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Teledyne e2v的多功能產(chǎn)品EV10AQ190A已被證明是評估視頻圖像系統運行狀況的數據采集卡的 關(guān)鍵器件。 作者：Teledyne e2v “使用單個(gè)ADC產(chǎn)品實(shí)現多種配置的能力是無(wú)價(jià)的�！� Marc Stackler, Teledyne e2v. 工廠(chǎng)需要有效的方法和流程保證設備不會(huì )由于關(guān)鍵器件 的失效或老化引起性能下降或發(fā)生故障，以減降低停工 的風(fēng)險。這樣，工廠(chǎng)可以保持產(chǎn)能最大化，產(chǎn)品質(zhì)量也 得到了保證。過(guò)去，人們通常采用所謂的保養制度，定 期檢查設備，成本高而且耗時(shí)長(cháng)。 如今我們步入了工業(yè)4.0/IoT時(shí)代，關(guān)鍵的運行數據更容 易被獲取，也出現了能更有效評估復雜系統健康狀況的 的方法。機器狀態(tài)監測(MCM)的出現為工業(yè)生產(chǎn)/制造 的公司提供了極大的便利，它可實(shí)時(shí)提供設備狀態(tài)的連 續數據流。通過(guò)分析數據流而不是采用過(guò)時(shí)的預測估計 的方法，用戶(hù)能更明智地決定何時(shí)何處需進(jìn)行維護工 作。 通過(guò)MCM可識別出損耗最嚴重的部分，從而在故障發(fā) 生之前更換所需的器件。這意味著(zhù)延長(cháng)購買(mǎi)的復雜電子 系統的壽命，避免計劃外的維修，從而大大減少每天的 運行成本，此外也可避免發(fā)生由于器件失效導致的員工 受傷的事故。在下面的例子里，MCM的目的是機器視 覺(jué)系統生產(chǎn)設備的運行驗證。 坐落在臺北的ZKey科技是一家成功的設計服務(wù)公司， 專(zhuān)門(mén)研發(fā)定制的硬件解決方案以滿(mǎn)足不同客戶(hù)應用的需 要。這些解決方案主要基于高級可編程邏輯器件和相關(guān) 的固件。2018年中期，一家業(yè)內領(lǐng)先的系統整合公司 請ZKey開(kāi)發(fā)一個(gè)大規模的MCM項目，主要負責所需的 數據采集設備的開(kāi)發(fā)和供貨。 隨著(zhù)時(shí)間的推移，機器視覺(jué)系統中的圖像傳感器的性能 和參數會(huì )惡化，影響分辨率、對比度和噪聲級別。如果 不及時(shí)處理，可能會(huì )導致產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題（需廢棄整個(gè)批 次）或嚴重的工作問(wèn)題，增加停工的成本，甚至危及員 工的生命安全。 ZKey負責的項目需采集和編譯與機器視覺(jué)系統的圖像 傳感器相關(guān)的串行數字接口(SDI)信號。通過(guò)對比這些 數據和預期的參數，找出異常的值，從而確定系統的健 康狀況。 模擬信號的采集由ZKey工程部定制的數據采集板處 理。這些板子上的高采樣率數據轉換IC將接收到的數據 轉換為數字流，然后進(jìn)行深入的分析�？紤]到產(chǎn)品使用 的工業(yè)環(huán)境，數據采集板（包括其電子元器件）可能長(cháng) 時(shí)間處于震動(dòng)和極端溫度的環(huán)境中，因此必須保證足夠 的可靠性。在仔細評估了多個(gè)供應商的模數轉換器 (ADC)產(chǎn)品之后，ZKey決定在其MCM數據采集板的核 心部分使用Teledyne e2v的EV10AQ190A 5GHz采樣 率的器件。 2019年春天，Teledyne e2v開(kāi)始參與這個(gè)項目的研發(fā)。 首先臺灣地區的代理商和客戶(hù)進(jìn)行了初步的交流，然后 由技術(shù)人員直接溝通。Teledyne e2v從公司建立至今 已有70年，積累了工業(yè)傳感和監控(IS&M)領(lǐng)域的豐富經(jīng) 驗。它引入最前沿的技術(shù)（包括器件和子系統層面）， 在全球無(wú)數的IS&M應用中扮演著(zhù)重要的角色，其產(chǎn)品 EV10AQ190A ADC受到了廣泛的歡迎。這個(gè)產(chǎn)品為測試 設備和儀器高度優(yōu)化，擁有10位四通道的高性能和業(yè)內 領(lǐng)先的信號完整度，在全速運行時(shí)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍 (SFDR)高達68dBc，位錯誤率（BER)僅有1x10-16。即 使在四通道模式下，其信噪比（SNR）依然可達到 53dB，通道隔離度超過(guò)60dB，確保串擾不會(huì )降低采集的數據的質(zhì)量。 
圖 1: Teledyne e2v的EV10AQ190A ADC EV10AQ190A ADC支持四通道分別工作在1.25 Gsps 采樣率。利用SPI接口配置和內置的交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)，可交織 實(shí)現雙通道2.5Gsps采樣率或單通道5Gsps采樣率。ZKey的 板子使用這個(gè)器件把接收的數據轉換成數字信號。每塊板 子的ADC都和對應的FPGA連接，以進(jìn)行初始的數據處理。 板子上使用的高端FPGA包含700,000個(gè)邏輯單元，10M字節 的嵌入式RAM和豐富的數字信號處理(DSP)資源。 MCM的運行驗證測試是連續運行的，需保證數據采集 卡可長(cháng)時(shí)間可靠地運行。EV10AQ190A擁有業(yè)內領(lǐng)先 的平均故障間隔時(shí)間(MTBF)，保證ZKey的產(chǎn)品長(cháng)期 穩定地運行。另外，這款器件的最高工作溫度高達 110℃，適合各種嚴苛的工業(yè)環(huán)境。
圖 2: MCM采集板系統框圖 ZKey的工程團隊也考察了其他模擬/混合信號IC供應商 的方案，他們認為EV10AQ190A是適合這個(gè)設計的最 優(yōu)秀的產(chǎn)品。其中一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)是，可通過(guò)ADC內 部集成的交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)，動(dòng)態(tài)切換使用的通道數。 除了減少板子尺寸和降低材料成本，EV10AQ190A的 靈活性（同一種設計可適用多種不同的產(chǎn)品）可為客戶(hù) 帶來(lái)極大的便利。ZKey的工程師使用EV10AQ190開(kāi)發(fā) 的產(chǎn)品可滿(mǎn)足不同客戶(hù)的不同需求，能使用相同的采集 卡系統IC，直接從單通道切換到四通道工作。ZKey的首 席架構師Kevin Chiang說(shuō)：“這個(gè)特性使我們可以在低 速四通道和高速單通道兩種模式之間切換。這樣，我們 可以適應不同的性能需要，無(wú)需修改系統本身的基本設 計�！� 因此，這個(gè)項目的開(kāi)發(fā)流程被顯著(zhù)縮短，邏輯設計也被 大大簡(jiǎn)化。同時(shí)，ZKey的采集設備是面向未來(lái)設計的， 有充分的余地適應未來(lái)新應用的需求。 “單個(gè)ADC支持不同配置的特點(diǎn)對ZKey和其他的客戶(hù)來(lái) 說(shuō)是無(wú)價(jià)的，”Teledyne e2v的亞太區銷(xiāo)售和應用工程 師Marc Stackler說(shuō)�！耙粋�(gè)子系統可兼容多個(gè)通道的需 求，從而降低硬件復雜度，并使設計可以重用�！� ZKey的系統集成客戶(hù)已下了大量的訂單，大約每年2000 塊數據采集板。另外，他們也發(fā)現這種數據采集板的衍 生產(chǎn)品在其他領(lǐng)域的機會(huì )。除了EV10AQ190, Teledyne e2v還看到在工業(yè)、電信、飛行電子、宇航和國防領(lǐng)域對 其新發(fā)布的EV12AQ60x ADC系列的需求。這些器件和 EV10AQ190功能類(lèi)似，但擁有12位的分辨率和更小的封 裝尺寸(由于使用了串行I/O)。它們支持單通道 6.4Gsps、雙通道3.2Gsps和四通道1.6Gsps的采樣率。 了解Teledyne e2v如何幫助您的IS&M項目，請訪(fǎng)問(wèn): https://www.teledyne-e2v.com/contact-us/ |
