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Ignacio Salgado Reverte | Escuela Técnica Superior de Ingeniería | Universidad de Sevilla Pág. 105
ANEXOS
ISS-D60 Manual de Usuario
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ESTE DOCUMENTO ES PROPIEDAD DE SOLAR MEMS TECNOLOGIES. SU CONTENIDO NO PUEDE SER REPRODUCIDO O DIVULGADO SIN LA APROBACIÓN ESCRITA DE LA COMPAÑÍA
Solar MEMS Technologies S.L. CIF. B-91794131. Parque Científico y Tecnológico Cartuja’93 c/ Leonardo da Vinci 18, Tecnoincubadora Marie Curie, Planta 1, Modulo 6-41092 Sevilla, SPAIN
Phone: +34-95-446 01 13 Fax: 34-95-446 01 13 E-Mail: smt@solar-mems.com
Solar MEMS Technologies S.L.
Sensor Solar ISS-D60
Manual de Usuario
Características Sensor de 2 ejes ortogonales
Campo de visión de 120º x 120º Precisión: <2º
Resolución: <0.01º Consumo: 50 mA
Tamaño reducido: 50x35x20 mm Peso reducido: 35 g
Temperatura: -30º a 70º Comunicaciones RS-485
Protección IP65 Protecciones eléctricas
Usos Sistemas de apuntamiento.
Control de actitud mediante fuentes luminosas. Control de orientación de aeronaves.
Seguimiento solar de heliostatos. Control de actitud de satélites.
Determinación de radiación luminosa. Cálculo de posiciones geográficas y actitud.
El ISS-D60 es un sensor solar de pequeño tamaño, reducido peso y bajo consumo capaz de determinar la posición relativa del sol con precisión, proporcionando el ángulo de incidencia de la luz solar. Sus características lo convierten en una estupenda herramienta para sistemas de posicionamiento y orientación, muy útil en diversidad de aplicaciones y campos diferentes. El sensor solar ISS-D60 ha sido diseñado con una única y novedosa tecnología propia, basada en procesos de fabricación MEMS para conseguir estructuras de alta integración a bajo coste para sistemas de posicionamiento y seguimiento solar de alta precisión.
Unidad
Sensora
Etapa de
Adaptacion
µControlador
GND
Vcc
RS-485 +
RS-485 -
Interfaz
RS-485
Etapa Reguladora
ISS D60
Fig 1. Diagrama de bloques
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Contenidos Histórico de Versiones........................................................................................................................................ 2 Figuras ............................................................................................................................................................... 3 Tablas................................................................................................................................................................. 3 1. Especificaciones generales ...................................................................................................................... 4 2. Rangos máximos absolutos ..................................................................................................................... 5 3. Características eléctricas ......................................................................................................................... 5 4. Características del sensor ........................................................................................................................ 6 5. Operaciones básicas ................................................................................................................................ 7
5.1. Funcionamiento del ISS-D60 .............................................................................................................. 7 5.2. Parámetros del ISS-D60 ..................................................................................................................... 7
5.2.1. Tensiones ................................................................................................................................... 8 5.2.2. Funciones F ................................................................................................................................ 8 5.2.3. Ángulos ....................................................................................................................................... 8 5.2.4. Radiación .................................................................................................................................... 8 5.2.5. Albedo y Sombra ........................................................................................................................ 8 5.2.6. Filtro atmosférico ........................................................................................................................ 9
6. Comunicaciones con ISS-D60 ............................................................................................................... 10 6.1. Comunicación RS-485 ...................................................................................................................... 10 6.2. Bus de Comunicaciones ................................................................................................................... 10 6.3. Operación maestro-esclavo .............................................................................................................. 10 6.4. Mensajes de información .................................................................................................................. 11
6.4.1. Mensaje INFO ........................................................................................................................... 11 6.4.2. Mensaje ID_CONFIG ................................................................................................................ 11 6.4.3. Mensajes ANG y ANG_FILTER ................................................................................................ 12 6.4.4. Mensaje F y F_FILTER ............................................................................................................. 13 6.4.5. Mensaje RAD_ AS y RAD_AS_FILTER.................................................................................... 14 6.4.6. Mensaje VOLT y VOLT_FILTER .............................................................................................. 15
6.5. Anexo 1: Convención en la numeración de bits/bytes ...................................................................... 16 6.6. Anexo 2: Códigos C .......................................................................................................................... 17
6.6.1. Checksum de 8 bits .................................................................................................................. 17 6.6.2. Transmisión de flotante............................................................................................................. 17
7. Cableado ................................................................................................................................................ 18 8. Dimensiones Mecánicas ........................................................................................................................ 18
Histórico de Versiones Versión 1.00: versión inicial.
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Figuras Fig 1. Diagrama de bloques ............................................................................................................................... 1 Fig 2. Relación entre respuesta y posición: 1er eje ............................................................................................ 6 Fig 3. Relación entre respuesta y posición: 2o eje ............................................................................................. 6 Fig 4. Estadísticas de la precisión: 1er eje ......................................................................................................... 6 Fig 5. Estadísticas de la precisión: 2o eje .......................................................................................................... 6 Fig 6. Microsensor del ISS-D60 .......................................................................................................................... 7 Fig 7. Asignación de señales de ISS-D60 (vista frontal).................................................................................... 7 Fig 8. Sistema de referencia de ISS-D60 ........................................................................................................... 7 Fig 9. Respuesta frecuencial del filtro atmosférico ............................................................................................. 9 Fig 10. Bus de comunicaciones RS-485........................................................................................................... 10 Fig 11. Tiempos de espera de comunicación ................................................................................................... 10 Fig 12. Sintaxis de mensajes ............................................................................................................................ 11 Fig 13. Orden de los bytes del mensaje ........................................................................................................... 11 Fig 14. Convención en la numeración de bits/bytes ......................................................................................... 16 Fig 15. Dimensiones ISS-D60 .......................................................................................................................... 18
Tablas Tabla 1. Especificaciones generales .................................................................................................................. 4 Tabla 2. Rangos máximos absolutos ................................................................................................................. 5 Tabla 3. Especificaciones eléctricas ................................................................................................................... 5 Tabla 4. Características del sensor .................................................................................................................... 6 Tabla 5. Características del filtro atmosférico ..................................................................................................... 9 Tabla 6. Configuración RS-485 ........................................................................................................................ 10 Tabla 7. Descripción de los campos de un mensaje de ISS-D60 ..................................................................... 11 Tabla 8. Semántica del mensaje INFO ............................................................................................................. 11 Tabla 9. Semántica del mensaje ID_CONFIG .................................................................................................. 11 Tabla 10. Semántica del mensaje ANG............................................................................................................ 12 Tabla 11. Semántica del mensaje ANG_FILTER ............................................................................................. 12 Tabla 12. Semántica del mensaje F ................................................................................................................. 13 Tabla 13. Semántica del mensaje F_FILTER ................................................................................................... 13 Tabla 14. Semántica del mensaje RAD_AS ..................................................................................................... 14 Tabla 15. Semántica del mensaje RAD_AS_FILTER ....................................................................................... 14 Tabla 16. Semántica del mensaje VOLT .......................................................................................................... 15 Tabla 17. Semántica del mensaje VOLT_FILTER ............................................................................................ 15 Tabla 18. Cableado para instalación eléctrica .................................................................................................. 18
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1. Especificaciones generales
Parámetro Valor Unidad Comentario
Tipo de sensor 2 ejes - capítulo. Operación Básicas
Campo de visión 120x120 º
Precisión < 0,2 º
Consumo medio 250 mW
Dimensiones
Largo 50 mm Sin pestañas de sujeción
Ancho 35 mm
Alto 20 mm
Peso 40 g
Índice de protección 65 Norma CEI 60529
Tabla 1. Especificaciones generales
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2. Rangos máximos absolutos
Símbolo Parámetro Valor mínimo Valor máximo Unidad
VCC Tensión de alimentación 5 12 V
TOP Temperatura de operación -30 70 ºC
VRS485 Tensión de entrada pines RS-485 -10 10 V
Tabla 2. Rangos máximos absolutos
3. Características eléctricas
Símbolo Parámetro Mín Típica Máx Unidad
VCC Tensión de alimentación 5 5 12 V
ICC Corriente de alimentación 45 50 70 mA
RS-485 Pines RS-485
VIH Tensión input high 2 V
VIL Tensión input low 0.8 V
VOH Tensión output high 3.5 V
VOL Tensión output low 0.4 V
Tabla 3. Especificaciones eléctricas
Protección contra inversión de polaridad en alimentación. Protección contra cortocircuitos de forma indefinida en alimentación. No incluye resistencia terminadora de 120Ω en RS-485:
Consulte al fabricante si desea una configuración particular.
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4. Características del sensor
Parámetro Valor Unidad Comentario
Tipo de sensor 2 ejes - Ortogonales
Campo de visión 120x120 º
Precisión < 0,2 º 3σ
Resolución [º] 0,01 º Medidas de ángulo
Resolución [V] 0,001 V Medidas de tensión
Ancho de banda 50 Hz
Ancho de banda del filtro 50 Hz
Tabla 4. Características del sensor
-500
50
-50
0
50
-0.5
0
0.5
Sensor response vs Position: first axis
-50
0
50
-500
50
-0.5
0
0.5
Sensor response vs Position: second axis
Fig 2. Relación entre respuesta y posición: 1er eje
Fig 3. Relación entre respuesta y posición: 2o eje
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30
100
200
300
400
500
Precission [º]
Sam
ple
s
Precission statistical analysis: first axis
-0.2 -0.1 0 0.1 0.2 0.30
100
200
300
400
500
Precission [º]
Sam
ple
s
Precission statistical analysis: second axis
Fig 4. Estadísticas de la precisión: 1er eje
Fig 5. Estadísticas de la precisión: 2o eje
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5. Operaciones básicas
El ISS-D60 es capaz de medir la posición relativa del Sol y de servir datos de diferente tipo a un dispositivo que se los solicite, es decir, trabaja en modo maestro/esclavo. Dicha posición relativa la proporciona en forma de ángulos respecto del vector normal del sensor, pudiendo ofrecer otros datos adicionales.
5.1. Funcionamiento del ISS-D60
El funcionamiento del ISS-D60 se basa en un sensor de cuatro cuadrantes sobre los que incide un
rayo del sol proyectado desde una ventana situada sobre dicho microsensor.
window
sun ray
microsensor and quadrants
V3
V4V1
V2
x
y
Fig 6. Microsensor del ISS-D60 Fig 7. Asignación de señales de ISS-D60 (vista frontal)
Según el área proyectada sobre cada cuadrante, se genera una tensión de valor entre 0 y 5 voltios para cada uno de ellos, denominados V1, V2, V3 y V4. Estas tensiones son representativas del ángulo de incidencia del sol sobre el sensor, y por tanto de su posición relativa respecto del vector normal al sensor.
5.2. Parámetros del ISS-D60
La información manejada por el ISS-D60 sigue las referencias de la fig. siguiente:
x
Wire
y
z
Angle xAngle y
window
Fig 8. Sistema de referencia de ISS-D60
Dicha información es proporcionada mediante el protocolo de comunicación RS-485, empleando solicitudes y respuestas siguiendo un modo maestro/esclavo.
También dispone de un filtro integrado para aplicaciones terrestres.
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5.2.1. Tensiones
4 tensiones (V1, V2, V3 y V4), de valor entre 0 y 5 voltios, referidas al funcionamiento del microsistema sensor. Son las fuentes que permiten al sistema completo calcular la posición del Sol, y son empleadas en tareas de verificación e integración del sensor en el sistema.
5.2.2. Funciones F
Las funciones F son dos valores resultantes de las siguientes operaciones:
X1 = V4 + V3 X2 = V1 + V2 Y1 = V1 + V4 Y2 = V2 +V3
FX = (X1 - X2) / (X1 + X2) FY = (Y1 - Y2) / (Y1 + Y2)
Dichas funciones permiten describir el comportamiento del sensor en los dos ejes e identificar las posiciones relativas en forma de ángulos mediante determinados cálculos internos del ISS-D60. La función F no tiene unidades y se le conoce también como “sensor response”.
5.2.3. Ángulos
En base a la función F en el eje x y a la función F en el eje y, el ISS-D60 determina internamente el ángulo desde el vector normal sobre el eje X, y el ángulo desde el vector normal sobre el eje Y. A dichos ángulos se les denomina también theta: theta x o ángulo x, theta y o ángulo y. Ambos se miden en grados.
5.2.4. Radiación
La radiación es una medida de la radiación total percibida por el sensor y viene dada por la suma de las 4 tensiones: V1, V2, V3 y V4. Está definida en voltios.
5.2.5. Albedo y Sombra
El albedo y la sombra indican la recepción de una cantidad de radiación diferente a la esperada. El albedo es indicador de cuando se recibe más radiación de la esperada, en una instalación terrestre, debido a la aparición de una segunda fuente de luz. La sombra es indicador de cuando se recibe menos radiación de la esperada, en una instalación terrestre, debido a la aparición de algún obstáculo que cubre parcial o totalmente la fuente de radiación.
Sombra: radiación actual < 90% de la radiación esperada Albedo: radiación actual > 110% de la radiación esperada
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5.2.6. Filtro atmosférico
El ISS-60 incorpora un filtro paso bajo para ser utilizado en aplicaciones terrestres e instalaciones fijas. Dicho filtro permite eliminar las variaciones en las medidas del sensor provocadas por algunas condiciones atmosféricas.
Parámetro Valor Unidad
Tipo de filtro Butterworth -
Orden del filtro 3 -
Frecuencia de muestreo 50 Hz
Frecuencia de corte 0,4 Hz
Tabla 5. Características del filtro atmosférico
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
Normalized Frequency ( rad/sample)
Am
plit
ude
Zero-phase Response
Fig 9. Respuesta frecuencial del filtro atmosférico
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6. Comunicaciones con ISS-D60 Para obtener los datos del ISS-D60 se emplea un protocolo de comunicaciones sobre RS-485, funcionando en modo maestro/esclavo, siendo el ISS-D60 el esclavo. Se pueden conectar hasta 15 sensores al mismo bus de comunicaciones, todos ellos funcionando como esclavos. Cada uno de ellos se identifica con un número entre el 1 y el 15, que viene implementado de fábrica y puede consultarse en el número de referencia del producto. Todos los ISS-D60 se diseñan con un identificador 1, modificable mediante comunicaciones. Consulte al fabricante si desea una configuración particular.
6.1. Comunicación RS-485
Parámetro Valor Unidad Comentario
Tasa de transferencia 9600 Baudios Configurable de fábrica
Bits de datos 8 Bits
Bits de stop 1 Bit
Paridad No -
Tabla 6. Configuración RS-485
6.2. Bus de Comunicaciones
RS-485 +
RS-485 -
MASTER
RS-485 +
RS-485 -
ISS-D60
RS
-48
5 +
RS
-48
5 -
ISS-D60
RS
-48
5 +
RS
-48
5 -
ISS-D60
RS
-48
5 +
RS
-48
5 -
ISS-D60
120Ω 120Ω
. . .
Fig 10. Bus de comunicaciones RS-485
Según estándar EIA/TIA-485. Resistencias terminadoras configurables según estructura del bus.
6.3. Operación maestro-esclavo
El funcionamiento maestro/esclavo permite al sistema maestro solicitar información a uno o varios ISS-D60. Para ello cada mensaje tiene diferentes campos de información que se describen en el siguiente capítulo. El tiempo máximo de espera de respuesta es inferior a 100 ms.
MASTER ISS-D60
BUS
RS-485
Tprocesamiento ~ 65 ms
Ttx informacion ~ 20ms
Ttx solicitud ~ 5 ms
Tespera < 100 ms
Fig 11. Tiempos de espera de comunicación
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6.4. Mensajes de información
DTSID DATA CHECKSUM
(3 + N) bytes
1 byte 1 byte 1 byteN bytes
MESSAGE
Byte 0 Byte 1
ID DTS DATA CHECKS
Byte 0 Byte 1 . . . . .
DATA CHECKS
Byte DTS-1
. . . . .
Fig 12. Sintaxis de mensajes Fig 13. Orden de los bytes del mensaje
Símbolo Parámetro Tamaño Comentarios
ID Identificador 1 byte
Identifica mensaje del maestro, ó identifica mensaje de un ISS-D60:
Bits 7-4: tipo de mensaje Bits 3-0: ID del ISS-D60
DTS Tamaño 1 byte Número de bytes que quedan por transmitir:
DTS = DATA bytes + CHECK8 byte
DATA Datos (DTS-1) bytes Datos del mensaje
CHECK8 Checksum 1 byte Suma de comprobación de 8 bits, sin acarreo
Tabla 7. Descripción de los campos de un mensaje de ISS-D60
6.4.1. Mensaje INFO
Mensaje INFO: mensaje de recepción, enviado por el maestro
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x10 + ID de ISS-D60 destino
DTS 1 0x02
DATA
Mensaje solicitado 1 0x03: ANG 0x63: ANG_FILTER 0x0C: F 0x6C: F_FILTER 0x0F: VOLT 0x6F: VOLT_FILTER 0x06: RAD_AS 0x66: RAD_AS_FILTER
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 8. Semántica del mensaje INFO
6.4.2. Mensaje ID_CONFIG
Mensaje ID_CONFIG: mensaje de recepción, enviado por el maestro
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0xF0
DTS 1 0x02
DATA
Nuevo ID 1 Valor del nuevo identificador del ISS-D60 en recepción
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 9. Semántica del mensaje ID_CONFIG
Todos los ISS-D60 están configurados de fábrica con el identificador 1, pero si va a disponer varios conectados al mismo bus deberá configurarlos con identificadores diferentes. Haga uso del mensaje ID_CONFIG para numerarlos según sus necesidades. El ID de un ISS-D60 debe estar comprendido entre 1 y 15. Consulte al fabricante si desea una configuración particular.
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6.4.3. Mensajes ANG y ANG_FILTER
Mensaje ANG: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x60 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x0B
DATA
Angulo X [º] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Angulo Y [º] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 10. Semántica del mensaje ANG
Mensaje ANG_FILTER: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x60 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x0B
DATA
Angulo X [º] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Angulo Y [º] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 11. Semántica del mensaje ANG_FILTER
Las medidas servidas por ANG_FILTER han sido tomadas utilizando el filtro atmosférico del ISS-D60. Cada registro de error está referido a los cálculos sobre uno de los ejes ortogonales del sensor solar ISS-D60. Los errores se indican según el valor 1 ó 0 de un bit en particular:
o Bit 0: error de límite máximo Se ha superado el límite máximo de la fovea.
o Bit 1: error de límite mínimo: Se ha superado el límite mínimo de la fovea.
o Bit 2: error división por cero en cálculo de ángulos: Una división por cero en el cálculo de los ángulos, lo que implica que el resultado es aproximado.
o Bit 3: error división por cero en cálculo de la función F: Una división por cero en el cálculo de los ángulos, lo que implica que el resultado es aproximado.
Si el valor del registro es 0x55 (hexadecimal) la radiación percibida por el sensor no es suficiente para ofrecer un resultado óptimo. También se puede entender como un indicativo de la noche.
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Phone: +34-95-446 01 13 Fax: 34-95-446 01 13 E-Mail: smt@solar-mems.com
6.4.4. Mensaje F y F_FILTER
Mensaje F: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x70 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x0B
DATA
Función F eje X [-] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Función F eje Y [-] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 12. Semántica del mensaje F
Mensaje F_FILTER: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x70 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x0B
DATA
Función F eje X [-] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Función F eje Y [-] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 13. Semántica del mensaje F_FILTER
Las medidas servidas por F_FILTER han sido tomadas utilizando el filtro atmosférico del ISS-D60. Cada registro de error está referido a los cálculos sobre uno de los ejes ortogonales del sensor solar ISS-D60. Los errores se indican según el valor 1 ó 0 de un bit en particular:
o Bit 0: error de límite máximo Se ha superado el límite máximo de la fovea.
o Bit 1: error de límite mínimo: Se ha superado el límite mínimo de la fovea.
o Bit 2: error división por cero en cálculo de ángulos: Una división por cero en el cálculo de los ángulos, lo que implica que el resultado es aproximado.
o Bit 3: error división por cero en cálculo de la función F: Una división por cero en el cálculo de la función F, lo que implica que el resultado es aproximado.
Si el valor del registro es 0x55 (hexadecimal) la radiación percibida por el sensor no es suficiente para ofrecer un resultado óptimo. También se puede entender como un indicativo de la noche.
ISS-D60 Manual de Usuario
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6.4.5. Mensaje RAD_ AS y RAD_AS_FILTER
Mensaje RAD_AS: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x80 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x09
DATA
Radiación [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Flag de albedo/sombra 1 0x01: hay albedo/sombra 0x00: no hay albedo/sombra
Reg error albedo/sombra
1
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 14. Semántica del mensaje RAD_AS
Mensaje RAD_AS_FILTER: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x80 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x09
DATA
Radiación [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Flag de albedo/sombra 1 0x01: hay albedo/sombra 0x00: no hay albedo/sombra
Reg error albedo/sombra
1
Reg errores en X 1
Reg errores en Y 1
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 15. Semántica del mensaje RAD_AS_FILTER
Las medidas proporcionadas por RAD_AS_FILTER han sido tomadas utilizando el filtro atmosférico del ISS-D60. El registro de error de albedo y sombra indica el tipo, y depende del bit activo:
o Bit 4: error de límite máximo Se ha superado el límite máximo de la fovea.
o Bit 5: error de límite mínimo: Se ha superado el límite mínimo de la fovea.
o Bit 6: sombra: El error de sombra, es decir:
Sombra: radiación actual < 90% de la radiación esperada o Bit 7: albedo:
El error de albedo, es decir: Albedo: radiación actual > 110% de la radiación esperada
Los registros de error en X y en Y están referido a los cálculos sobre uno de los ejes ortogonales del sensor solar ISS-D60. Los errores se indican según el valor 1 ó 0 de un bit en particular:
o Bit 0: error de límite máximo Se ha superado el límite máximo de la fovea.
o Bit 1: error de límite mínimo: Se ha superado el límite mínimo de la fovea.
o Bit 2: error división por cero en cálculo de ángulos: Una división por cero en el cálculo de los ángulos, lo que implica que el resultado es aproximado.
o Bit 3: error división por cero en cálculo de la función F: Una división por cero en el cálculo de la función F, lo que implica que el resultado es aproximado.
Si el valor del registro es 0x55 (hexadecimal) la radiación percibida por el sensor no es suficiente para ofrecer un resultado óptimo. También se puede entender como un indicativo de la noche.
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6.4.6. Mensaje VOLT y VOLT_FILTER
Mensaje VOLT: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x90 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x11
DATA
Tensión V1 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V2 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V3 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 8: LSB del flotante de 32 bits Byte 11: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V4 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 12: LSB del flotante de 32 bits Byte 15: MSB del flotante de 32 bits
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 16. Semántica del mensaje VOLT
Mensaje VOLT_FILTER: mensaje de transmisión, enviado por el ISS-D60
Bytes Valor (hexadecimal) / Comentario
ID 1 0x90 + ID de ISS-D60 fuente
DTS 1 0x11
DATA
Tensión V1 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 0: LSB del flotante de 32 bits Byte 3: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V2 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 4: LSB del flotante de 32 bits Byte 7: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V3 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 8: LSB del flotante de 32 bits Byte 11: MSB del flotante de 32 bits
Tensión V4 [V] 4 Flotante de 32 bits (estándar IEEE 754)
Byte 12: LSB del flotante de 32 bits Byte 15: MSB del flotante de 32 bits
CHECKSUM 1 Suma de comprobación
Tabla 17. Semántica del mensaje VOLT_FILTER
Las medidas de VOLT_FILTER han sido tomadas utilizando el filtro atmosférico del ISS-D60.
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6.5. Anexo 1: Convención en la numeración de bits/bytes
BYTE 1
Bit 15 Bit 8. . . . .
First Bit TX
msb
BYTE 0
. . . . .
LSBMSB
Bit 7 Bit 0
lsb msb lsb
First Byte TX
Fig 14. Convención en la numeración de bits/bytes
La convención de numeración descrita es aplicable tanto a mensajes de transmisión como a mensajes de recepción, y el formato utilizado es Little Endian.
El primer byte transmitido en una cadena de N bytes es el byte 0 (LSB), y el último byte transmitido es el byte N-1 (MSB).
El primer bit transmitido en un byte es el bit 0 (lsb), y el último bit transmitido es el bit 7 (msb).
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6.6. Anexo 2: Códigos C
6.6.1. Checksum de 8 bits
Considerando la siguiente estructura para definir un mensaje de comunicaciones:
struct message unsigned char id; unsigned char dts; unsigned char data[20]; ;
Código para calcular checksum de 8 bits:
unsigned char checksum8(struct msg message) unsigned short sum = 0x0000; unsigned char checksum; int i; for(i=0;i<(message.dts-1);i++) sum = message.data[i] + sum; checksum = (unsigned char)(0x00FF & sum); return(checksum);
6.6.2. Transmisión de flotante
Considerando la siguiente estructura para definir un mensaje de comunicaciones:
struct message unsigned char id; unsigned char dts; unsigned char data[20]; ;
Para transmitir un flotante de 32 bits accede a memoria de la siguiente manera:
union float float_backup; unsigned char char_backup[4]; memaccess;
Para almacenar un valor flotante en el campo DATA de un mensaje:
memaccess.float_backup = float_value; for (i=0;i<4;i++) message.data[i] = memaccess.char_backup[i];
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7. Cableado
Color Terminal Comentarios
Rojo Vcc Tensión de Alimentación
Negro GND Ground
Verde RS-485 + Terminal + RS-485
Amarillo RS-485 - Terminal - RS-485
Tabla 18. Cableado para instalación eléctrica
8. Dimensiones Mecánicas
35
,0
50,0
20
,0
2,0
67,3
Side view
Front view
Raised view
3,5
57,8
12
,0
Bottom view
Fig 15. Dimensiones ISS-D60
Guía STM de Solar MEMS
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Fecha: 15/12/2010
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En el presente manual se muestran las características eléctricas del módulo STM, el cual se basa en el procesador digital de señales (DSC) dsPIC30F4011 de Microchip.
1. Numeración y descripción de bornas.
La numeración de las bornas del módulo es tal y como se representa en la siguiente figura:
Figura 1. Numeración de bornas.
Guía STM de Solar MEMS
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Fecha: 15/12/2010
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PIN Descripción
1 GPIO 8
2 GPIO 7
3 GND
4 GPIO 6
5 Entrada analógica A2
6 Entrada analógica A1
7 Entrada analógica A3
8 Entrada analógica A4
9 GPIO 4
10 GPIO 3
11 GPIO 5
12 GPIO 2
13 Retorno de señales analógicas tipo A
14 Entrada analógica A5
15 Salida 5Vcc para sensores
16 GND Sensor
17 GND
18 GPIO 1
19 Input Capture
20 GND
21 Retorno de señal analógica B
22 Entrada analógica B
23 Entrada analógica C
24 Retorno de señal analógica C
25 NC
26 Puente para resistencia terminadora bus RS485
27 NC
28 Puente para resistencia terminadora bus RS485
29 RX UART
30 NC
31 TX UART
32 NC
33 NC
34 Salida PWM 1
35 NC
36 GND
37 Línea B bus RS485
38 Salida 5Vcc para sensores
39 Línea A bus RS485
40 GND
41 GND
42 Salida PWM 2
43 Entrada Vcc
44 GND
45 GND
46 GND
47 GND
48 GND
Tabla 1. Descripción de bornas.
Guía STM de Solar MEMS
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Fecha: 15/12/2010
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2. Descripción de señales. Alimentación:
• Entrada: El sistema se puede alimentar entre 7V y 20V, entre las bornas 43
(positivo) y 44 (negativo). En caso de inversión de polaridad, actuaría el sistema de
protección contra inversión de polaridad, que provocaría la apertura del fusible
interno.
• Salidas: El módulo dispone de dos salidas estabilizadas de 5V protegidas contra
sobrecargas y cortocircuitos, conectadas en paralelo para la alimentación de
sensores:
o Salida 1: Entre la borna 15 (positivo) y 16 (negativo).
o Salida 2: Entre la borna 38 (positivo) y 40 (negativo).
Entradas analógicas: El STM dispone de tres grupos de entrada de señales analógicas diferenciales (A, B y C) con un rango de 0-5V y una impedancia de entrada de 10KΩ. Cada grupo posee su propia señal de retorno:
• Grupo de entradas analógicas A: Compuesto por A1 (borna 6), A2 (borna 5), A3
(borna 7), A4 (borna 8) y A5 (borna 14). El retorno común es la borna 13.
Figura 2. Representación de entradas analógicas A.
• Entrada analógica B: Entrada por borna 22 y retorno en borna 21.
• Entrada analógica C: Entrada por borna 23 y retorno en borna 24.
En la siguiente tabla se muestra la correspondencia entre cada una de las entradas analógicas y el pin correspondiente del DSC.
Guía STM de Solar MEMS
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Fecha: 15/12/2010
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Entrada # pin
DSC Referencia
pin DSC A1 21 AN2
A2 22 AN3
A3 23 AN4
A4 24 AN5
A5 26 AN7
B 25 AN6
C 27 AN8
Tabla 2. Correspondencia entre entrada y pin del DSC.
Señales digitales de propósito general (GPIO): El módulo dispone de 8 entradas/salidas digitales de propósito general, las cuales se encuentran cableadas al DSC tal y como se muestra en la figura 3. La masa de las señales digitales puede ser cualquier borna denominada como GND.
Figura 3. Conexión de las GPIOs al DSC.
GPIO # Borna # pin DSC
Referencia pin DSC
1 18 34 RC13
2 12 36 RE8
3 10 35 RC14
4 9 38 RD3
5 11 15 RE0
6 4 14 RE1
7 2 10 RE4
8 1 41 RD2
Tabla 3. Entradas/salidas digitales de propósito general.
Entrada Input Capture: El STM tiene habilitada la borna 19 como Input Capture. Puede emplearse como masa cualquier borna denominada como GND. La borna se encuentra cableada al pin 37 del DSC tal y como se muestra en la figura 4. Como puede apreciarse, integra un filtro paso bajo para suprimir rebotes en sistemas de accionamiento mecánico.
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Figura 4. Conexión de la entrada de Input Capture al DSC.
Salidas PWM: El sistema dispone de dos salidas PWM. Puede emplearse como masa cualquier borna denominada como GND.
• PWM1: borna 34. Se encuentra conectada al pin 11 del DSC, denominado PWM2H.
• PWM2: borna 42. Se encuentra conectada al pin 12 del DSC, denominado PWM2L.
Comunicaciones: El módulo dispone de un bus de comunicaciones RS485 y de un depurador por puerto serie con niveles TTL.
• Bus RS485: Emplea la UART2. Dispone de resistencias de pull-down y pull-up en las líneas de comunicación para asegurar un nivel lógico alto en el bus en ausencia de transmisión. Permite habilitar la resistencia de final de línea realizando un puente entre las bornas 26 y 28. Puede emplearse como masa cualquier borna denominada como GND.
# Pin DSC Descripción Referencia pin DSC
2 Transmisión U2TX
3 Recepción U2RX
9 Selección Tx/Rx RE5
Tabla 4. Pines del DSC relacionados con la comunicación RS485.
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Figura 5. Esquema de la sección del bus RS485.
# Borna Descripción 39 A
37 B
26 Puente para resistencia terminadora 28
Tabla 5. Descripción de bornas bus RS485.
• Depurador: Es un bus de comunicación serie con niveles TTL (0-5V). Emplea la UART1. Puede emplearse como masa cualquier borna denominada como GND.
Borna Descripción # pin DSC Referencia pin DSC 29 Recepción 1 U1RX
31 Transmisión 2 USTX
Tabla 6. Pines relacionados con el depurador serie.
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3. Anexos.
En la siguiente figura se muestra el pinout del DSC empleado en el módulo de control.
Figura 6. Pinout del DSC del STM.
Vishay SiliconixSi9986
Document Number: 70007S-72211-Rev. F, 22-Oct-07
www.vishay.com1
Buffered H-Bridge
FEATURES • 1.0 A H-Bridge • 200 kHz Switching Rate • Shoot-Through Limited • TTL Compatible Inputs • 3.8 to 13.2 V Operating Range • Surface Mount Packaging
APPLICATIONS • VCM Driver • Brushed Motor Driver • Stepper Motor Driver • Power Converter • Optical Disk Drives • Power Supplies • High Performance Servo
DESCRIPTION
The Si9986 is an integrated, buffered H-bridge with TTLcompatible inputs and the capability of delivering acontinuous 1.0 A at VDD = 12 V (room temperature) atswitching rates up to 200 kHz. Internal logic prevents theupper and lower outputs of either half-bridge from beingturned on simultaneously. Unique input codes allow bothoutputs to be forced low (for braking) or forced to a highimpedance level.
The Si9986 is available in both standard and lead (Pb)-free,8-pin SOIC packages, specified to operate over a voltagerange of 3.8 V to 13.2 V, and the commercial temperaturerange of 0 to 70 °C (C suffix) and the industrial temperaturerange of - 40 to 85 °C (D suffix).
FUNCTIONAL BLOCK DIAGRAM, PIN CONFIGURATION AND TRUTH TABLE
VDD
OUTPUTA B
INA
INB
GND
SA
Shoot-ThroughProtection Logic
SB
(3)
(7)
(6)
(2)(1) (8) (5) (4)
GND
SO-8
5
6
7
8
Top View
2
3
4
1SA OUTA
VDD
INA
INB
SB OUTB
Si9986
PIN DESCRIPTION Pin
NumberName Function
1 SA Source of the low-side MOSFET on bridge arm A
2 GND Ground
3 VDD IC power supply
4 SB Source of the low-side MOSFET on bridge arm B
5 OUTBCenter tap of bridge arm B. Connects to one end of the load
6 INB Input signal to control bridge arm B
7 INA Input signal to control bridge arm A
8 OUTACenter tap of bridge arm A. Connects to the other end of the load
ORDERING INFORMATION
Part NumberTemperature
RangePackage
Si9986CY-T1 0 to 70 °CTape and Reel
Si9986DY-T1 - 40 to 85 °C
Si9986CY-T1-E3 0 to 70 °C Lead (Pb)-free Tape and ReelSi9986DY-T1-E3 - 40 to 85 °C
Si9986CY 0 to 70 °CBulk (tubes)
Si9986DY - 40 to 85 °C
TRUTH TABLE INA INB OUTA OUTB
1 0 1 0
0 1 0 1
0 0 0 0
1 1 HiZ HiZ
* Pb containing terminations are not RoHS compliant, exemptions may apply.
Available
Pb-free
RoHS*COMPLIANT
www.vishay.com2
Document Number: 70007S-72211-Rev. F, 22-Oct-07
Vishay SiliconixSi9986
Notes: a. Device Mounted with all leads soldered or welded to PC board.b. Derate 10 mW/°C above 25 °C.Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional operationof the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to absolute maximumrating conditions for extended periods may affect device reliability.
Notes: a. The algebraic convention whereby the most negative value is a minimum and the most positive a maximum, is used in this data sheet.b. Typical values are for DESIGN AID ONLY, not guaranteed nor subject to production testing.
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGSa Parameter Limit Unit
Voltage on any Pin with Respect to Ground - 0.3 to VDD + 0.3
VVoltage on Pins 5, 8 with Respect to GND - 1 to VDD + 1
Voltage on Pins 1, 4 - 0.3 to GND + 1
Peak Output Current 1.5 A
Storage Temperature - 65 to 150°C
Maximum Junction Temperature (TJ) 150
Maximum VDD 15 V
Power Dissipationb 1 W
ΘJA 100 °C/W
Operating Temperature RangeSi9986CY 0 to 70
°CSi9986DY - 45 to 85
RECOMMENDED OPERATING RANGE Parameter Limit Unit
VDD 3.8 to 13.2 V
Maximum Junction Temperature (TJ) 125 °C
SPECIFICATIONS
Parameter Symbol
Test Conditions Unless Otherwise Specified
VDD = 3.8 to 13.2 VSA at GND, SB at GND
LimitsC Suffix, 0 to 70 °C
D Suffix, - 40 to 85 °C
Unit Mina Typb Maxa
Input
Input Voltage High VINH 2V
Input Voltage Low VINL 1
Input Current with Input Voltage High IINH VIN = 2 V 1µA
Input Current with Input Voltage Low IINL VIN = 0 V - 1
Output
Output Voltage High VOUTHIOUT = - 500 mA
VDD = 10.8 V 10.5 10.7
V
VDD = 4.5 V 4.1 4.3
IOUT = - 300 mA, VDD = 3.8 V 3.4 3.7
Output Voltage Low VOUTLIOUT = 500 mA
VDD = 10.8 V 0.2 0.3
VDD = 4.5 V 0.2 0.4
IOUT = 300 mA, VDD = 3.8 V 0.1 0.4
Output Leakage Current High IOLH INA = INB ≥ 2 V, VOUT = VDD = 13.2 V - 10 0µA
Output Leakage Current Low IOLL VOUT = 0, VDD = 13.2 V 0 10
Output V Clamp High VCLH INA = INB ≥ 2 VIOUT = 100 mA VDD + 0.7
VOutput V Clamp Low VCLL IOUT = - 100 mA - 0.7
Supply
VDD Supply Current IDDIN = 100 kHz, VDD = 5 V 2 mA
INA = INB = 4.5 V, VDD = 5.5 V 300 µA
Dynamic
Propogation Delay TimeTPLH VDD = 5 V
300nS
TPHL 100
Document Number: 70007S-72211-Rev. F, 22-Oct-07
www.vishay.com3
Vishay SiliconixSi9986
TYPICAL CHARACTERISTICS 25 °C, unless otherwise noted
Output High Voltage vs. Output Current
Supply Current vs. Supply Voltage
Supply Current vs. Temperature
0
3
6
9
12
15
0.50 0.75 1.00 1.25 1.50
(V)
VO
UT
H
Output Current (A)
VDD = 13.2 V
5.5 V
3.8 V
40
60
80
100
120
140
4 6 8 10 12 14
VDD - Supply Voltage (V)
- S
tand
by (
I DD
A)
µ-
Sta
ndby
(I D
DA
)µ
60
80
100
120
140
160
180
200
- 35 -- 20 5 10 25 40 55 70 85
Temperature (°C)
VDD = 13.2 V
5.5 V
Output Low Voltage vs. Output Current
Supply Current vs. Supply Voltage
Supply Current vs. Temperature
0
100
200
300
400
500
600
700
0.50 0.75 1.00 1.25 1.50
Output Current (A)
(mV
)V
OU
TL
VDD = 3.8 V
5.5 V
13.2 V
0
1
2
3
4
5
6
4 6 8 10 12 14
(mA
)I D
D
VDD - Supply Voltage (V)
f = 100 kHz
0
2
4
6
8
- 35 - 20 - 5 10 25 40 55 70 85
(mA
)I D
D
Temperature (°C)
VDD = 13.2 V
5.5 V
f = 100 kHz
www.vishay.com4
Document Number: 70007S-72211-Rev. F, 22-Oct-07
Vishay SiliconixSi9986
TYPICAL CHARACTERISTICS 25 °C, unless otherwise noted
Vishay Siliconix maintains worldwide manufacturing capability. Products may be manufactured at one of several qualified locations. Reliability data for SiliconTechnology and Package Reliability represent a composite of all qualified locations. For related documents such as package/tape drawings, part marking, andreliability data, see http://www.vishay.com/ppg?70007.
Supply Current vs. Frequency
(mA
)I D
D
0
3
6
9
12
15
0 50 100 150 200
VDD = 13.2 V
f - Frequency (kHz)
5.5 V
3.8 V
Propagation Time vs. Supply VoltageVDD - Supply Voltage (V)
Del
ay T
ime
(ns)
0
100
200
300
400
500
600
3 6 9 12 15
TPLH
TPHL
Document Number: 91000 www.vishay.comRevision: 18-Jul-08 1
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OPTEK reserves the right to make changes at any time in order to improve design and to supply the best product possible.
Hallogic Hall-effect Sensor Assembly OHB900
OPTEK Technology Inc. — 1645 Wallace Drive, Carrollton, Texas 75006 Phone: (972) 323-2200 or (800) 341-4747 FAX: (972) 323-2396 sensors@optekinc.com www.optekinc.com
Issue A.2 08/07 Page 1 of 3
Features: • Non-contact motion sensing • Operates over a broad range of supply voltages (4.5 V to 25 V) • Excellent temperature stability • Hall element, linear amplifier and Schmitt trigger on a single
Hallogic silicon chip • Performs in dirty environments over wide temperature range • 0.125” (3.18 mm) wide gap
Description: The OHB900 consists of a Hall-effect sensor similar to the OH180U and a rare earth magnet mounted in a low-cost plastic housing. The magnet produces optimum magnetic flux at the Hall-effect sensor location. The sensor has an open collector transistor output, which is activated when the slot is open. When the slot is blocked by a ferrous material that reduces the magnetic flux density at the Hall-effect sensor location, the open collector output transistor switches off. The device provides up to 25 mA of sink current. Output characteristics are constant at switching frequencies from DC to over 200 kHz. The Uni-Polar turns on with a (logic level “0”) after a sufficient magnetic field from the south pole of a magnet approaches the symbolized face of the device (Operating Point) and turns off (logic level “1”) after the magnetic field reached a minimum value. This feature makes these sensors ideal for applications in non-contact switching operations.
Product Photo Here
HallElement
VoltageRegulator
2
3
1 Vcc
Output
GroundPin # Description
1 Vcc
2 Ground
3 Output
Applications: • Non-contact slotted magnetic switch • Harsh environment encoder • Assembly line automation • Machine automation • Machine safety • End of travel sensor • Door sensor
DIMENSIONS ARE IN: INCHES
[MILLIMETERS]
Ordering Information
OHB900 Slotted Switch
Part Number Description
RoHS
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Hallogic Hall-effect Sensor Assembly OHB900
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Notes: (1) Slot blocked with a ferrous material to interrupt magnetic flux. (2) See Hall-effect data sheet OH090 through OHS3100 Series for additional information — for reference only.
Electrical Characteristics (VCC = 4.5 V to 24 V, TA = 25° C unless otherwise noted)(2)
SYMBOL PARAMETER MIN TYP MAX UNITS TEST CONDITIONS
ICC Supply Current - 4 7 mA VCC = 24 V, Output Off
VOL Output Saturation Voltage - 100 400 mV VCC = 4.5 V, IOL = 20 mA, Slot Open
IOH Output Leakage Current - 0.1 10 µA V = 4.5 V, VOUT = 24 V, Slot Blocked(1)
tr Output Rise Time - 0.21 1 µs RL = 820 Ω, CL = 20 pF
tf Output Fall Time - 0.1 1 µs RL = 820 Ω, CL = 20 pF
Supply Voltage, VCC 25 V
Storage Temperature Range, TS -50°C to +160° C
Operating Temperature Range, TA -40°C to +150° C
Lead Soldering Temperature (1/8 in. (3.2 mm) from case for 5 sec. with soldering iron) 260° C
Output ON Current, ISINK 25 mA
Output OFF Voltage, VOUT 25 V
Magnetic Flux Density, B Unlimited
Absolute Maximum Ratings (TA = 25° C unless otherwise noted)
M S Center Line
ROP
Vane - Material = 1018 Cold Rolled Steel - 0.03" [0.76mm] Thick Location = 0.50" [1.27mm] from Bottom of Slot
Right Right Left Left Operate Release Release Operate Point Point Point Point
Minimum 0.073" 0.045" -0.045" -0.073"[1,85mm] [1,14mm] [-1,14mm] [-1,85mm]
Maximum 0.003" -0.005" 0.005" -0.003"[0,08mm] [-1,27mm] [1.27mm] [-0,08mm]
RRP
LOP LRP
Measurements are referenced to Center Line.
U.U.T.
820 Ohm
20 pf
3
2
1VccOutput
Ground
VOL
OHV
10%
90%
TrTf
90%
10%
BOP RPB
Magnetic Field
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Hallogic Hall-effect Sensor Assembly OHB900
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Rise & Fall Time vs Temperature
0
50
100
150
200
250
300
350
-50 -25 0 25 50 75 100 125 150
Temperature (°C)
Typi
cal T
ime
(ns)
RiseFall
Icc vs Temperature
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
-50 -25 0 25 50 75 100 125 150
Temperature (°C)
Typi
cal I
cc (m
A)
Icc ONIcc OFF
Rise & Fall vs Temperature Icc vs Temperature
Saturation Voltage vs Temperature
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
-50 -25 0 25 50 75 100 125 150
Temperature (°C)
Typi
cal S
atur
atio
n Vo
ltage
(V)
Sat Voltage
Saturation Voltage vs Temperature