Manuale d uso e manutenzione. Ponte Ottico per rete CAN Data: 05/ Rev: 1.5

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1 Ponte Ottico per rete CAN Manuale d uso e manutenzione Codice ordine: Data: 0/14 - Rev: 1. Sommario 1. Definizione di una rete CAN Collegamento della rete Specifiche del cavo Introduzione Specifiche tecniche Connessioni...4. Impostazione dispositivo Configurazione di default...4. Collegamento alla rete Caratteristiche tecniche e configurazione...

2 Storico Revisioni Pagine 1.0 Stesura 1.1 Modifiche 1.2 Modifica paragrafo 1.1 e Modifica paragrafo Modifica paragrafo 2, 3, 7 1. Modifica Figure 1.1.2, Questo prodotto soddisfa i requisiti di protezione EMC della direttiva 89/33/CEE e successive modifiche. SYSTEM s.p.a. Div. Electronics via Ghiarola Vecchia, Fiorano (Mo) Italy tel 03/ fax 03/ info.electronics@system-group.it MAGGIO 14 - REV. 1. SYSTEM s.p.a. Div. Electronics si riserva il diritto di apportare variazioni di qualunque tipo alle specifiche tecniche in qualunque momento e senza alcun preavviso. Le informazioni contenute in questa documentazione sono ritenute corrette e attendibili. La riproduzione anche se parziale, del contenuto di questo catalogo, è permessa solo dietro autorizzazione di SYSTEM s.p.a. Div. Electronics. 2 CODICE ORDINE 90411

3 1. Definizione di una rete CAN Per ambienti rumorosi si consiglia di selezionare il funzionamento in SLOPE CONTROL MODE SLOW che comporta una perdita di velocità equivalente a 40m di cavo, ma permette di migliorare le prestazioni relative all'immunità ai disturbi. I parametri che influenzano una rete CAN sono la velocità di trasmissione, la lunghezza del collegamento ed il numero dei nodi da collegare (i dispositivi utilizzati consentono di pilotare al massimo nodi), dalla Tabella 1.1 si ricava la massima distanza consentita, o viceversa, nota la distanza si può ricavare il massimo numero di nodi collegabili. 1.1 Collegamento della rete Lunghezza rete max (m) n nodi AWG AWG Il mezzo fisico utilizzato per il collegamento è il cavo a due fili schermato. La disposizione dei nodi deve essere tale che le resistenze di terminazione siano poste alle due estremità della rete, inoltre è consigliabile effettuare i collegamenti in modo da evitare connessioni a T per ridurre al minimo le riflessioni del cavo. 1 1 Tabella 1.1 Legame tra lunghezza massima consentita e numero di nodi collegabili (dipendentemente dal tipo di cavo scelto: AWG, AWG 18). Figura La scelta della velocità di trasmissione è condizionata dalla lunghezza del collegamento e dal numero dei nodi collegati, infatti, tali parametri pongono delle restrizioni ai valori massimi teorici definiti dallo standard ISO 11898; i valori reali si ricavano dalle Tabelle 1.2 e 1.3. Nel caso sia necessaria una connessione a T, la massima lunghezza del ramo è di m (a frequenza Kbps e ritardo specifico di linea pari a ns/m), con massima lunghezza cumulativa degli stub di 2m. Bit rate (Kbit/s) Lunghezza rete max teorica (m) * 0* 0* Il terminale dei nodi e lo schermo del cavo vanno collegati nel seguente modo: In questa configurazione la lunghezza di rete massima viene ridotta dal numero di metri complessivi utilizzati per i rami. per reti di breve lunghezza ed in condizioni di terre equipotenziali, si consiglia il tipo di connessione in Tabella 1.2 Valori di lunghezza teorici Figura 1.1.2, in grado di fornire un'alta immunità * con cavo AWG si può arrivare ad una distanza massima ai disturbi ed in grado di lavorare ad alta velocità. di 40m; con cavo AWG 18 si arriva a 900m. Tale schema è consigliato per trasmissioni ad 1Mbit. FUNZIONAMENTO CON SLOPE CONTROL MODE HIGH n nodi Lunghezza max rete in metri 1 Mbit Kbit Kbit 12 Kbit 0 Kbit (AWG ) Kbit Kbit Figura Tabella 1.3 Legame tra numero di nodi, velocità di rete e lunghezza cavo. MAGGIO 14 - REV CODICE ORDINE 90411

4 per collegamenti estesi (tratte > m) è necessario far riferimento ad un altro tipo di connessione, mostrato in Figura Connessioni Connessione Alimentazione: XP1.1: +24VDC (1-28 Vdc, 0mA MAX) XP1.2: GND XP1.3: GROUND (PE) Connessione Bus CAN: Figura Specifiche del cavo XP2.1 CANH XP2.2 CANL XP2.3 Per realizzare una rete CAN è necessario utilizzare un cavo di collegamento che soddisfi le specifiche definite dallo standard ISO 11898: Jumpers ritardo specifico di linea: ns/m J1 ON inserimento resistenza di terminazione linea CAN resistenza specifica di linea (mohm/m) impedenza nominale: 1 Ohm Lunghezza cavo (m) < 0 < 00 < 0 mohm/m < 0 < 40 < 2. Impostazione dispositivo Tabella SYSTEM Electronics ha utilizzato nelle sue prove un cavo avente sezione AWG per posa fissa (codice SYSTEM 7803), le cui caratteristiche sono idonee allo standard (ns/m; 3mOhm/m). 2. Introduzione Il sistema Ponte Ottico permette il collegamento tra due reti CAN indipendenti senza l'utilizzo del mezzo fisico di collegamento; esso è in grado di funzionare su reti CAN comunicanti ad una velocità massima di Kbps. SW0.1: SW0.2: SW0.3: SW0.4: bit peso 0 per il filtro di ingresso bit peso 1 per filtro di ingresso bit peso 2 per filtro di ingresso selezione durata impulso ottico SW3.1: SW3.2: SW3.3: SW3.4:.1 Configurazione di default: La scheda viene consegnata con la seguente configurazione: SW3.1: ON; SW3.2: OFF; SW3.3: OFF; SW3.4: OFF SW0.1: ON; SW0.2: ON; SW0.3: ON; SW0.4: ON 3. Specifiche tecniche J1: ON (resistenza di terminazione inserita). La categoria di sicurezza del prodotto, preso singolarmente, in base alla EN 94-1, è di livello B. Con questo settaggio il ponte è in grado di funzionare sino ad una distanza di cm ed introduce sulla rete un ritardo equivalente a m (AWG ). Interfaccia ottica per bus CAN Velocità massima di trasmissione: Kbps Distanza massima tra le sezioni ottiche: 4cm cm con lenti convergenti (vedi Paragrafo 7) Finestra di trasmissione: Alimentazione 24VDC (0mA max) Temperatura di lavoro: 0-0 C Dimensioni: diametro 70mm, altezza mm MAGGIO 14 - REV CODICE ORDINE 90411

5 . Collegamento alla rete Mantenendo valide le considerazioni espresse nel paragrafo 1.1, nel caso si inserisca il ponte ottico il layout della rete diventa simile alla tipologia mostrata in Figura.1. Anche in questo tipo di configurazione è consigliabile evitare connessioni a T. BAUD RATE (kbps) DISTANZA (cm) 40 0 OLTRE Serve l utilizzodi lenti Tabella 7.2 Impostazione degli switch SW in base alla distanza delle sezioni ottiche ed alla baud-rate di lavoro. 1: switch ON; 0: switch OFF NOTA: 1 Utilizzando una lente PIANO CONVERGENTE (codice SYSTEM ) è possibile portare le due sezioni ottiche ad una distanza massima di cm, ottenendo una finestra di trasmissione di 3 (a cm dalla sorgente). PONTE OTTICO 1 1 La scheda deve essere posta a una distanza di 4. - cm dalla lente. 1 Nel caso in cui venga modificata la velocità della rete CAN (mantenendo invariati la lunghezza del cavo ed il numero dei nodi) non è richiesta alcuna modifica nelle impostazioni del dispositivo ottico. Figura.1 In ambiente rumoroso alcuni disturbi potrebbero propagarsi e degradare la trasmissione del frame quindi occorre inserire dei filtri che permettano di ridurre l'effetto del rumore sulla tratta di cavo disturbata; questi elementi protettivi limitano la velocità di risposta del ponte a causa dei ritardi introdotti, quindi, in fase di progettazione della rete, occorre considerare anche l'effetto di questi elementi opzionali. 7. Caratteristiche tecniche e configurazione Il Ponte Ottico limita la massima lunghezza dei collegamenti ed il numero di nodi collegabili; in fase di dimensionamento della rete è infatti necessario considerare che il dispositivo introduce un ritardo sul segnale trasmesso, tale ritardo è paragonabile a quello dovuto a una tratta di m di cavo AWG (ns/m di ritardo). La distanza tra le due sezioni ottiche può variare da un minimo di 1 cm fino ad un massimo di 0 cm (per distanze superiori occorre inserire delle lenti per convergere il fascio ottico, vedi nota); in base alla distanza necessaria ed alla baud rate di lavoro si impostano alcuni switch (SW ; SW0.4) come mostrato in Tabella 7.1 e Tabella 7.2. Nel caso in cui si usufruisca della massima distanza consentita tra le due parti allora il ritardo di rete aumenta (ns), riducendo così la massima lunghezza del collegamento consentita. Le impostazioni della distanza (SW3; SW0.4) devono essere identiche in entrambe le sezioni del ponte. persi Settaggio Distanza Settaggio Distanza Metri (cavo AWG) SW3: 1 solo ON SW3: 1 solo ON 1- cm 1-2 cm SW3: 2 ON SW3: 2 ON -2 cm - cm SW3: 3 ON SW3: 3 ON fino a cm 3 cm SW3: tutti ON SW3: tutti ON fino a 40 cm 4 cm _ m m Nella Tabella 7.3 è mostrata la configurazione per ottenere i vari stadi di filtraggio, con la relativa penalizzazione in termini di metri di cavo. Configurazione SW0.1 SW0.2SW0.3 ON ON ON OFF ON ON ON OFF ON OFF OFF ON ON ON OFF OFF ON OFF ON OFF OFF OFF OFF OFF Metri persi (cavo AWG ) _ n stadi di filtro Tabella 7.3 Filtri anti-rumore Con l'inserimento del ponte ottico all'interno di una rete CAN il segnale elettrico trasmesso viene rigenerato in entrambe le direzioni, per ciò i limiti relativi alla massima lunghezza della rete ed al numero di nodi (in dipendenza del tipo di cavo utilizzato, Tabella 1.1) vanno considerati separatamente su ciascuna tratta di cavo (a monte e a valle del ponte), mentre per quanto concerne la velocità di trasmissione deve essere selezionata in base alla somma totale del cavo impiegato ed ai ritardi (equivalenti in metri) introdotti dal dispositivo ottico, cioè: ritardo fisso (m) 1m Tabella 7.1 Distanza tra le due sezioni del Ponte Ottico MAGGIO 14 - REV. 1. Si possono inserire fino a 7 stadi di filtraggio (selezionabili tramite gli switch ), ciascuno di essi penalizza la trasmissione di un ritardo (2 ns) equivalente a metri di cavo AWG. ritardo dovuto alla distanza tra le sezioni ritardo dovuto ai filtri di ingresso CODICE ORDINE 90411

6 Calcolata la somma di questi termini, dalla Tabella 1.2 si ricava la massima frequenza possibile, senza tener conto dei limiti introdotti dal cavo utilizzato, poichè questi limiti sono già stati presi in esame dalla Tabella 1.1. Quindi l'utilizzo del Ponte Ottico permette di raggiungere distanze e quantità di nodi maggiori di quelle consentite dalle specifiche del cavo utilizzato (ciò può richiedere una riduzione della velocità di trasmissione). Esempio: Occorre realizzare una rete CAN che colleghi 80 nodi utilizzando cavo AWG. 1) senza Ponte Ottico: la lunghezza massima della rete è di 39 metri la velocità massima di trasmissione è di 12Kbps (Lcavo < m: limite per 12Kbps) 2) con Ponte Ottico: la lunghezza massima della rete è di metri (2 tratte da 0 metri con 40 nodi ciascuna). La velocità massima di trasmissione è di Kbps. (Lcavo = + < 0 m: limite per Kbps) Se si diminuisce la lunghezza delle due tratte si può aumentare la velocità (es: 2 tratte da 400 m => velocità 0Kbps). MAGGIO 14 - REV. 1. CODICE ORDINE 90411