Système slow-control au LAPPPriorité n°1 : bien comprendre les limites du système slow-control sécurité– Pour la partie lecture (capteurs) -> pas de problèmes

fondamentaux• Sérialisation des capteurs (One Wire)• 1 entrée par capteur directement connecté au FPGA ou

via un ADC sur la carte.– Pour la partie actionneurs

• uniquement une consigne (autorisation ou basse tension)• Consigne + puissance sur les parties opératives.

– Refroidissement– Motorisation

Plusieurs possibilités d’architecture

1 : Développement complet du système (custom)

FPGA CPU

OS + OPC UA

(serveur)Alim

2 : Carte développée dans un châssisSans communication fond de panier.– Choix châssis (Cpci, PCI, PXI etc…)– Format 3U 6U ?

FPGA CPU

OS + OPC UA

(serveur)Alim

Avantage : modulaire

3 : Carte développée dans un châssis avec un CPU central (comme HESS2)

(communication fond de panier)

FPGA PCI

Alim

CPUOS +

OPC UA (serveur)

CPU

FPGA

4 : Système sur étagère (COTS)

ADC/DAC

CPUOS +

OPC UA (serveur)

cPCI

CUSTOM

COTS

ChâssisCarte électronique

ModulesspécifiquesCPU

1200 € 8000 €

√ √

2150 € 2950 €

√ √ √

1800 €

√

√

4000 €

4000 €

OPCUA TCP/IPCoûtHardware

13200 €

6900 €

4000 €

COMMUNICATIONHARDWARE

20000 €

20000 €

20000 €

PC

License

License

License

1000 €

1000 €

1000 €

CHIFFRAGE POUR DEMONSTRATEUR

cPCI

CUSTOM

COTS

SOFT HARD

√ √

√

DEVELOPPEMENT

√ √

AVANTAGESINCONVENIENTS

• Solution rodée sur HESS2• Développement « sur mesure »

• Prix• Temps de développement carte• Poids du châssis

• Temps de développement carte• Prix• Poids• Développement « sur mesure »

• Rapidité de développement• Redondance alimentation• Poids

• Modules limités en I/O• Prix

Capteur 1-wire

• Niveau de tension utilisé +5V• Tologies de réseau supportées : série, parallèle, étoile• Utilisation du bus en mode « parasite » (alimentation à partir du fil de données)besoin de 2 fils : ), un fil de données et un fil de masse.• Chaque circuit possède une adresse physique unique gravée dans la puce (codée sur 8 octets)• Capteur intelligent à sortie numérique directe

• Intègre un oscillateur• ROM• Résolution programmable (ex pour T°C)• ………

Système 1-Wire : 3 parties

MASTER SLAVE

Bus master with Controlling software

DATA

Gnd

1-Wire devices

Wiring & connector

Maitre & escalve configuré en transcieverPas besoin d’horloge, chaque 1-wire intègre un oscillateur synchronisé sur le Front descendant du maitre

Ce système de bus utilise un seul maître, qui pourra dialoguer avec un ou plusieurs esclaves.Toutes les commandes et données sont envoyées avec le bit LSB en tête.Le fil unique du bus doit être tiré au +Vcc par une résistance de 4,7KΩ.L'état repos du bus est donc un état haut.Si le bus est maintenu à l'état bas plus de 480 μs par le maître, tous lescomposants sur le bus sont remis à zéro. (C'est le pulse d'initialisation ou de Reset).Après un délai de 15 à 60 μs, le ou les esclaves raccordés, forcent le busà l'état bas pendant 60 à 240 μs pour signaler leur présence.

Circuit équivalent d’une chaine 1-wire

Cin, Cload, Idisc, Iop sont multipliés par le Nb de composants.Ri est divisé par le Nb de composants.L’esclave doit avoir un « idle » courant d’au moins 5µA pour que son interface soit synchronisée avec le protocole de communication

Précaution sur le choix du câble, préconisé câble paire torsadée de catégorie 5 (50pF/m).

Différentes Topologies

Terminologie:RADIUS : est la distance (en mètre) entre le maitre et le + éloigné des esclaveWEIGHT: est le nombre total de connections (en mètre)Ex : topologie en étoile à 3 branches

Radius = 30mWeight = 10 + 20 +30 = 60m

Le protocol 1-wire a un Weight Max = 750m.Un maitre de type RTCU (Real Time Control Unit) supporte un Radius max de 65m

10m

20m30m

Tests Réalisés ou en cours :

Dialogue avec des capteurs 1-wire via Labview sur différentes plateformes

*Châssis PXI + carte FPGA7833 :Identification capteur de températureIdentification EEPROM, lecture , écriture

*Contrôleur USB9490R (interface USB/1-Wire)Identification capteur de températurelecture températurecontrôle précision de la lecture (9,10,12 bits +/-0,1, 0,01, 0,001 °C)

*Châssis RT cRIO + module 8 I/O NI 9401

qques problèmes dans la configuration du module 9401