Sense it

Entwicklung intelligenter Sensoren

Das Kit bietet dem Anwender eine intelligente, flexible und rekonfigurierbare Plattform, die kürzere Prototyping-Zyklen sowie eine schnellere Time-to-Market ermöglicht.

Das umfangreiche Lösungskit besteht aus folgenden Komponenten:

Sense it! Solution Kit Hauptplatine

SA Designer, analoge Entwickler-Software für PC

Smart Analog Easy Starter, Evaluation-Tool für SA MCU (Smart Analog Microcontroller)

Demo-Firmware

IO-Link-Aufsteckmodul

IO-Link v.1.1 Device-Stack für RL78

E1 Debugger

Smart Analog ist ein innovatives Konzept von Renesas Electronics für die flexible Entwicklung von Analog-Frontends. Dieses ausgeklügelte Produkt gewährleistet eine optimale Integration für kompakte Lösungen mit geringem Platzbedarf auf der Leiterplatte. Das Konzept verringert Entwicklungsaufwand und -Kosten beim Design von analogen Frontends für Sensoren deutlich. Bei Smart Analog entfällt für Systemhersteller der Zeitaufwand zur Abstimmung von Widerstandsnetzwerken bzw. für die Verdrahtung diskreter Bauteile im Signalverarbeitungspfad zwischen Messwandler und Mikrocontroller. Smart Analog bietet vollständig konfigurierbare analoge Funktionsblöcke wie etwa A/D- und D/A-Wandler oder Operationsverstärker, die sich für unterschiedliche Topologien im Einkanal-Betrieb oder als mehrstufige Messverstärker konfigurieren lassen. Um das analoge Frontend kundenspezifisch an die Ziel-Anwendung anzupassen, kann der Benutzer mit Hilfe des intuitiven SA-Designer (Smart Analog Designer) jeden Funktionsblock über SPI-gesteuerte Register ein- oder ausschalten, justieren oder mit anderen verknüpfen.

Die Sense it! Hauptplatine enthält einen SAIC101, ein Renesas Smart Analog IC, das für Sensoren mit Brückenausgang ausgelegt ist. Als Ergänzung des SAIC101 arbeitet auf der Hauptplatine auch ein SA MCU (Smart Analog Mikrocontroller) vom Typ RL78/G1E.

Der SAIC101 bietet eine breite Palette an Analogfunktionen in einem kompakten, nur 4 × 4 mm großen 36-Pin FPGA-Gehäuse. Der Baustein enthält außerdem einen 16-Bit Delta-Sigma A/D-Wandler mit integriertem AUTOSCAN-Sequenzer und SINC3-Digitalfilter, einen programmierbaren Gain-Instrumentenverstärker, einen Temperatursensor, eine Stromversorgung für den externen Sensor sowie eine interne Referenzspannungsquelle. Zusätzlich bietet der SAIC101 auch eine serielle Peripherieschnittstelle (SPI) oder eine UART-Kommunikationsschnittstelle (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) zum Konfigurieren des Systems, zur Steuerung jedes Funktionsblocks über einen externen Mikrocontroller und zur Übertragung der gemessenen Daten an den externen Mikrocontroller an. Weiterhin verfügt der Baustein über Flash-Speicher zur Sicherung der Systemkonfigurationen für jeden Funktionsblock sowie eine interne System-Clock-Schaltung.

Der RL78/G1E ist ein MCP-Baustein (Multi-Chip Package) und besteht aus einem rekonfigurierbaren analogen Block sowie einem extrem stromsparenden 16-Bit Mikrocontroller-Block in einem einzigen Gehäuse. Der Analogblock enthält eine Reihe von analogen Frontend-Schaltungen für die Signalverarbeitung von kleinen Sensoren, wie etwa einen Verstärker mit konfigurierbarem Gain, einen Gain-Adjustment-Verstärker, Hoch- und Tiefpass-Filterschaltungen, 8-Bit D/A-Wandler und einen Temperatursensor. Der MCU-Block beruht auf einem RL78/G1A und enthält 4 kB Data Flash sowie hochpräzise 12-Bit A/D-Wandler, die mit auf dem Chip integriert sind.

Der Analog-Funktionsblock der SA MCU lässt sich während des Betriebs über den USB-Port auf der Hauptplatine mit Hilfe des Easy-Starter-Evaluierungs-Tools feinjustieren. Mit dieser Funktion kann der Anwender bei laufendem System dynamisch die Verstärkung verändern oder Offsetspannungen sowie den Arbeitspunkt des Operationsverstärkers einstellen. In einem grafischen Oszilloskop-Fenster lassen sich die Auswirkungen und Ergebnisse der Hardware-Justierung betrachten.

Das Sense it! Kit wird zusammen mit einem IO-Link Aufsteckmodul geliefert, das die Integration der intelligenten Sensor-Plattform in industrielle Feldbus-Netze ermöglicht. In Zusammenarbeit mit der TMG GmbH hat Renesas für das Paket einen hochqualitativen IO-Link Stack entwickelt, der in vollem Umfang kompatibel zur neuesten IO-Link-Spezifikation 1.1 ist und kostenlos zur Evaluierung bereitgestellt wird. Die Kombination aus IO-Link-Aufsteckmodul und Stack können Kunden dazu nutzen, die Konfigurierbarkeit und Intelligenz der Sense it! Plattform weiter zu verbessern. Damit kann der Benutzer die Sensor-Anwendung komplett über das industrielle Feldbus-Netz steuern, indem für die Sensor-Plattform eine Fern-Parametrisierung und -Konfigurierung implementiert wird.

Das Solution Kit enthält darüber hinaus eine universelle LCD-Schnittstelle zusammen mit zahlreichen Steckverbindungen und Testpunkten. Als Schnittstellen stehen UART, SPI, I²C, USB Device, A/D- und D/A-Wandler sowie GPIOs zur Verfügung, die sich für alternative I/O-Funktionen konfigurieren lassen.

Das neue "Sense it! – Smart Analog Solution Kit" ist eine wichtige Komponente der Geschäftsstrategie von Renesas Electronics, deren Ziel die Bereitstellung einer breiten Palette von innovativen Lösungen aus Hard- und Software ist. Die bestehenden Kits des Unternehmens waren sehr erfolgreich, und wurden auf breiter Basis von Entwicklern und Technikern angenommen, da sie Kosten-Einsparungen und eine schnellere Time-to-Market ermöglichen. Renesas wird in den kommenden Monaten zusätzliche Kits vorstellen. Ein Großteil dieser Kits - einschließlich einer Preview des neuen "Sense it! – Smart Analog Solution Kits" - ist auf dem Renesas-Stand (Halle A6, Stand 243) auf der Fachmesse Electronica im November zu sehen. Unter dem Motto ‘Connect with Tomorrow’ bilden die Solution Kits ein zentrales Thema von Renesas auf der diesjährigen Electronica in München.

Offiziell stellt Renesas das "Sense it! – Smart Analog Solution Kits" auf der Fachmesse SPS IPC Drives in Nürnberg (25. bis 27. November) vor. Dort präsentiert Renesas in Halle 2, Stand 560, seine Solution- und Referenzplattformen der nächsten Generation für die intelligente Fertigung.