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数据采集系统的功能安全

 


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本文摘要:简述功能安全性是众多领域总体安全设置的一部分,其目地是将对人或工作机器设备造成 危害的几率降至可拒不接受的范畴之内。

简述功能安全性是众多领域总体安全设置的一部分,其目地是将对人或工作机器设备造成 危害的几率降至可拒不接受的范畴之内。近些年,大家对系统功能安全性的回绝显著持续增长。从核电厂到医疗器械,无故障系统已沦落一部分运用于的理想化随意选择,也是别的运用于的必要条件。

比如,在感测器行业,出示的数据信息如果不精确或遭毁损,結果有可能具有毁灭性,乃至有可能恐怖,确立不尽相同系统和所涉及的风险性等级。传统式上,系统开发者有义务将临床医学和故障预防体制搭建到其商品之中,确保来源于感测器IC的数据信息的一致性。

但其成本是不容易降低PCB总面积、原材料成本费和应急处置开支,最终不容易导致花费降低。从那以后,根据与系统设计方案技术工程师的广泛协作,大家产品研发出拥有一种解决方法来解决困难这个问题。因此,大家早就刚开始在IC级设计方案中充分考虑功能安全性特点。

文中目地从确保数据收集系统总体一致性的视角,研究根据ADC搭建功能安全性的发展潜力。传统式的功能安全性解决方法与最佳的方法在图1中,大家看到的事例是一个多年以前的功能安全性系统,大家将它与更为当代的解决方法进行比较。其关键是数据收集ADC,它部门管理转换模拟仿真輸出并将传输数据到微处理器。

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殊不知,要搭建这一解决方法,务必应用很多外界元器件,不断执行SPI事务管理,乃至务必一个校检ADC,結果非常大地降低了原材料成本费、PCB总面积、应急处置开支和成本费。另外还不容易给系统设计方案工作人员带来附加的花销,例如,降低产品研发時间,降低可信性等。有一种单IC解决方法,只需非常少的外界元器件才可经营功能安全性特点。图1.从多部件功能安全性系统到单芯片ADI解决方法的搭建。

具有功能安全性回绝的实例系统在包含ADC的数据收集系统中,有可能再次出现多种多样故障,依据确立的运用于,这种故障很有可能会降低人或设备的身心健康风险性。系统室内设计师必不可少区别可拒不接受的风险性和不可以拒不接受的风险性。图2.识别液位传感器系统中的潜在性故障源。比如,在制动气室压力测量和调整系统中,假如罐里工作压力没法大幅背驰外界工作压力,则可将用以容时容差为5%的感应器的做法看作可拒不接受的风险性。

殊不知,假如微控制器接收到不正确的ADC数据信息,結果有可能导致恐怖的安全事故,腔室中的工作压力有可能导致内爆或外轰,这二种状况都有可能导致附近人伤情或丧命。这类风险性水准是不可以拒不接受的。因而,必不可少推行一些功能安全防范措施,确保控制器接收的信息内容的一致性。

有可能导致这类不正确的一些故障源为开关电源:电源电压较低,髙压劣(LDO)控制器的键入工作电压较低。模拟仿真前端开发(AFE):感应器毁损,或放大仪驱动器到ADC的工作电压不精确。

数字逻辑:数据域中再次出现有可能危害转换結果的误码。比如,加工厂增益值或偏移调节指数。SPI传送:因为同轴电缆自然环境喧嚣,转换数据信息的传送和指令的对接中不会有误码。

自然环境:远远超过IC的额定值自然环境温度。AD7768-1是ADI企业功能安全性产品组合策略中的Σ-ΔADC之一,具有广泛的临床医学特点,能突显客户误码检验和临床医学及其别的工作能力。图2引人注意说明了典型性压力检测系统中的一部分有可能故障源。

用ADC确诊系统不正确运用ADI企业的ADC功能安全性产品组合策略,客户可以用ADC帮助临床医学和/或提升系统不正确。这类系统出现偏差的原因精确测量工作能力针对保持精准测量极其重要,而且在具有功能安全性回绝的系统中,这类精确性乃至更加最重要。

从参考輸出出示的正负极满度工作电压作为精确测量系统的增益值出现偏差的原因。根据零脉冲信号內部短路故障精确测量混乱出现偏差的原因。

随后,客户能够用以ADC的增益值和混乱调节存储器来调节系统的混乱和增益值出现偏差的原因特性。温度感应器识别IC部分温度的转变,还包含违反规定温度。

在对混乱和增益值出现偏差的原因温度改变敏感的系统中,这有可能是一项具有诱惑力的功能。假如温度转变较小,客户很有可能会规定在该新的温度下调节增益值和混乱出现偏差的原因。图3表明了怎样在AD7768-1內部将模拟仿真临床医学多路复用器相接到ADC。

图3.模拟仿真临床医学多路复用器切换开关。临床医学不正确标示:存储器同构临床医学情况指示仪能够也就能好几个临床医学特点,而且一般来说能够根据存储器同构将其情况告知客户。再次出现故障时,不容易在存储器中设定不正确标示。

客户能够在收到故障报警后更进一步调研。接下去,大家研究有可能再次出现而且能够根据ADI功能安全性ADC产品组合策略进行临床医学的一些实际故障。大家最先假定,大家的液位传感器系统配有在一个加工厂里,其工作中温度起伏长度,因为基础保证 工作中而数次能源供应,而且周边工业生产自然环境造成的干扰信号(EMI)有可能被传输至系统PCB上。

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ADC开关电源不正确大家假定,因为办公环境温度低,而且系统输出功率循环系统不容易引起电流量冲击性,因此 ,部门管理ADC的LDO开关电源键入的LDO电容器早就磨坏和毁损。使这种键入维持在不明工作电压,务必应用一个外界电容器,这针对全部系统长期工作中尤为重要。假如电力电容器因该故障毁损,客户很有可能会寻找,转换后的ADC数据信息或别的功能的特性不容易意想不到。

根据也就能LDO监控器,一旦工作电压脉冲信号降至某一振荡点下列,系统不容易设定不正确标示以警示客户LDO键入的难题。模拟仿真前端开发不正确大家假定,在该系统中,ADC的輸出不可高达ADC的满度范畴。假如客户车祸事故地将不精确的值程序编写到增益值存储器,导致ADC看到的工作电压低于满度范畴,結果就不容易非常大地危害系统的增益值出现偏差的原因特性,大家理应将此看作一种相当严重的风险性。

可是,过滤器饱和不正确查验器监管ADC键入,不容易警示客户注意超出的模拟仿真輸出。数字逻辑任意误码在数字逻辑和储存器控制模块中有时不容易再次出现任意误码。在大家的实例工作压力系统中,大家假定,在通电期内载入环境变量原厂混乱设定时再次出现了一个误码。

它是一种没法忽略的故障,因为它不容易防碍系统的环境变量混乱出现偏差的原因,危害转换結果。在ADI功能安全性ADC产品系列中,有一些功能能够按时在各种各样储存器控制模块上经营循环系统校检校检(CRC),并在再次出现误码时向客户指令故障。根据重设系统能够解决困难全部这种故障。


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