanan dan pengiriman
Hasil yang dapat dikonfirmasi dari kasus ini adalah pemesanan ulang. Produsen gauge dan sistem pengukuran benda kerja ini memesan ulang papan IDB9 model yang sama dari tahun 2018 hingga tahun 2022.
Kami mengirim 10 set papan IDB9 pada November 2022 dan menerbitkan kuitansi untuk seluruh 10 set pada Desember 2022. Kasus ini tidak memiliki data hasil penggunaan papan pada mesin pelanggan, sehingga kami hanya melaporkan pesanan dan pengiriman yang terdokumentasi.
Pelajaran yang kita dapatkan
Pekerjaan ini memberikan 3 prinsip untuk desain papan yang menerima perintah dari komputer lalu menggerakkan perangkat pada mesin.
- Keberadaan optocoupler pada papan belum berarti seluruh sistem memisahkan ground. Jika pekerjaan memerlukan pemisahan ground atau perlindungan terhadap lonjakan listrik, hal itu harus ditulis sebagai persyaratan sejak awal, dan jalur sinyal serta rangkaian catu daya harus diperiksa.
- Arus pengenal per kanal dan kapasitas daya catu daya adalah dua nilai yang berbeda. Dokumen produk harus memisahkan kedua nilai ini dengan jelas, dan beban aktual harus diperiksa saat beberapa kanal dihidupkan bersamaan.
- Untuk papan yang dipesan ulang oleh pelanggan, desain rangkaian, daftar komponen, dan dokumen produk harus disimpan sebagai satu set. Dalam pekerjaan ini, papan model yang dirancang pada tahun 2016 dipesan ulang oleh pelanggan hingga tahun 2022.
Cara menerapkan pendekatan ini pada pekerjaan Anda
Jika komputer atau program Anda perlu mengendalikan lampu indikator atau perangkat 24 volt, Anda dapat menggunakan pendekatan yang sama dengan kasus ini, yaitu komputer mengirim perintah dan papan perantara bertugas menggerakkan output. Bagian yang perlu disesuaikan bergantung pada jalur perintah, jumlah kanal, dan beban aktual perangkat tujuan.
Bagian yang dapat digunakan kembali dan bagian yang perlu disesuaikan
| Bagian papan | Dalam kasus ini | Perlu disesuaikan ketika |
|---|---|---|
| Jalur penerimaan perintah | RS232 melalui konektor DB9 | Jika pengendali Anda tidak memiliki port RS232 atau menggunakan jalur komunikasi lain, bagian penerima perintah harus dirancang ulang |
| Jumlah kanal output | 5 kanal | Jika memerlukan jumlah kanal yang berbeda, desain rangkaian dan ukuran papan harus disesuaikan |
| Tegangan dan arus | 24–26 volt dari rangkaian DC-DC pada papan | Jika perangkat tujuan menggunakan tegangan lain, atau menarik arus tinggi saat beberapa kanal dihidupkan bersamaan, catu daya dan rangkaian penggerak harus diperiksa ulang |
| Pemisahan ground | Sinyal perintah melewati optocoupler sebelum mencapai rangkaian penggerak | Jika pekerjaan Anda memerlukan pemisahan ground antara sisi komputer dan sisi perangkat, hal itu harus ditetapkan sebagai persyaratan dan rangkaian catu daya harus dirancang untuk mendukungnya |
| Produksi | Diproduksi dalam bentuk lot sesuai pesanan dari desain yang sama | Jika memerlukan papan dalam jumlah besar, atau harus dipasang di dalam kabinet berukuran terbatas, ukuran dan posisi pemasangan harus disepakati terlebih dahulu |
- Rangkum jumlah kanal output, tegangan, dan arus yang benar-benar digunakan perangkat tujuan, termasuk jumlah kanal yang harus dihidupkan bersamaan.
- Tentukan jalur yang akan digunakan komputer atau pengendali untuk memberi perintah, serta format perintah yang akan dikirim program.
- Sampaikan sumber tegangan suplai papan, ukuran yang dapat dipasang, dan posisi pemasangan di dalam kabinet atau badan mesin.
- Perkirakan jumlah per lot dan rencana pemesanan ulang, agar desain rangkaian dan daftar komponen dapat disimpan untuk lot berikutnya.
Baca selengkapnya
- Studi kasus sistem kontrol slide dengan PLC untuk mesin pengukur benda kerja
- InSensor: perangkat pengumpul data dari sensor dengan X1 Board di dalamnya
- Layanan konsultasi dan perancangan sistem AI / IoT
- Layanan pengembangan sistem khusus
- Artikel: papan isolasi sinyal I/O jenis lain (mikrokontroler + solid-state relay), bukan papan IDB9
Gambar sistem dan cara kerjanya
Teknologi yang digunakan
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Apa saja yang dapat dilakukan papan IDB9?
Papan IDB9 menerima perintah dari komputer melalui port RS232 (konektor DB9), lalu menghidupkan dan mematikan 5 kanal output digital, masing-masing 24–26 volt. Papan ini digunakan untuk mengendalikan lampu indikator, misalnya lampu yang menunjukkan bahwa benda kerja yang diukur tidak lolos, atau perangkat tujuan lain yang menggunakan daya pada tingkat ini. Dokumen produk menyebutkan arus pengenal tidak lebih dari 3 ampere per kanal, sedangkan arus yang dapat digunakan secara aktual pada beberapa kanal sekaligus bergantung pada catu daya. Sebaiknya sampaikan beban aktual kepada kami untuk diperiksa terlebih dahulu.
Apakah papan ini dapat memisahkan ground atau melindungi komputer dari lonjakan listrik?
Dokumen papan ini tidak menyebutkan pemisahan ground atau perlindungan terhadap lonjakan listrik. Yang dapat dikonfirmasi adalah sinyal perintah dari komputer melewati optocoupler sebelum mencapai rangkaian penggerak output. Jika pekerjaan Anda memerlukan pemisahan ground antara sisi komputer dan sisi perangkat, atau perlindungan terhadap lonjakan listrik, sebaiknya sampaikan sebagai persyaratan sejak tahap desain.
Apakah dapat dipesan ulang dengan spesifikasi yang sama?
Ya, dapat. Dalam kasus ini, pelanggan memesan ulang papan model yang sama dalam beberapa lot, mulai dari pesanan pembelian tahun 2018 hingga lot yang dikirim pada tahun 2022.
Apakah jumlah kanal, tegangan, atau port perintah yang berbeda dari ini dapat dibuat?
Kebutuhannya perlu ditinjau terlebih dahulu. Kami perlu mengetahui jumlah kanal, tegangan dan arus perangkat tujuan, serta jalur yang digunakan pengontrol untuk memberi perintah, barulah kami dapat menyampaikan apakah desain yang ada dapat disesuaikan atau perlu dirancang baru.
Berapa harga dan durasi produksinya?
Tidak ada harga standar. Harga dan waktu bergantung pada spesifikasi dan jumlah per lot. Silakan minta penawaran harga dengan menyertakan rincian pekerjaan, lalu kami akan menilainya berdasarkan kebutuhan Anda yang sebenarnya.
