От высокотехнологичного IoT-производства до медицинской операционной: разработка оптимальных систем связи

30 декабря 2021

медицинаавтоматизацияответственные примененияинтернет вещейAnalog Devicesстатьяинтегральные микросхемысредства разработки и материалыHDMIEthernetIoTLVDS изоляцияHMI

Ричард Энслоу, Нил Квинн (Analog Devices)

Analog Devices представляет новейшие разработки для высокоскоростной и защищенной от помех передачи данных в системах промышленного и медицинского IoT: первое в отрасли семейство гигабитных цифровых изоляторов, первые в отрасли гальванически изолированные порты для видео, отладочную плату для изолированного HDMI и полный набор решений для промышленного Ethernet.

Основа новой промышленной революции (Industry 4.0) – надежная коммуникационная инфраструктура. Она позволяет принимающим решения в рамках IoT получать данные от приборов, от работающих в полевых условиях устройств и от производственных линий. Глубокое понимание технологических возможностей позволяет обеспечить надежность робототехники и человеко-машинного интерфейса (HMI).

Производственный цех и медицинская операционная имеют мало общего. Но оборудование, которое используется в обоих случаях, обеспечивает надежную и точную работу систем, что часто имеет решающее значение. С ростом количества данных, которое могут обработать умные системы, повышаются и требования к пропускной способности каналов передачи данных. При этом важно, чтобы коммуникационные скоростные интерфейсы сохраняли надежность, были защищены от воздействия окружающей среды и обеспечивали электромагнитную совместимость (EMC) – способность систем функционировать в соответствии с их назначением в рабочей среде, не создавая и не подвергаясь чрезмерному влиянию электрических помех.

Робототехника и машинное зрение

Роботы с визуальным контролем повышают гибкость и надежность производства с высокой добавленной стоимостью. Без функции визуального контроля робот способен лишь повторять одну и ту же задачу до тех пор, пока не будет перепрограммирован. Оснащенный функцией машинного зрения робот может выполнять более интеллектуальные задачи – например, на производственной линии он может сканировать конвейерную ленту для выявления дефектных изделий, как показано на рисунке 1. В среде с высоким уровнем электромагнитных помех надежность и эффективность интерфейса машинного зрения робота зависит от выбранной технологии проводной связи. Для подключения интерфейса видеокамеры машинного зрения можно использовать USB 2.0, USB 3.0, последовательный протокол Camera Link или гигабитный Ethernet.

Рис. 1. Видеокамера машинного зрения в робототехнической системе с интерфейсом Ethernet, USB или Camera Link

Рис. 1. Видеокамера машинного зрения в робототехнической системе с интерфейсом Ethernet, USB или Camera Link

В таблице 1 представлено сравнение стандартов USB, Ethernet и Camera Link с указанием ряда основных характеристик интерфейсов. У промышленного Ethernet есть множество преимуществ: самый длинный кабель – до 100 метров для двухпарного (100BASE-TX) и для четырехпарного (1000BASE-T1) стандартов, до 1 километра с новым стандартом 10BASE-T1L, предназначенным для работы в среде с высоким уровнем электромагнитных помех. Работоспособность кабеля при использовании USB 2.0 или USB 3.0 ограничена 5 метрами, если не используются специальные активные USB-кабели. При этом уровень защиты от помех необходимо повышать с помощью специальных диодов и фильтров. Однако повсеместное распространение USB-портов на промышленных контроллерах и высокая пропускная способность – до 5 Гбит/с – предоставляют разработчику некоторые преимущества.

Таблица 1. Сравнение стандартов связи для видеокамер машинного зрения

Параметр USB 2.0 USB 3.0 Промышленный Ethernet Camera Link
Пропускная способность 1.5 Мбит/c
(Low speed)12 Мбит/c
(Full speed)480 Мбит/с
(High speed)
5 Гбит/с
(Super speed)
10 Мбит/c
100 Мбит/c
1 Гбит/c
2.04 Гбит/c
(Base)
4.08 Гбит/c
(Full)
6.8 Гбит/c
(Deca)
Длина кабеля 5 м 3 м 10 Мбит/c – до 1 км
100 Мбит/c…1 Гбит/c – до 100 м
10 м
Питание и данные по одному кабелю Да Да Да, Ethernet (PoE) по линиям передач (PoDL) Да
Необходимость в фрейм-граббере (видео захвате кадра) Нет Нет Нет Да
Стоимость кабеля Низкая Низкая Низкая Высокая
Уровень EMC Низкий, требуется защита от электромагнитных помех, фильтры и изоляция «сигнал/питание» Низкий, требуется защита от электромагнитных помех, фильтры и изоляция «сигнал/питание» Высокий (магнитный трансформатор является частью спецификации Ethernet) Средний (LVDS), требуется изоляция «сигнал/питание» для лучшей производительности

Camera Link требует специального оборудования для захвата кадров на промышленном контроллере. USB, а Ethernet в таком оборудовании не нуждается. Впервые Camera Link был представлен в качестве стандарта в конце 2000 года. Он является наиболее часто применяемым в системах машинного зрения интерфейсом. Видеокамеры машинного зрения на базе USB и Ethernet повсеместно используются в наши дни. Однако Camera Link и устройства захвата кадров по-прежнему используются для приложений, требующих предварительной обработки с нескольких видеокамер – это позволяет снизить нагрузку на основной процессор. По сравнению с гигабитным Ethernet даже на базовой скорости стандарт Camera Link передает вдвое больше данных, хоть и на меньшее расстояние. Физический уровень Camera Link основан на низковольтной дифференциальной передаче сигналов (LVDS), с присущей этому стандарту устойчивостью к электромагнитным помехам за счет наличия на каждом проводе синфазного шума, который эффективно подавляется на приемнике. Электромагнитную совместимость на физическом уровне LVDS можно повысить с помощью магнитной изоляции.

Синхронизация по времени между промышленной видеокамерой и действием робототехнической системы лучше всего достигается при помощи передачи данных по Ethernet-каналу c применением промышленного контроллера. Это стало возможно с применением коммутатора, чувствительного ко времени сетевого обмена данными (TSN) в соответствии с IEEE 802.1. TSN является первым стандартом IEEE c контролем времени маршрутизации данных в коммутируемых сетях Ethernet. Analog Devices предлагает полный набор компонентов для реализации технологий Ethernet, включая приемопередатчики физического уровня и коммутаторы TSN, а также всевозможные решения системного уровня, программного обеспечения и безопасности.

Человеко-машинный интерфейс (HMI)

Человеко-машинный интерфейс (HMI) обычно используется для отображения данных с программируемого логического контроллера (ПЛК/PLC) в удобочитаемом визуальном представлении. Стандартный HMI можно использовать для контролирования времени изготовления продукции, одновременно отслеживая ключевые показатели эффективности (KPI) и производительность машины. Оператор может использовать HMI для решения множества задач, например – для включения или выключения переключателей, а также для увеличения или уменьшения давления или для изменения скорости производственного процесса. HMI со встроенными экранами применяются достаточно широко; однако HMI с опциями внешнего монитора имеют некоторые преимущества. HMI-блоки с внешними портами мультимедийного интерфейса высокого разрешения (HDMI) имеют небольшие размеры и могут быть легко размещены на стойках управления при помощи стандартных DIN-реек, которые также используются для установки основного PLC.

С HDMI возможно использование кабеля длинной до 15 метров, что позволяет устанавливать мониторы с сенсорным экраном в диспетчерских, как показано на рисунке 2. Подключение HDMI кабелями большей длины в промышленных средах может оказаться сложной задачей, поскольку на эти кабели могут влиять факторы электромагнитной совместимости. Если двигатели и насосы подключены к ПЛК, установленному на DIN-рейку, существует также возможность непрямых переходных перенапряжений на HMI.

Рис. 2. Человеко-машинный интерфейс (HMI) с входами Ethernet и RS-485, а также выходом HDMI

Рис. 2. Человеко-машинный интерфейс (HMI) с входами Ethernet и RS-485, а также выходом HDMI

Обеспечение устойчивости системы требует тщательного выбора типов интерфейсов. Такие шины как CAN или RS-485 широко распространены в условиях роста применения промышленного Ethernet. По данным отраслевых источников, в мире установлено свыше 61 миллиона узлов RS-485 (PROFIBUS), при этом рост уровня автоматизации процессов (PA) PROFIBUS составляет 7% в годовом исчислении. Количество установленных узлов PROFINET (промышленного Ethernet) составляет 26 миллионов,  причем только в 2018 году было установлено 5,1 миллиона устройств.[1] Высокие показатели EMC могут быть достигнуты с применением технологий на основе Ethernet, поскольку электромагнитные свойства прописаны в стандарте IEEE 802.3 Ethernet и должны соблюдаться в каждом сетевом узле. Устройства RS-485 могут иметь магнитную изоляцию для повышения помехоустойчивости, а защитные диоды могут быть встроены в трансивер или размещены на сетевой печатной плате для повышения устойчивости к электростатическим разрядам и переходным перенапряжениям.

HMI обычно защищен от электростатических разрядов. При этом надежность сигнала повышается с помощью защитных ESD-диодов. Интегрированная усиленная изоляция промышленного HMI может защитить операторов от поражения электрическим током. Хотя для Ethernet и RS-485 доступны недорогие решения по изоляции, сегодня видеоканалы в основном изолируются с помощью дорогостоящего оптоволокна, способного обеспечивать гигабитные скорости передачи данных. Последние достижения Analog Devices в технологии изоляции, воплощенные в семействах приемопередатчиков с изоляционными барьерами ADN4654/ADN4655/ADN4656, обеспечивающих скорость передачи данных свыше 1 Гбит/сек., предоставляют разработчикам удобную и выгодную альтернативу.

Эндоскопия

Хирургическая визуализация, в том числе эндоскопия – это уникальная технология, в рамках которой необходимо решать проблемы получения изображений с высокой точностью, а также обеспечить безопасность пациента. В эндоскопических устройствах предыдущего поколения – видеоэндоскопах – для передачи изображения на датчик устройства с зарядовой связью (CCD/ПЗС-матрица) используется набор стеклянных линз и световод. Использование видимого света в качестве среды передачи изображения от пациента к эндоскопу обеспечивает внутреннюю изоляцию от опасных электрических токов, но имеет значительные недостатки в виде высокой стоимости производства и низкого качества изображения.[2]

В последнее время устройства хирургической визуализации перешли на цифровые технологии. Для преодоления сложностей разного уровня был осуществлен переход от ПЗС на CMOS-датчик (КМОП), который можно легко масштабировать по размеру и встраивать в основание камеры. КМОП-видеокамеры избавляют нас от необходимости использования нескольких объективов последовательно, а также улучшают общее качество изображения. Снижение стоимости производства дает возможность использовать одноразовые хирургические оптические камеры, что позволяет отказаться от дополнительной стерилизации. Дальнейшая миниатюризация основания камеры делает операцию менее инвазивной.[3]

С переходом на цифровые эндоскопы возникает необходимость в высокоскоростном электрическом канале связи между CMOS-датчиком изображения, который контактирует с пациентом, и блоком управления камерой (CCU). LVDS и масштабируемая низковольтная передача сигналов (SLVS) стали популярными физическими уровнями для этого соединения, обеспечивая высокую пропускную способность и относительно низкое энергопотребление (рисунок 3).[4] Этот интерфейс, в отличие от применяемого в видеоэндоскопах, основан на передаче электрического сигнала, и в нем могут возникать опасные уровни тока, поэтому система должна быть спроектирована таким образом, чтобы оградить пациента от любой потенциальной токовой угрозы.

Рис. 3. Электрические интерфейсы в цифровом эндоскопе с датчиком изображения CMOS (КМОП)

Рис. 3. Электрические интерфейсы в цифровом эндоскопе с датчиком изображения CMOS (КМОП)

В любой медицинской системе, подключенной к электросети, первостепенное значение имеет безопасность пациента. Стандарт IEC 60601 для медицинского электрического оборудования устанавливает к компонентам строгие требования, которые обеспечивают защиту пациента (MOPP) от опасного напряжения. При реализации решений с высокой пропускной способностью для передачи изображений и одновременном соблюдении этих требований безопасности разработчики систем сталкиваются с серьезной проблемой. Электрический канал видеосвязи от CMOS-датчика изображения до CCU эндоскопа является одним из примеров, когда требуется безопасное высокоскоростное соединение. Analog Devices предлагает уникальные решения для реализации канала с высокой пропускной способностью и надежным изоляционным барьером в соответствии с требованиями стандарта IEC 60601-1.

Медицинские дисплеи

Такое медицинское оборудование как аппараты ИВЛ и ЭКГ подключено напрямую к пациенту для оказания помощи при дыхании и мониторинга сердечных сокращений. Как правило, информация о пациенте отображается на графическом экране, встроенном в это оборудование. Такие экраны сертифицированы для использования в составе медицинских приборов в соответствии со стандартом IEC 60101. В случае применения внешних мониторов соответствие этим стандартам гарантировать нельзя. Любые внешние соединения медицинского оборудования с периферийными устройствами должны обеспечить безопасность пациента. С помощью стандартных цифровых изоляторов может быть достигнута безопасность таких низкоскоростных интерфейсов как RS-232, RS-485 и CAN.

Изоляция видеопорта внешнего экрана представляет собой серьезную проблему. Требования к полосе пропускания для стандартизованных интерфейсов экранов превышают те, которые можно реализовать с помощью приемлемого количества оптопар или стандартных цифровых изоляторов. В дальнейшем трудности появляются при попытке изолировать всю сигнальную цепочку видеоинтерфейса. Например, протокол HDMI 1.3a включает в себя не только дифференциальную передачу сигналов с минимальным переходом (TMDS) для пересылки видеоданных, но также двунаправленные управляющие сигналы для обмена информацией о видеоформате, схемах питания, обнаружении подключения и отключения дисплея (приемника) и иных устройств.[5] Все перечисленное разработчикам систем необходимо учитывать при добавлении гальванической развязки. Во многих случаях невозможно использовать описанные выше методы, добавляя к портам внешнего экрана изоляционный барьер, вследствие чего во многих медицинских системах отсутствуют порты для внешнего монитора. Компания Analog Devices предлагает для таких популярных видеопротоколов как HDMI 1.3a собственные разработки гальванической развязки, позволяющие устанавливать дополнительную защиту в случаях, когда требуется обезопасить пациента.

Гигабитная цифровая изоляция

Семейство цифровых LVDS-изоляторов ADN4654 – новое решение для разработчиков видеосистем и видеокамер, где требуется сочетание высокой пропускной способности и безопасности (рисунок 4). Обладая двумя каналами изоляции со скоростью передачи данных до 1,1 Гбит/сек. на канал, эти устройства представляют собой шаг вперед в быстродействии цифровых изоляторов. При общей пропускной способности 2,2 Гбит/сек. за счет 20-выводного корпуса SSOP можно добиться значительной экономии площади печатной платы по сравнению с решениями на основе традиционных цифровых изоляторов.

Рис. 4. Блок-схема гигабитного LVDS-изолятора ADN4654

Рис. 4. Блок-схема гигабитного LVDS-изолятора ADN4654

Для пояснения принципов работы изолятора рассмотрим видеоканал связи, передающий 24-битный цвет с частотой 60 Гц и разрешением 1920×1080 (1080 пикселей). Для передачи необходимых данных через изолирующий барьер требуется общая полоса пропускания 4,4 Гбит/с. Стандартное оптоволоконное решение имеет достаточную полосу пропускания, но при переходе с медной среды на оптоволоконную требуются сериализатор, десериализатор и преобразователи электрического сигнала в оптический. Решение, использующее стандартные цифровые изоляторы, также потребует сериализатора, десериализатора и более 30 каналов изоляции, каждый из которых работает на скорости 150 Мбит/с. Для проектировщика системы оба решения ведут к росту накладных расходов с учетом добавления изоляции к высокоскоростному интерфейсу.

За счет наличия в ADN4654 гигабитных каналов передачи данных систему можно упростить, а пропускная способность в 4,4 Гбит/сек. достигается с использованием всего двух микросхем (рисунок 5). Каждая микросхема имеет два канала, что в сумме дает четыре канала со скоростью 1,1 Гбит/сек. на каждом. Высокоскоростной канал избавляет от необходимости сигнальной цепочки в каждом блоке SERDES. Сокращение места на печатной плате и упрощение дизайна затрудняются лишь в тех случаях, когда необходимо изолировать более одного видеоинтерфейса.

К интерфейсам физического уровня с пропускной способностью свыше 1 Гбит/сек. для поддержания надежной связи применяют строгие требования по дребезгу пиковой фазы и фазовому сдвигу. Любой компонент, добавленный в сигнальную цепь, например, цифровой изолятор, должен вносить минимальный дребезг и сдвиг, чтобы не влиять на производительность системы в целом. Чрезмерный дребезг и сдвиг фаз могут снизить запас дискретизации приемника и тем самым увеличить общий коэффициент битовых ошибок. ADN4654 обладает лучшими в отрасли характеристиками сдвига – до 100 псек. на отдельном канале и до 600 псек. между компонентами, в связи с чем эта микросхема хорошо подходит для изоляции высокоскоростных интерфейсов. Микросхема вносит минимальный дребезг с максимальным значением джиттера в 4,8 псек (среднеквадратичное значение) и максимальным размахом детерминированного джиттера 116 псек с использованием PRBS-23 (псевдослучайная двоичная последовательность). Как правило, при использовании данной последовательности получаем менее 23 бит. Параметры джиттера возможно улучшить при выборе схем кодирования с меньшей длиной, например кодирование 8B/10B. В микросхемы ADN4654/ADN4655/ADN4656 встроен линейный стабилизатор (LDO), доступный для конфигурирования каждого канала, что делает решение удобным при настройке источника питания. ADN4654 поставляется в 20-выводном корпусе SOIC с широким корпусом или в компактном 20-выводном корпусе SSOP. Корпус SOIC имеет изоляцию 5 кВ (среднеквадратичное значение). Расстояние по поверхности (creepage) и между ближайшими выводами (clearance) равен 7,8 мм. Все приведенные характеристики позволяют этим устройствам соответствовать классу 1 MOPP сети 250 В согласно стандарту IEC 60601. При использовании компаунда для увеличения расстояния по поверхности (creepage) и между выводами до более 8 мм возможно применять микросхему в системах изоляции, соответствующих классу 2 MOPP.

Рис. 5. Система на основе ADN4654 с легкостью изолирует интерфейсы с высокой пропускной способностью

Рис. 5. Система на основе ADN4654 с легкостью изолирует интерфейсы с высокой пропускной способностью

Изоляция HDMI на примере CN-0422

Когда сталкиваешься с задачей добавить изоляцию для видеоинтерфейса, сложность самого видеопротокола становится настоящей проблемой.

Пользователям должно быть предоставлено решение, изолирующее каждый сигнал видео, управление и питание. И это представляет определенную головную боль для производителей видеооборудования. Легко устанавливаемая типовая печатная плата от производителя сокращает время разработки системы, необходимое для достижения функционального дизайна.

HDMI стал де-факто стандартом для коммерческих мониторов высокой четкости с момента выхода этого протокола на рынок в конце 2002 года. Массовый успех HDMI можно объяснить набором функций и надежной совместимостью.

Отладочный набор EVAL-CN0422-EBZ (рисунок 6) доступен для быстрого внедрения пользователями, желающими добавить гальваническую развязку к существующим видеопортам стандарта HDMI 1.3a. Технология изоляции i Coupler обеспечивает совместную передачу необходимой мощности, высокоскоростных видеопотоков и сигналов управления через изолирующий барьер(контур).

Рис. 6. Типовая плата EVAL-CN0422-EBZ для изоляции протокола HDMI 1.3a

Рис. 6. Типовая плата EVAL-CN0422-EBZ для изоляции протокола HDMI 1.3a

Видео в протоколе HDMI 1.3a передаются по четырем полосам TMDS: трем полосам данных и одной полосе синхронизации. Каждая из этих полос должна быть изолирована отдельно. Традиционные цифровые изоляторы не поддерживают ни широкую полосу пропускания, ни дифференциальную природу TMDS, что делает их непригодными. Хотя TMDS несколько отличается от LVDS, можно использовать простые пассивные компоненты для обеспечения совместимости с LVDS-совместимыми устройствами. Эти пассивные компоненты используются вместе с двумя двухканальными гигабитными изолированными трансиверами LVDS ADN4654 для изоляции всех четырех линий TMDS. Тактовая частота пикселей может достигать 110 МГц, поддерживая разрешение 720p при частоте кадров 60 Гц.

Протокол HDMI содержит дополнительные низкоскоростные сигналы, которые используются для целей управления: канал отображения данных (DDC), управление бытовой электроникой (CEC) и обнаружение горячего подключения (HPD). DDC используется, чтобы позволить источнику считывать данные EEID дисплея из EEPROM и обмениваться соответствующей информацией о форматировании. Сигналы CEC позволяют совместно использовать функции между несколькими подключенными устройствами источника и потребителя. HPD подтверждается устройством-потребителем, когда оно обнаруживает подключенный источник, сигнализируя подключенному устройству. Все эти управляющие сигналы изолированы с помощью двух микросхем ADuM1250, которые обеспечивают двунаправленную изоляцию этих сигналов там, где это необходимо. Использование ADuM1250 значительно уменьшает проблемы проектирования, связанные с реализацией двунаправленного изолированного канала.

Типовая разработка включает также изолированный DC/DC-преобразователь ADuM5020, который используется для питания экрана (потребителя) изолированного устройства. 275 мВт подается на кабель HDMI для поддержки устройств потребителя, как того требует стандарт. Плата полностью готова для изоляции источника HDMI, но саму изолированную цепь питания можно легко использовать для изоляции приемника HDMI-сигнала.

Промышленный Ethernet

Линейка многопротокольных коммутаторов Ethernet, приемопередатчиков физического уровня Ethernet, а также полноплатформенные решения компании Analog Devices обеспечивают бесперебойную связь и эффективность работы в приложениях машинного зрения.

Семейство коммутаторов REM fido5100/fido5200 от Analog Devices включает в себя два двухпортовых встроенных коммутатора Industrial Ethernet, которые взаимодействуют с любым процессором, включая изделия на ядре ARM, и коммуникационный контроллер ADI fido1100.

Эти встроенные коммутаторы Industrial Ethernet разработаны таким образом, что при выборе типа процессора, который подходит для вашего приложения, вам не нужно использовать стек протоколов конкретного поставщика. REM подключается к шине памяти процессора и выглядит как любое другое периферийное устройство на этой шине. Цикл памяти для REM сокращается до 32 нсек. (125 Мбит/сек с 32-битной шиной) для поддержки времени цикла 12,5 мксек для EtherCAT и 31,25 мксек для PROFINET IRT. Данные передаются на коммутаторы и от них с использованием очередей приоритетного канала, поэтому передача данных в реальном времени может без задержки прерывать передачу данных не в реальном времени. Для достижения максимально эффективной передачи данных эти очереди управляются драйвером коммутатора и интерфейсом к стеку протоколов. Это также означает, что прикладному программному обеспечению не нужно беспокоиться об управлении коммутатором, настройки.

Еще одно преимущество в производительности встроенных коммутаторов Industrial Ethernet заключается в том, что технология Priority Channel делает их невосприимчивыми к эффектам сетевой нагрузки. Это преимущество гарантирует, что ваше приложение будет работать постоянно. Коммутаторы REM осуществляют интеллектуальную фильтрацию пакетов, чтобы предотвратить нежелательный трафик от процессора, управлять трафиком с низким приоритетом в зависимости от загрузки процессора и гарантировать своевременную доставку пакетов с высоким приоритетом независимо от общей загрузки.

ADIN1100ADIN1200 и ADIN1300 от Analog Devices – устройства физического уровня Industrial Ethernet (PHY), разработанные для обеспечения устойчивости в суровых промышленных условиях. После проведения международных испытаний на ЭМС и надежность эти решения были признаны идеально подходящими для приложений, требующих предсказуемой и безопасной связи. Благодаря ведущей в отрасли технологии PHY с низкой задержкой и низким энергопотреблением это семейство микросхем поддерживает скорости передачи данных 10, 100 и 1 Гбит/сек. Разработанные для высокоскоростной передачи данных и целостности сигналов, они поддерживают несколько интерфейсов MAC и поставляются в корпусах небольшого размера. Промышленные Ethernet PHY, разработанные для работы в расширенном промышленном диапазоне температур окружающей среды, обеспечивают высочайший уровень надежности для приложений Industrial Ethernet сегодня и в будущем. ADIN1100 10BASE-T1L PHY обеспечивает подключение к сети Ethernet со скоростью 10 Мбит/сек. по одной витой паре на расстоянии до 1 км и поддерживает вариант использования во взрывоопасных зонах (искробезопасные приложения для зоны 0), иногда называемый Ethernet-APL. ADIN1100 обеспечивает подключение по Ethernet к искробезопасным сертифицированным устройствам, включая HMI, промышленные видеокамеры и тепловизионные камеры, работающие во взрывоопасных зонах.

Предлагает ли AD что-то действительно новое?

В этой статье описаны требования к приложениям для безопасных и надежных интерфейсов видеокамер или специальных видеорегистрирующих устройств с высокой пропускной способностью для промышленных и медицинских применений. Также обсуждаются ключевые технологические возможности для реализации этих интерфейсов при сохранении критически важной производительности. Analog Devices предлагает инновационные решения, включающие:

  • Первое в отрасли семейство гигабитных цифровых изоляторов ADN4654/ADN4655/ADN4656, которое открывает новые возможности для изоляции интерфейсов с высокой пропускной способностью.
  • Первые в отрасли гальванически изолированные порты для видео и камер, обеспечивающие меньшую стоимость и сложность разработки по сравнению с громоздкими оптоволоконными решениями.
  • Решения, проверенные на соответствие требованиям стандартов, которые уменьшают проблемы с тестированием, а также избавляют от иных проблем при разработке. Одним из примеров является рекомендованный дизайн, протестированный на соответствие стандарту HDMI.
  • Полный набор возможностей Industrial Ethernet, включая технологии, решения, программное обеспечение и средства безопасности, предназначенный для подключения реального мира к заводским сетям и к облачным решениям.

Заключение

Глубокий опыт и передовые технологии Analog Devices помогают партнерам подключать промышленные устройства и сети будущего. Первая в отрасли технология гигабитной гальванической развязки обеспечивает альтернативные методы изоляции видеоинтерфейсов и интерфейсов видеокамер в медицине и промышленности. Решения Analog Devices для Ethernet обеспечивают надежную трансляцию критически важных данных в ответственных промышленных приложениях с помощью коммутаторов TSN Ethernet и приемопередатчиков физического уровня с малой задержкой, низким энергопотреблением, а также возможностью использовать длинный кабель.

Литература

  1. PROFINET and PROFIBUS Node Count Tops 87 Million in 2018.”  Profibus Group. May 16, 2019.
  2. Danny Scheffer. “Endoscopes Use CMOS Image Sensors.” Vision Systems Design. July 30, 2007.
  3. Ricardo A. Natalin and Jaime Landman. “Where Next for the Endoscope?” Medscape.
  4. Dave Wilson. “Next-Generation Image Sensors.” NovusLight. November 28, 2016.
  5. HDMI 1.3a specification.

Перевел Дмитрий Кокшаров по заказу АО Компэл

•••

Наши информационные каналы

О компании Analog Devices

  Компания Analog Devices (AD, ADI) основана в 1965 году в Кембридже, штат Массачусетс, США двумя инженерами – выпускниками Массачусетского Технологического института (MIT) Рэем Стейтой (Ray Stata – первый президент и CEO) и Мэттью Лорбером (Matthew Lorber) с целью разработки и производства интегральных операционных усилителей (ОУ) – новых в тот момент на бурно развивающемся рынке полупроводниковой электроники изделий. Уже через три года продажи компании достигли 5,7 млн. USD. К 1970 AD о ...читать далее

Товары
Наименование
ADN4654BRSZ-RL7 (AD)
ADN4654BRWZ (AD)
ADN4655BRWZ-RL7 (AD)
ADN4655BRSZ (AD)
ADN4656BRSZ-RL7 (AD)
ADN4656BRWZ (AD)
EVAL-CN0422-EBZ (AD)
ADUM1250ARZ-RL7 (AD)
ADUM1250WSRZ-RL7 (AD)
ADUM5020-3BRWZ (AD)
ADUM5020-3BRWZ-RL (AD)
FIDO5100BBCZ (AD)
FIDO5100CBCZ (AD)
FIDO5200CBCZ (AD)
FIDO5200BBCZ (AD)
FIDO1100BGA208IR1 (AD)
FIDO1100BGB208IR1 (AD)
ADIN1100BCPZ-R7 (AD)
ADIN1100CCPZ (AD)
ADIN1110CCPZ-R7 (AD)