Bab 10. Kartu PCI – Spesifikasi

10.1. Pin-out dan Karakteristik Kelistrikan

10.1.1. RS485: Modul Ekstensi

10.1.2. Konektor GPIO

Setiap pin dapat dikonfigurasi sebagai input atau output digital.

10.1.2.1. Pinout

10.1.2.2. Karakteristik Elektrik Input

Ini adalah port I/O non-isolasi sederhana untuk penggunaan umum. Semua level tegangan mengacu pada ground PC. Tidak disarankan untuk menghubungkan langsung sinyal yang dapat melebihi rating maksimum absolut.

Rating maksimum absolut

• Tegangan input maksimum: 3,3 Volt
• Tegangan input minimum: 0 Volt
• Arus maksimum output 4x8: 100 mA

Level logika

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum: 0,8 Volt

10.1.2.3. Karakteristik Elektrik Output

Output totem pole dilindungi dari hubung singkat oleh resistor seri, lihat gambar:

Level logika output (tanpa beban)

• Tegangan output level tinggi minimum: 2,9 Volt
• Tegangan output level rendah maksimum: 0,4 Volt

10.1.3. Bus CAN: Referensi Posisi untuk Modul Servo

10.1.4. Konektor Sumbu

Semua level tegangan pada konektor sumbu mengacu pada ground PC. Disarankan menggunakan modul sumbu untuk menghubungkan modul amplifier servo ke kartu PCI. Lihat bab 3.

10.1.4.1. Karakteristik Input Encoder

Rating maksimum absolut

• Tegangan input maksimum: 3,3 Volt
• Tegangan input minimum: 0 Volt

Level logika

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum: 0,8 Volt

10.1.4.2. Input Kesalahan

Level logika

• Tegangan input level tinggi minimum: 1,5 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum: 0,5 Volt

10.1.4.3. Output Enable

Output enable berlaku untuk semua sumbu.

Arus sumber output maksimum: 100 mA

10.1.4.4. Karakteristik Output Step, Direction, dan Jalur Serial DAC

Output totem pole dilindungi dari hubung singkat oleh resistor seri, lihat gambar.

Level logika output (tanpa beban)

• Tegangan output level tinggi minimum: 2,9 Volt
• Tegangan output level rendah maksimum: 0,4 Volt

10.1.5. Konektor Sakelar Homing & Sakelar Ujung

10.1.5.1. Pinout

10.1.5.2. Karakteristik Elektrik Input

Sakelar mekanis atau output open collector dapat dihubungkan antara pin input dan ground eksternal (GND).

Level logika mengacu pada penurunan tegangan antara V+, pin input, dan konsumsi arus

• Penurunan tegangan level tinggi minimum: 5 Volt pada IF 3,9 mA
• Penurunan tegangan level tinggi maksimum yang disarankan: 12 Volt pada IF 11 mA
• Penurunan tegangan level rendah maksimum: 1 Volt

Rating maksimum absolut

• Penurunan tegangan maju antara V+ dan pin input: 30 Volt
• Arus maju antara V+ dan pin input: 30 mA
• Penurunan tegangan balik antara V+ dan pin input: 5 Volt

10.1.6. LED

10.1.6.1. CAN

• Warna: Oranye
• Berkedip saat komunikasi data.
• Menyala saat salah satu buffer penuh – kesalahan komunikasi.
• Mati saat tidak ada komunikasi data.

10.1.6.2. RS485

• Warna: Oranye
• Berkedip selama inisialisasi modul di bus
• Menyala saat komunikasi data aktif di antara semua modul yang diinisialisasi.
• Mati saat salah satu modul yang diinisialisasi terputus karena kesalahan.

10.1.6.3. EMC

• Warna: Putih
• Berkedip saat LinuxCNC berjalan.
• Mati jika tidak.

10.1.6.4. Boot

• Warna: Hijau
• Menyala saat sistem berhasil boot.
• Mati jika tidak.

10.1.6.5. Error

• Warna: Merah
• Mati saat tidak ada kesalahan dalam sistem.
• Berkedip saat ada kesalahan komunikasi PCI.
• Menyala saat watchdog timer meluap.

10.2. Dimensi Mekanis

Semua dimensi dalam mm. Dimensi yang tidak ditampilkan sesuai dengan spesifikasi dan standar PCI.

10.3. Menghubungkan Modul Servo

Bab ini membahas cara menghubungkan modul servo ke kartu kontrol gerak PCI untuk menggerakkan mesin.

10.4. Modul Antarmuka Sumbu

Modul antarmuka berukuran kecil yang dipasang di rel DIN merupakan cara mudah untuk menghubungkan berbagai jenis modul servo ke konektor sumbu. Pertama dalam bab ini, tujuh konfigurasi sistem yang berbeda disajikan untuk mengevaluasi aplikasi tipikal. Kemudian penjelasan rinci tentang empat modul antarmuka yang tersedia disajikan.

10.4.1. Konfigurasi Servo Tipikal

Untuk mengevaluasi struktur penggerak servo yang sesuai, modul harus dihubungkan seperti yang ditunjukkan dalam diagram blok berikut. Semua kabel modular (RJ50 dan RJ45) harus dihubungkan lurus.

10.4.1.1. Sistem Analog dengan Umpan Balik Encoder

Konfigurasi ini dapat digunakan untuk antarmuka dengan modul servo analog konvensional yang memiliki input sinyal referensi level tegangan.

10.4.1.2. Sistem Digital Inkremental dengan Umpan Balik Encoder dan Output Diferensial

Konfigurasi ini dapat digunakan untuk antarmuka dengan tiga jenis modul servo inkremental dengan input referensi diferensial berikut: Step/Direction, Clockwise/Counter clockwise, dan Quadrant A/B. Posisi servo dapat dibaca di PC dengan koneksi umpan balik encoder.

10.4.1.3. Sistem Digital Inkremental dengan Umpan Balik Encoder dan Output TTL

Konfigurasi ini dapat digunakan untuk antarmuka dengan tiga jenis modul servo inkremental dengan input referensi level TTL berikut: Step/Direction, Clockwise/Counter clockwise, dan Quadrant A/B. Posisi servo dapat dibaca di PC dengan koneksi umpan balik encoder.

10.4.1.4. Sistem Digital Inkremental dengan Output Diferensial

Konfigurasi yang sama seperti pada subbab 3.1.1.2 tetapi tanpa isolasi dan umpan balik encoder. Konfigurasi ini direkomendasikan jika modul servo memiliki input yang diisolasi secara optik.

10.4.1.5. Sistem Digital Inkremental dengan Output TTL

Konfigurasi yang sama seperti pada subbab 3.1.1.3 tetapi tanpa isolasi dan umpan balik encoder.

10.4.1.6. Sistem Digital Absolut (Berbasis CAN)

Modul servo terhubung melalui antarmuka bus CAN.

10.4.1.7. Sistem Digital Absolut (Berbasis CAN) dengan Umpan Balik Encoder Konvensional (A/B/I)

Modul servo terhubung melalui antarmuka bus CAN, diperluas dengan umpan balik encoder konvensional melalui isolator optik ke konektor sumbu RJ50.

10.4.2. AXIS – Isolator Optik

Modul ini dapat digunakan untuk mengisolasi semua sinyal yang mengacu pada ground PC, dan untuk antarmuka dengan encoder output TTL atau diferensial. Sisi kontrol modul dapat dihubungkan ke konektor Sumbu kartu PCI. Output referensi sisi mesin dapat dihubungkan ke modul AXIS – Breakout atau ke modul AXIS – Differential breakout, atau dapat dihubungkan langsung ke input TTL pengontrol servo.

Pinout – Sisi Kontrol

Pinout – Sisi Mesin

10.4.2.1. Karakteristik Elektrik

Karakteristik output pada pin konektor output referensi (RJ50):

Semua pin output kompatibel dengan TTL.

• Tegangan output level tinggi maksimum: 5 Volt (tanpa beban)
• Tegangan output level tinggi minimum: 2 Volt pada IL 7,5 mA
• Tegangan output level rendah maksimum: 0,1 Volt

Karakteristik input pin input kesalahan pada konektor output referensi (sisi mesin RJ50):

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt pada IF 3,85 mA
• Tegangan input level rendah maksimum: 1 Volt
• Tegangan input maksimum absolut: 7 Volt pada IF 27 mA

Karakteristik input pin pada konektor input encoder (RJ45):

Karakteristik DC untuk encoder output diferensial:

• Perbedaan tegangan input level tinggi minimum: 0,2 Volt
• Perbedaan tegangan input level rendah minimum: -0,2 Volt
• Tegangan input diferensial maksimum: 6 Volt

Karakteristik DC untuk encoder output TTL: Input diferensial negatif harus dibiarkan terbuka. Output harus dihubungkan ke input positif.

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt pada IIH 110 µA
• Tegangan input level rendah maksimum: 1,2 Volt pada IIL -110 µA
• Frekuensi maksimum pada sinyal persegi simetris: 500 kHz
• Arus beban maksimum catu daya encoder: 500 mA

Karakteristik input DC pin pada konektor sisi kontrol (PCI card – RJ50):

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt pada IF 3,85 mA
• Tegangan input level rendah maksimum: 1 Volt
• Tegangan input maksimum absolut: 7 Volt pada IF 27 mA

Karakteristik output DC pin output kesalahan pada konektor sisi kontrol (PCI card – RJ50):

• Tegangan output level tinggi maksimum: 5 Volt (tanpa beban)
• Tegangan output level tinggi minimum: 2 Volt pada IL 7,5 mA
• Tegangan output level rendah maksimum: 0,8 Volt pada IL -360 µA

Tegangan Catu Daya:

• Tegangan catu daya yang disarankan: 5 Volt
• Tegangan catu daya maksimum absolut: 5,5 Volt
• Tegangan catu daya minimum absolut: 4,5 Volt
• Konsumsi arus maksimum tanpa encoder: 200 mA
• Konsumsi arus maksimum dengan encoder: 750 mA

10.4.3. AXIS – DAC (Konverter Digital-ke-Analog)

Modul ini mengubah sinyal digital kartu PCI menjadi output analog untuk menggerakkan amplifier servo mode kecepatan atau arus. Modul isolator direkomendasikan untuk digunakan dengan modul ini dalam banyak kasus, lihat subbab 3.1.1.1 “Sistem analog dengan umpan balik encoder”.

Konektor RJ50 sisi kontrol modul ini harus dihubungkan ke sisi mesin modul AXIS – Isolator Optik atau langsung ke kartu PCI (jika amplifier servo diisolasi). Output terminal sisi mesin dapat dihubungkan ke amplifier servo tipe analog.

Pinout sisi kontrol

Pinout sisi mesin

Karakteristik Elektrik

Konektor RJ50 sisi kontrol:

Jalur serial dalam koneksi jalur tunggal – hanya serial line+ yang terhubung (sebagian besar kasus):

• Tegangan input level tinggi minimum serial line+: 3 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum serial line+: 2 Volt

Jalur serial dalam koneksi diferensial:

• Perbedaan tegangan input level tinggi minimum: 0,4 Volt
• Perbedaan tegangan input level rendah maksimum: 0,4 Volt

Sinyal kesalahan – sinyal output open emitter:

• Tegangan output level tinggi maksimum: 5 Volt

Sinyal input enable

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum: 0,8 Volt

Konektor terminal sisi mesin:

Output DAC:

• Tegangan output maksimum: 10 Volt
• Tegangan output minimum: -10 Volt
• Akurasi level tegangan output: 1%

Output 24V:

• Arus beban output maksimum: 200 mA

Sinyal output enable:

• Tegangan breakdown kolektor-emitor: 80 Volt pada IC 0,5 mA
• Tegangan breakdown emitor-kolektor: 7 Volt pada IE 0,1 mA
• Arus gelap kolektor maksimum: 0,1 µA pada VCE 48 Volt

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data optocoupler Toshiba TLP281.

Sinyal input kesalahan – LED:

• Tegangan maju LED: 1,15 Volt pada IF 10 mA

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data optocoupler Toshiba TLP281.

Kondisi Operasi

Kondisi berikut harus dipenuhi untuk memiliki level tegangan analog dan sinyal enable pada output guna menggerakkan modul servo analog:

• Catu daya eksternal 24 Volt DC terhubung dan bagian digital diberi daya 5 Volt dari isolator atau dari kartu PCI.
• Tidak ada kesalahan watchdog
• Tidak ada kesalahan level tegangan DAC
• Sinyal referensi digital yang valid datang melalui UART dari PC
• Tidak ada kesalahan servo – Sinyal kesalahan dari modul servo adalah RENDAH
• Drive enable – Sinyal enable dari PC adalah TINGGI

Kondisi Kesalahan

Diagram alir berikut menjelaskan penanganan kesalahan modul axis DAC:

Reset watchdog terjadi:

• LED berkedip terus-menerus
• Sinyal kesalahan dari modul servo di-overdrive ke TINGGI
• Sinyal Enable ke modul servo di-overdrive ke RENDAH
• Output analog sama dengan 0 Volt.
• Kembali normal saat sinyal enable dari PC dimatikan lalu dihidupkan lagi, atau terjadi reset daya.

Tegangan output DAC tidak sama dengan tegangan yang ditentukan (kesalahan DAC):

• LED berkedip sekali setiap detik
• Sinyal kesalahan dari modul servo di-overdrive ke TINGGI
• Sinyal Enable ke modul servo di-overdrive ke RENDAH
• Output analog sama dengan 0 Volt.
• Kembali normal pada reset daya. Jika kesalahan masih ada, ganti modul DAC.

Tidak ada input digital atau frame UART rusak:

• LED berkedip dua kali setiap detik
• Sinyal kesalahan dari modul servo di-overdrive ke TINGGI
• Sinyal Enable ke modul servo di-overdrive ke RENDAH
• Output analog sama dengan 0 Volt.
• Kembali normal saat sinyal input digital pada jalur UART menjadi valid kembali.

Sinyal kesalahan dari modul servo adalah TINGGI:

• LED berkedip tiga kali setiap detik
• Output analog sama dengan 0 Volt.
• Kembali normal saat sinyal kesalahan menjadi RENDAH lagi.

Sinyal enable dari PC adalah RENDAH:

• LED mati.
• Output analog sama dengan 0 Volt.
• Kembali normal saat sinyal enable menjadi TINGGI lagi.

10.4.4. AXIS – Differential Breakout

Modul ini dapat digunakan untuk antarmuka dengan modul servo yang memiliki input referensi diferensial.

Sisi kontrol dapat dihubungkan langsung ke konektor sumbu kartu PCI jika tidak diperlukan isolasi optik atau umpan balik encoder ke kontroler. Dalam kasus lain, sisi kontrol harus dihubungkan ke konektor RJ50 sisi mesin dari modul AXIS – Isolator Optik.

Pinout sisi kontrol

Pinout sisi mesin

Karakteristik Elektrik

Konektor RJ50 sisi kontrol:

Input TTL (pin: 6, 7, 8, 10):

• Tegangan input level tinggi minimum: 2 Volt
• Tegangan input level rendah maksimum: 0,8 Volt

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data differential line driver AM26LS31.

Konektor terminal sisi mesin:

Output diferensial:

• Arus output level rendah maksimum: 20 mA
• Arus output level tinggi maksimum: -20 mA

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data differential line driver AM26LS31.

Sinyal output enable:

• Tegangan breakdown kolektor-emitor: 80 Volt pada IC 0,5 mA
• Tegangan breakdown emitor-kolektor: 7 Volt pada IE 0,1 mA
• Arus gelap kolektor maksimum: 0,1 µA pada VCE 48 Volt

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data optocoupler Toshiba TLP281.

Sinyal input kesalahan – LED:

• Tegangan maju LED: 1,15 Volt pada IF 10 mA

Untuk informasi lebih lanjut, lihat lembar data optocoupler Toshiba TLP281.

10.4.5. AXIS – Breakout

Modul ini dapat digunakan untuk menghubungkan output referensi atau input encoder dari kontak modular ke konektor terminal sederhana. Dalam kasus encoder, ini berguna untuk memisahkan sinyal antara modul servo dan umpan balik encoder ke PC.

Konektor

Konektor modular sisi kontrol RJ50 & RJ45

Konektor RJ50 10-pin juga dapat menampung colokan RJ45 8-pin. Dalam kasus pemisahan sinyal encoder, dua kabel encoder RJ45 dapat digunakan.

Pinout sisi kontrol RJ50 – Referensi atau Encoder:

Pinout sisi kontrol RJ45 – Encoder:

Catu daya encoder tidak terhubung pada konektor sekunder (RJ45) untuk memastikan sensor encoder mendapatkan tegangan suplai hanya dari satu sumber.

Pinout konektor terminal sisi mesin SK10P: