Referenzdesigns Zehn Designtipps für Automotive, Industrie und Medizin

Redakteur: Johann Wiesböck

Mit der Referenzdesign-Bibliothek TIDesigns unterstützt Texas Instruments die Entwickler beim direkten und schnellen Einstieg in das Systemdesign. Unsere Redaktion hat für Sie zehn interessante Beispiele ausgewählt.

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TIDesigns: Zehn typische Anwendungsbeispiele aus der Referenzdesign-Bibliothek
TIDesigns: Zehn typische Anwendungsbeispiele aus der Referenzdesign-Bibliothek
(Bild: TI)

Auf TIDesigns finden Sie eine Vielzahl kompletter Referenzdesigns inklusive Schaltplänen und/oder Blockdiagrammen sowie die zugehörigen Materiallisten, Designdateien und Testberichte. Entworfen wurden die Schaltungsvorschläge von TI-Experten mit umfassenden System- und Produktkenntnissen. TIDesigns deckt die gesamte TI-Angebotspalette von Analogschaltungen, Embedded-Prozessoren und Konnektivitäts-Produkten ab und adressiert ein breites Spektrum von Anwendungen von Industrie über Automobil bis hin zur Medizintechnik.

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Referenzdesign für Energy Harvesting

Dieses Referenzdesign ist ein Aufwärtswandler mit extrem geringem Energieverbrauch für Energy Harvesting-Anwendungen. Die vorprogrammierten Einstellungen der Lösung sind mit den meisten MCUs und 3-Volt-Knopfzellenbatterien kompatibel. Das Design ist so programmiert, dass es eine maximale Ausgangsspannung (OV) von 3,1 VDC zum Aufladen des Speicherelements bereitstellt. Die Unterspannung ist auf 2,2 VDC programmiert. Die Anzeige für VBAT_OK wechselt zu hoch, wenn die VSTOR auf 2,8 V DC steigt bzw. auf 2,4 VDC absinkt (Bild 1).

Dreiphasen-Stromzähler für Einchip-Metrologie

Dieses Design mit dem MSP430F471xx-Mikrocontroller implementiert eine hochintegrierte Elektrizitätsmesslösung (E-Meter) auf nur einem Chip. Die bereitgestellten Hardware- und Software-Designs ermöglichen die Berechnung verschiedener Parameter für die Dreiphasen-Strommessung wie etwa der Werte für effektive Spannung und effektiven Strom (RMS), Wirk- und Blindleistung, Leistungsfaktor und Frequenz (Bild 2).

Wi-Fi CC3000 Booster-Pack-Referenzdesign

Dieses BoosterPack-Referenzdesign mit der einfach zu handhabenden CC3000 SimpleLink™ Wi-Fi-Lösung von TI wurde zur Realisierung von Anwendungen im Bereich des Internets der Dinge (IoT) in Verbindung mit einem beliebigen Mikrocontroller (MCU) LaunchPad-Evaluierungskit entworfen, einschließlich LaunchPads für MSP430 und die Tiva C-Serie. Die BoosterPack-Referenzlösung von TI besitzt die Zertifizierung nach FCC/IC/CE/TELEC, sodass Sie Ihr MCU-Design auf einfache Weise um Wi-Fi erweitern können (Bild 3).

Hochisolierte CAN- und Profibus-Schnittstelle

Das TI Design für eine hocheffiziente isolierte CAN- und Profibus-Schnittstellenlösung ist für den Einsatz in Industriesystemen gedacht, die eine isolierte Stromversorgung für CAN- und bzw. oder Profibus-Transceiver benötigen. Dieses TI-Design zeichnet sich besonders durch die Fähigkeit aus, sowohl den Leistungswandler als auch die Daten-Transceiver mit nur einem GPIO-Signal von einem Mikrocontroller auszuschalten (beispielsweise beim Wechsel in Energiesparmodi).

Diese isolierte Schnittstellenlösung bietet exakt regulierte Schienen für Primär- und Sekundärstrom für die Profibus- und CAN-Transceiver von TI, ohne kostspielige Rückführungsschaltungen durch Optokoppler einzusetzen. Das macht sie im Bereich der industriellen Automatisierung zur einfachsten, effizientesten und flexibelsten Lösung für isolierte Schnittstellen, die heute auf dem Markt erhältlich ist.

Andere Lösungen, die mit Transformatortreibern arbeiten, sind nicht effizient, lassen sich nicht einfach ausschalten und benötigen zusätzliche Komponenten zur Regelung der sekundären Schiene. Nicht zuletzt bietet dieses TI Design auch zusätzlich eine Funktion, mit der die MCU erst bei ausreichender Stromversorgung mit der Datenübertragung beginnt oder sie beendet, wenn ein Stromversorgungsfehler in der Schnittstelle auftritt.

Dank desselben Formfaktors wie beim Tiva C Series Launch Pad erlaubt dieses TI Design eine einfache Verbindung mit der LaunchPad-Platine zwecks Nutzung des Tiva C-Mikrocontrollers zur Übergabe des Kommunikationsprotokolls an die Schnittstelle. Die Kombination der beiden Boards ergibt eine komplette, kostengünstige Kommunikationslösung mit CAN und Profibus (Bild 4).

Referenzdesign für Automobil-USB-Ladegerät

Dieses Referenzdesign für ein USB-Ladegerät ist für die Unterbringung in einer Bordspannungssteckdose größenoptimiert. Das Design verfügt über einen dedizierten USB-Ladeportcontroller mit integriertem Strombegrenzungs-Leistungsschalter und DC/DC-Wandler für 42 V. Ein hohes Maß an Integration und die geringe Baugröße sorgen für einen kleinen Formfaktor (Bild 5).

Stromsensor für 10 µA bis 100 mA, 0,05 % Fehlerrate

Dieses TI Precision Verified Design bietet theoretische Grundlagen, Komponentenauswahl, Simulation, vollständige Unterlagen für Leiterplattenschaltplan und -layout, Materialliste und gemessene Leistung einer High-Side-Stromsensorlösung mit getrennter Stromversorgung für vier Dekaden zur präzisen Messung von Lastströmen zwischen 10 uA und 100 mA. Der entsprechende Linearausgang im Bereich von 10 mV bis 4,9 V ermöglicht eine Messung mit gängigen AD/Wandlern für 5 V.

Das Design stellt mit dem PGA281, einem Messverstärker mit pin-programmierbarem Verstärkungsfaktor und einem breiten Gleichtaktspannungsbereich eine Lösung bereit, die gegenüber herkömmlichen Operationsverstärkern präziser und vielseitiger ist (Bild 6).

Referenzdesign für robusten Glasbruchmelder

Dieses Referenzdesign beschreibt einen ebenso einfachen wie robusten Glasbruchmelder mit dem MSP430F2274 und wurde für energiesparenden Betrieb entwickelt, um eine lange Batterielaufzeit zu ermöglichen. Der einfache Design-Algorithmus basiert auf der Spektralanalyse eines typischen Glasbruchsignals durch Auswertung charakteristischer Signalmerkmale wie Spitzeninhalt, Anzahl der Nullstellendurchläufe und Frequenzzusammensetzung. Ein Glasbruchalarm wird durch einen auf der Platine integrierten Summer und eine LED angezeigt. Der robuste Glasbruchmelder beinhaltet eine zusätzliche Erschütterungserkennungsstufe vor der eigentlichen Glasbrucherkennung, um Fehlauslösungen des Glasbruchmelders durch Schallereignisse mit ähnlichem Signalspektrum wie bei einem Glasbruchgeräusch zu vermeiden (Bild 7).

Entwicklungsplattform EtherCAT-Kommunikation

Diese Entwicklungsplattform zielt auf EtherCAT-Slave-Kommunikation ab und bietet Entwicklern die Möglichkeit, Kommunikationsstandards für die EtherCAT-Echtzeitkommunikation in einem breiten Spektrum von Geräten der Industrieautomatisierung zu implementieren. Sie ermöglicht platzsparende Leiterplattendesigns mit einer minimalen Anzahl externer Bauteile und klassenbester Energieeffizienz (Bild 8).

Versorgung von Bildsensoren im Auto

Das Referenzdesign bietet eine kompakte Stromversorgungslösung (20 x 20 mm Leiterplattengröße) für den Bildsensor Aptina AR0132 in Fahrzeugkameramodulen. Das Design beinhaltet eine Stromversorgungsplatine und eine Filterplatine. Die Stromversorgungsplatine besitzt zwei Synchron-Abwärtsregler (LM34919C und TPS62231) zur Bereitstellung von 1,8 V und 2,8 V Ausgangsspannung. RC-Ausgangsfilter sind auf die Kern-, Analog- und E/A-Stromversorgung abgestimmt, die der Bildsensor zur Reduzierung von Restwelligkeit und zur Sicherstellung der korrekten Einschaltfolge benötigt.

Der Eingangsspannungsbereich reicht von 4,5 bis 50 V und eignet sich für die Stromversorgung einer 12-Volt-Autobatterie. Die Filterplatine dient zur Stromversorgung über Koaxialkonfiguration, sodass die Spannung und das FPD-Link III-Signal über nur ein Kabel übertragen werden können. Beide Leiterplatten bieten auch eine Eingangsleitungsfilter-Option, falls keine Stromversorgung über das Koaxialkabel gewünscht wird (Bild 9).

Optischen Pulsmonitor für Gesundheitsdaten

Dieses Referenzdesign ermöglicht die Entwicklung einer kompletten Armbanduhrlösung zur Herzfrequenzmessung (ohne Brustgurt!) mithilfe von TI Komponenten für Signalkette, Stromversorgung und Konnektivität. Mit dem TI Analog-Frontend AFE4400 AFE können Sie die Entwicklung Ihres Herzfrequenz-Armbanduhrdesigns beschleunigen und vereinfachen, ohne dabei Abstriche bei der erforderlichen Messleistung für ernsthafte Fitness-Anwendungen machen zu müssen. Dieses Referenzdesign beinhaltet auch ein vollständiges BLE-Konnektivitätsdesign zur einfachen Anbindung an BLE-fähige Smartphones, Tablet-Computer usw.

Diese zehn Designtipps und über 1000 andere Referenzdesigns finden Sie auf www.ti.com/ww/de/tidesigns. Ein Menü nach Anwendungsfeldern und eine Suchfunktion helfen Ihnen beim Finden passender Lösungen.

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Design Energy Harvesting

Dreiphasen-Stromzähler

CAN- und Profibus-Schnittstelle Wi-Fi CC3000 Booster-Pack

CAN- und Profibus-Schnittstelle

Automobil-USB-Ladegerät

Stromsensor 10 µA bis 100 mA

Robuster Glasbruchmelder

Plattform für EtherCAT

Versorgung von Bildsensoren

Optischer Pulsmonitor

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