En güvenli digital giriş-çıkış devresi

[F493]

Selam,

   Benim için çok önemli olan bir konuyu sizinle de paylaşmak ve fikirlerinizi almak istiyorum.  Pic projenin bir şirket ve üyelerininde,  bu şirkette çalışanı uzman, teknik ve mühendis bir ekip olduğunu düşünelim.  Amerikan NASA firmasının bize şöyle bir iş teklifinde bulunduğunu düşünün, Uzaya fırlatılacak Roketin ateşlenmesi öncesinde, fırlatma platformundan bir takım dijital giriş bilgilerinin geldiğini ve bunun sonucunda da dijital çıkışlar üretmemiz gerekiyor ve bu işlemler sonucunda ateşleme ünitesi roketi fırlatacak. Çok kritik bir iş. Ne dersiniz?.

Kartımız da 8 adet dijital (24V) giriş ve 8 adet dijital çıkış (Solid State veya Röle) olması isteniyor. 

Dijital Girişler  ->  MCU -> Dijital Çıkışlar.   (MCU kısmı önemli değil (3V giriş seviyesi olacak) asıl önemli olan Elektronik donanım.)

Maliyet sıkıntısı yok diye düşünün. Devre taş gibi olmalı.

Burada bildiğimiz diyot, opto, vs yöntemler var, bunların daha iyi olması veya başka önerisi olan var mı acaba. Aynı girişi 2 girişten paralel okuyup bunların çıkışını AND kapısına girer öyle dijital giriş kabul ederim diyende olabilir. 

Dijital Çıkış için ise çıkış set edildi mi, edilmedi mi bilgisi önemli. Solid state veya röle nasıl bir yol izlenmeli.

Koskoca şirketin işi dijital giriş çıkış kartı tasarlamak  .


Esen kalın.

[alexsi]

Dijital girişin algılama süresi önemli,  8 giriş - 8 çıkış (8x8 arttırılabilir) ister röle ister ssr bağlanabilecek PLC genişletme modülü tasarlamıştım,( modbus rtu ile sorgu yapan bir karttı.)  Endüstriyel alanda kullanılıyor.

Burada yaptığım şeyler;
1. yazılımsal digital girişin algılanma süresi ( yazılımsal timerda 100ms sonra lojik konum değişikliğini algılıyor.)
2. Her kanal iki yönlü dijital giriş algılama (LTV324) ve hızlı giriş algılama için LM2901 entegresi (100ms den daha hızlı algılama yapmak istendiğinde kullanıyorum.)
3. PCB kart çiziminde opto ile iç devre izolasyonu çok önemli,
4. Tüm bunları yaptıktan sonra da  EMC testinden, RF testinden, LVD ve Klimatik chamber testlerinden geçerse isterdeğiniz yerde kullanın, çalışacaktır.
5. Röle 500 ms altında hızlı tetikleme de  pek tercih edilmez. Bildiğiniz gibi  ömür meselesi

[F493]

Peki çıkışlardan geri besleme aldınız mı bu tasarımda ?. Röle çek dedikten sonra gerçekten çekmiş mi diye.

[CaFFeiNe]

öncelikle NASA'nın yaptığı işlerde bile hata olabilir mesela düşen roketler, hata payı ne olacak milyonda bir bile hata olmasın mı?

giriş için düşünelim girişteki bir komponent bozulabilir ve girişi okuyamayabilirsiniz veya sürekli giriş var gibi okuyabilirsiniz
o zaman ne yapalım misal 5 tane paralel giriş devresi kuralım (optolu bilmemneli) tek sinyal girelim ama 5 tane giriş portundan okuyup 3 ve üzeri 1 okunuyorsa 1 kabul edelim 3 ve üzeri 0 okunuyorsa 0 kabul edelim

güzel bir giriş kısmı tasarlandıktan sonra kullanılacak malzemeler bile önemli mesela 30-40 kuruşluk opto da kullanabilirsiniz, 1-2TL lik kaliteli marka birşeyde kullanabilirsiniz, herşeyi 1.kalite kullanıp lehim aşamasındaki olabilecek aksaklıktan bile problem yaşayabilirsiniz

yani bir devrenin/cihazın TAŞ gibi olması için meseleye sadece giriş/çıkış olarak değil topyekün bakmak gerekir, NASA da öyle yapıyordur heralde, bu roketlerde vs kullanılan devrelerin elle lehimlendiğini sonra x-ray ile kontrol edildiğini duymuştum eskiden (bilmiyorum belkide şehir efsanesidir

[F493]

2. Her kanal iki yönlü dijital giriş algılama (LTV324) ve hızlı giriş algılama için LM2901 entegresi (100ms den daha hızlı algılama yapmak istendiğinde kullanıyorum.)

alexsi , LTV324'nin tam kodu var mı acaba?

[tekosis]

girişlerde opampı nasıl kullanıyorsunuz?

[alexsi]

Duzeltiyorum Ltv354t optocoupler. Ters bir Geri besleme almadim koc gibi clisio sqnayi sartlarinda uzayda napar bilmem. Opampi komparator olara kullaniyorum cikidsini islemciye girip birkac kez filtreli okuyarak dij.bilgiyi aliorum. Yakinda testlerde bilginin degistigini ledlerde goruyorum. Uzakta O registeri okuma yaparak durumunu okuyabilirsiniz.

[berat23]

2 izolatörden geçsin, ikisi de 1 olsun, sıcaklık 20<t<80 arasıysa olsun vs vs derseniz güvenli değil sorunlu bir io yapmş olursunuz. en güvenli olanı en basit olanıdır. yol belli aslında, düzgn tasarlanmış bir izole io en güvenlisidir. buna ek elemanlar eklemek hata olasılığını arttırır.

mesela yedekli iki kaynaktan alsanız bu sefer en sondaki orlayıcı single point of failure olur, bozulursa herşey gider. araya ne kadar çok şey sokarsanız her biri kadar hata durumunuz olur. birde bunun test aşaması var, hangi standartlar isteniyor, emi/emc testleri ya da başka teslerde ekstra komponent demek sorun demek. yazılım ise bu zincirin en zayıf halkası olur, güvenli bir sistemde yazılım minimum olmalı!

önce giriş çıkışın normal çalışma değerlerini, olası toleranslarını belirleyip, hangi durumların hata olduğunu(atıyorum hatta 50hz gürültü mü var, glitch mi var?) analiz edip ona göre gerekirse filtre, izolasyon yapılmalı. tasarlanılan devrede de hata durumları göz önüne alınmalı, mesela çıkıştaki mosfet bozulursa ne olur gibi. eğer sistemde çıkışın yüksek olması sorun, düşük olması sorun değilse mümkünse hata durumunu düşüğe düşecek şekilde ayarlamak gerekir. örneğin patlayıcılı bir sistemse yerli yersiz patlaması büyük sorundur fakat patlamaması o kadar sorun değildir. yani durumu iyice analiz edip ona göre basit bir çözüme gidilmeli, evrensel her duruma dayanıklı bir io bildiğim kadarıyla yok.

[skara1214]

Genel mantik optocoupler ile girip 10 ms boyunca ayni kalan degeri algilamak. Su ana kadar bir sikinti yasamadim bu sistemle

[kudretuzuner]

Merhaba,
Proje o kadar da komplike değil.Bütün sıkıntı burada,ülkemizde military component bulmak nerede ise imkansız.Belki Aselsan temin edebiliyordur.
https://www.google.com.tr/#q=military+electronic+components
Not:Ben üç aydır smd NPN digital transistor bulamıyorum.

[Kabil ATICI]

Elektronikte bozulmaz diye bir şey yoktur. Örneğin teorik olarak triak sonsuz ömürlü bir malzemedir ama pratikte 100yıl ömür verilmektedir.  (Tabii güç aşımı durumunda yaşananlar hariç). Sadece kabul edilebilir ölçülerde sınırlamalar yapılmaktadır. Örneğin çok kritik uygulamalarda mekanik röle tam sızdırmazlığı garanti etmesi açısından kullanılabilir. Her ne kadar güvenilir olsada, eğer sistem uygun şekilde tasarlanmazsa, rölelerin kendi kendine çalışabildiğine şahit oldum. (örneğin besleme devresinde dandik bir transformatör kullanıldığında)

Uzay gemisi kontrol sistemlerinde siraküza savunması adı verilen bir yöntem var. Buradaki yapıda birbirinin aynısı üç tane sistem var. Adı geçen savunmada şehrin 3 tane general ile savunması yapılmaktadır. Öyle bir sistem kurulmuş ki diğer generallerin düşman ile işbirliği içinde olması varsayımına göre hareket ediliyor.
Böylece eğer verilen emirler çelişkili ise veya olmaması gereken bir emir ise  bu durumda emir uygulanmıyor.

Normalde bozulmaz sistem yerine bozulması durumunda ne yapılacağı üzerinde duruluyor.

Örneğin elektrik makinalarındaki start-stop durumu gibi ... Kontaktörler ile motora yol verme durumlarında kullanıldığı gibi...

Örneğin uart  (seri port) kullanımında herhangi bir seviye değişiminde  3 kez örnekleme alınmakta en az 2 tanesi aynı olan seviyede olduğu kabul edilmektedir.

[F493]

Cevaplar için teşekkürler.
Amaç burada arıza olmasın vs. değil aslında kararsız, hatalı çalışma durumu olmasın. Yoksa arıza olabilir.

Çıkıştan feedback'i kolay almak açısından ve start anında self test için solid state röle olursa daha uygun olur diye düşündüm. Sizlerin düşüncesi nedir? Çıkışta kuru kontak olacak. Ömür ve kuru kontak kullanımı konusunda röle-solid state fikirleriniz nelerdir?

[Kabil ATICI]

Bunuda ben sorayım;
solid state diye aldığınız bir ürünün; kullandığınız yere göre transistör, mosfet , tristör veya triak'tan farkı nedir?

[t2]

Eskiden lambalı teknoloji vardi. Lambaiçinde gaz oluyor. Yarıiletkenlere gecilince, teknolojinin adı solid state oldu. El radyoları uzerinde yaziyordu. Övünülecek, iyi birşey:)

Rölenin  mekanik kontağına da yorum yapilmış, kontaksiz yarıiletkenli olan tipine solid state röle denmiş olabilir.

[Kerim42]

Merhabalar,
   Şu devreyi kullan bu sensörü tak denmeden önce sistem mimarisi çizilmelidir. Bu sistem mimarisinin içi daha sonra doldurulmalıdır. O aşamadan sonra örnek verebiliriz.
Dünya da uygulamalar için PL ve SIL kriterleri vardır. Performance Level ve Safety Integrity Level bunlarında seviyeleri  vardır. Örneğin uzay uygulamaları için PL değeri e olmalıdır. Peki bu değer neyi ifade ediyor? Kullandığın ürünün malzemenin mekanizmanın her neyse hata yapma olasılığını belirliyor. Uzay uygulaması için kullanılan tüm malzemeler SIL2 PLe olmalı.
          Daha sonra işlemci tarafında yani PLC tarafında 3 işlemci olacak. Örneğin bir dijital input okumak istiyorsak. Bu giriş iki ayrı işlemcide input olacak. Her iki işlemcide sistemi okuyacak üçüncü işlemci bu iki si arasında vark var mı? ne kadar fark var? kaç sn süre ile bu fark var gibi tanımlı sorularla sistemi denetliyecek. Dijital giriş kablolarından off konumunda muhakkak sızıntı akımı akmalıdır ki kablo koptuğunda  uyarı versin.
         Dijital çıkış içinde kontrolcüden çıkan uç yüke, yükün diğer ucundan çıkan uç mutlaka kontrolcüye dönmeli. Diğer klasik aşırı akım, kısadevre koruma onları zaten biliyorsunuzdur. Gene çift işlemci sürer Diğeri soruları sorar. Sitem bir mekanizmayı hareket ettiriyorsa onun o işi yapıp yapmadığı harici bir sensörle mutlaka kontrol edilir. Safety uygulamalardaki mantıktır. Sistem tasarımcıları ise sistemde kullanılan tüm komponentleri bir araya getirir hata yapma olasılıklarını hesaplar PL e ye getirmeye çalışır.