PSoCソリューションで 温度計測と管理を実現 製造コスト削減と開発期間短縮を実現 001-85885 Rev *A Engineering Presentation Owner:SSHI Rev *A Tech lead:BOO プレゼンテーションの目的: サイプレスのソリューションの技術的概要をお客様に説明すること。 タイトル スライド: プレゼンテーションの要約を示すこと。サブタイトルはお客様への説明を貴重な機会と捉えて伝えるべき内容を1文で説明すること。 温度計測ソリューションの再設計 すべてのセンサは専用のアナログICが必要でコストに影響 ダイオード サーミスタ 各社とも古い製品を再生利用することでコスト削減を画策 使わなくなった古いアナログICをリプレース プラットフォーム統合によりPCBバリアント数を低減 新製品の設計にはさらに小型のエンクロージャを使用 TI TMP431 $0.55 製品ポートフォリオの部品点数や製造コストを低減し、開発期間を 短縮する絶好の機会 Maxim MAX6682 $1.82 温度センサごとに 専用のアナログICが必要 RTD 熱電対 温度コントローラ: 最終製品にバリアントがあれば複数のPCBが必要 ADI AD7792 $4.04 ADI REF192 $2.01 TI LMP90077 $2.33 Atmel 8051 Microcontroller $4.40 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO マーケット状況:市場機会を明らかにすること。ローカル市場に関連した、説得力のあるデータと最終製品の写真を提示すること。 実際のPSoC 製品の、説得力のある写真を必ず使用すること。 2 本資料で使用されている用語 温度センサ ─ 温度を電気信号に変換 熱電対 (K型、J型、T型など): 40 µV/Cまで電圧を生成、A/Dコンバータとは別に補償用の温度センサが必要 RTD (Resistance Temperature Detector、測温抵抗体): 0.387 Ω/Cまで変化、電流源とA/Dコンバータが必要 サーミスタ: 416 Ω/Cまで変化、電圧源とA/Dコンバータが必要 ダイオード温度センサ: 250 µV/Cまで電圧を生成、電流源とA/Dコンバータが必要 センサ用の電流／電圧源 センサ用の高精度の電圧源または電流源を生成するIC IDAC (電流出力D/Aコンバータ) センサ用のプログラマブル電流源を生成するIC ADC (A/Dコンバータ) センサ信号をマイクロ コントローラ用のデジタル入力信号に変換するIC AFE (アナログ フロント エンド) A/Dコンバータと、電流源または電圧源のいずれかを集積したIC Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 専門用語:プレゼンテーションで使用するすべての専門用語を、技術者が理解しやすいように明確に定義すること。 サイプレスのシステムソリューションを説明するのに必要な当社独自の専門用語を明確かつ詳細に定義すること。 3 PSoCの用語 システム設計を 完成できる 100個以上の 外付け コンポーネント PSoC® Creator サイプレスのPSoC 3とPSoC 5の統合設計環境 (IDE) ソフトウェア PCにインストールして使用 PSoCシステムのハードウェア／ソフトウェアの並行設計が可能 コンポーネント PSoC CreatorにはVirtual Chip (無償で提供)が用意 (アイコン表示) 複数のICとシステム インターフェース回路をワンチップのPSoCに統合 PSoC Creatorでアイコンをドラッグ＆ドロップしながらシステム設計 メイン システムバス経由でMCUに接続 センサ コンポーネントは、ADC (A/Dコンバータ) 出力を自動的に高精度で 温度に変換する高度なアルゴリズムを搭載 ADC コンポーネント アイコン アナログICを 統合する PSoCアナログ コンポーネント MCU システムバス経由で接続 ADCコンポーネントは 8～20ビットの ADC ICを統合 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 高精度の 温度信号を出力する PSoCセンサ コンポーネント コンポーネント アイコンの ヘッダの色が変化により システム バス経由で接続 されたことを認識可能 専門用語:プレゼンテーションで使用するすべての専門用語を、技術者が理解しやすいように明確に定義すること。 サイプレスのシステムソリューションを説明するのに必要な当社独自の専門用語を明確かつ詳細に定義すること。 4 エンジニアが設計時に直面する課題 1. 温度計測システムには複数のICが必要 (高コスト) センサごとにAFE センサ出力を変換・補正するファームウェア アルゴリズムを組み込んだマイクロコントローラ 計測温度を他の装置に伝達するアルゴリズムも必要 (例: ディスプレイなど) 2. 複数のセンサのインターフェース設計は複雑で困難 1個のICでも生産中止などで調達できなくなるとシステム全体の再設計が必要 ICや配線が変更になるたびにPCB設計も変更が必要 複数のICベンダからICを調達しなければならず、開発が複雑化、長期化 3. 製品を小型化するのは至難の業 複数のICを使用するにはPCBを大きくする必要あり 複数のAFE IC PSoCならこれら3つの課題を解決 PSoCによるワンチップ ソリューションは、複数の温度センサの同時使用が可能 PSoCセンサ コンポーネントは、センサ出力を高精度で変換するアルゴリズムとファームウェアを搭載 マイクロコントローラやアナログICと、ADCやIDACなどのコンポーネントを統合 設計変更はPCBを変更すことなく素早く簡単に実現 多数のICをワンチップに統合することで設計を簡易化 PCBサイズとレイヤ数を低減しエンクロージャを小型化 製品ごとに異なるICとPCBが必要 PSoC は低コストで使い易い温度計測のワンチップ ソリューション Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO これまでの手法と課題:これまでの手法を提示し、技術者がその方法を使った場合に直面する課題を説明することで、 マーケット状況を理解してもらう。サイプレスが提供するソリューションの利点を明確に示すキャッチフレーズを最後に記載すること。 5 PSoCによるワンチップ ソリューション 熱電対 サーミスタ LEDディス プレイを 接続 高精度 アナログ センサ キット サーミスタ 熱電対 PSoC 3 Kit それぞれの温度コントローラに 複数のPCBが必要 RTD 温度センサの設計には 多数のアナログICを 使った複雑な設計が必要... はじめにご用意ください それらをPSoC Creatorの コンポーネントとして 統合し、システム設計... RTD PSoC開発キットを使って 試作と検証が可能... 1個のPSoCにプログラムを 書き込むだけで、複数の 最終製品を設計可能 Omega社による 温度コントローラの設計例 Precision Analog Sensor Kit (CY8CKIT-025) ($115) と PSoC 3キット(CY8CKIT-030) またはPSoC 5キット(CY8CKIT-050) (各$ 99) を購入して PSoC CreatorソフトウェアとPSoC Precision Analog Sensor Kitをご使用のPCにインストール してください。 温度計測のさまざまなプロジェクト例を用意してありますのでご利用ください。 システム設計の詳細なガイドラインについては、該当するセンサのアプリケーションノートをご覧 ください。 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション: 前のスライドで強調した課題解決のため、CY Creatorの特長を紹介する。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 6 PSoC Creator IDEによるシステム設計 複数のセンサを含むプロジェクト例における、PSoC Creator IDEシステム設計のデモ画面 1. ライブラリにある100個以上のコン ポーネントが利用可能 2. メインの設計画面上でコンポーネ ントをドラッグ＆ドロップすることで、 ハードウェア システム設計が実現 3. コンポーネントはすべて、設定ツー ルを使って設定 4. コンポーネントの詳細仕様につい ては、設定ツールから直接、デー タシートを参照 5. PSoC Creator IDE C-compilerを 使って、アプリケーション ソフトウェ アとハードウェアを並行して設計可 能 6. 設計ガイドラインの詳細は、該当 するセンサのアプリケーションノー トを参照 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション: 前のスライドで強調した課題解決のため、CY Creatorの特長を紹介する。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 7 RTD計測システムの改善 旧: 一般的な、精度0.1%のRTD計測システム 新: PSoCによる精度0.1%のRTD計測システム ICs 電流出力型DAC 基準電圧源内蔵 ADC ADC出力をRTD コンポーネントに 入力 旧: RTDの実装に必要な通常のMCUコード例 100行以上の コーディングが必要 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 新: PSoC CreatorのRTDコンポーネントと設定ツール RTDコンポーネント が 組込みアルゴリ ズム ライブラリを利 用して、 ADC出力を高精度 で温度に変換 サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 8 PSoCによるRTD計測ソリューション RTDソリューション設計を短期間で実現 アプリケーションノート『RTDによる温度計測』 AN70698 をダウンロードしてください。 PSoC Creatorに付属する設計例をリファレンス デザインとしてご利用ください (ADCやIDACコンポーネントも含まれます)。 PSoC Creatorを使ってシステムを設計します。 RTDコンポーネントはドラッグ＆ドロップで配置します。 RTDのタイプ (PT100、PT500、PT1000) を選択します。 温度範囲を入力します。 抵抗値を温度に変換する多項式の次数を選択します(変換誤差と命令サイクル数の要件を考慮して設定)。 設計済みプロジェクトをビルドし、Precision Analog Sensor Kitを使ってシステムを試作します。 断線時の再構成に対応したPSoC RTDソリューション 機械的ストレ スで4本のう ち1本が断線 した場合 PSoCが自動的 に3線モードに 再構成 RTDコンポーネント設定ツール RTDのタイプ を選択 温度範囲を 入力 多項式の 次数を選択 (±0.15 Cの 精度を確保 するために 4次を選択) Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 9 熱電対計測システムの改善 旧: 一般的な、精度0.3%の熱電対計測システム 新: PSoCによる精度0.3%の熱電対計測システム 基準電圧源 内蔵ADC ICs ADC出力を 専用の温度 測定コンポー ネントに入力し、 自動的に温度 に変換 旧: 熱電対の実装に必要な通常のMCUコード例 新: 熱電対コンポーネントと設定ツール 熱電対コンポーネント が、9次多項式により ADC出力を高精度で 温度に変換 500行以上の コーディングが必要 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 10 PSoCによる熱電対計測ソリューション 熱電対ソリューション設計を短期間で実現 アプリケーションノート『熱電対による温度計測』 AN75511 をダウンロードしてください。 PSoC Creatorに付属する設計例をリファレンス デザインとしてご利用ください（冷接点補償用のサーミスタ回路も含まれます）。 PSoC Creatorを使ってシステムを設計します。 熱電対およびサーミスタ (基準温度用) のコンポーネントはドラッグ＆ドロップして配置します。 熱電対設定ツールで熱電対のタイプ (J、Kなど) を選択します。 サーミスタの温度範囲と対応する抵抗値を設定します。 抵抗値を温度に変換する方法を選択します (命令サイクル数と精度要件を考慮して設定)。 設計済みプロジェクトをビルドし、Precision Analog Sensor Kitを使ってシステムを試作します。 熱電対コンポーネント設定ツール 熱電対の タイプを設定 温度変換の 最大誤差は ±0.05 C Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サーミスタ コンポーネント設定ツール 計算方法を 設定 サーミスタの パラメータ値を 設定 サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 11 複数のセンサを含むプロジェクト例 Precision Analog Sensor Kitに 含まれる3つのプロジェクト例の うちの1つを示します。 1. 温度センサ用の電流源と電 圧源 2. 5種類の温度センサに対応 (PSoCの外付け部品は受 動素子のみ) 3. 差動型マルチチャネル20 ビットADCで、すべての温度 センサ信号を計測 4. ユーザ インターフェースと ディスプレイにより、表示す るセンサの選択と、センサ の校正が可能 デモビデオをご覧ください www.cypress.com/go/ CY8CKIT-025 ライブラリからコンポーネントをドラッグ＆ドロップすることで、温度計測システムをワンチップに短期間で設計可能 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 12 計測アプリケーションの試作 PSoC 3 Kit Precision Analog Sensor Kit (CY8CKIT-025) を使用 デモビデオをご覧ください。www.cypress.com/go/CY8CKIT-025 PSoC 3 (CY8CKIT-030) またはPSoC 5 (CY8CKIT-050) 開発キットに接続します。 センサは、RTD、熱電対、サーミスタ、ダイオードの4種類から選べます。 オンボード コネクタを使って、お手持ちのセンサも接続できます。 熱電対用の冷接点温度測定用に、ほかの温度センサを使用することも可能です。 CapSense静電容量タッチ ボタンを使ってユーザ インターフェースを実装できます。 最後に、カスタマイズした温度計測ソリューションの検証を行います。 熱電対 入力 ダイオード 入力 CapSense ボタンで、 センサを 選択し表示 Precision Analog Sensor Kit CY8CKIT-025 PSoC キット コネクタ RTD RTD サーミスタ サーミスタ （オンボード） （外付け入力） （外付け入力） （オンボード） Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO サイプレスのソリューション:CY製品を紹介し、前のスライドで強調した課題をCY製品がどのように解決するか説得力のある説明をすること。 設計を開始するにあたって必要な事項について簡単でわかりやすいリストを用意すること。 13 PSoCソリューション例 – CANによるRTD温度計測 ブロック図 PSoCの価値 設計上の課題 4線式RTDを10個接続したい 断線時の自動再構成が必要 機器の遠隔操作に対応可能な高い信頼性が必要 PCBサイズの低減が必要 PSoCソリューション PSoC 1個当たり10個の4線式RTDの接続が可能 RTD断線時の検出と自動再構成に対応 チップ数の低減による信頼性向上 従来12個のICをワンチップのPSoCに統合 PSoCによるワンチップ ソリューション M U X 10 RTD 統合 アナログ コンポーネント IDAC M U X ADC +PGA UART (RS485) 8051 MCU CAN 8 ご参考資料等 FLASH アプリケーションノート: PSoC RTD Interface 開発キット: Precision Analog Sensor Kit （CY8CKIT-025） PSoC 3 Kit （CY8CKIT-030） SRAM DMA PSoC Creatorコンポーネント RTDコンバータ（アプリケーションノートあり） 16ビット デルタ シグマADC（PGA内蔵） IDAC（プログラマブル電流源として利用） MUX（アナログ マルチプレクサ） UART（RS485） CAN DMA Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO Vestas社の 風力発電システム 温度計測に 10個のセンサを使用 ソリューションの例:適用分野におけるPSoCソリューションの実例の詳細を指定フォーマットで1ページにまとめて示すこと。 14 PSoCソリューション例 – カスタムUART搭載測温用I/Oモジュール ブロック図 PSoCの価値 設計上の課題 レベル シフタICをなくしたい カスタムUARTのサポートが必要 複数のセンサへの対応が必要 システムの信頼性向上が必要 PSoCによるワンチップ ソリューション 統合 アナログ コンポーネント IDAC PSoCソリューション 5V I/Oのレベル シフタICの除去 外付けCPLDを使わずに、カスタムUARTに対応可能 AFE内蔵により、シンプルな設計で複数のセンサに対応 チップ数の低減による信頼性向上 RTD Vref PLDのカスタムUART M U X ADC +PGA 熱電対 PLD UART 8 FLASH ご参考資料等 ARM Cortex -M3 MCU SRAM DMA 電圧入力 アプリケーションノート: ダイオード、熱電対、 サーミスタ、RTD 開発キット: Precision Analog Sensor Kit （CY8CKIT-025） PSoC 5 Kit （CY8CKIT-030） PSoC Creatorコンポーネント Unimat社のI/Oモジュール RTDコンバータ（アプリケーションノートあり） 熱電対コンバータ（アプリケーションノートあり） サーミスタ コンバータ（アプリケーションノートあり） 16ビット デルタ シグマADC（PGA内蔵） MUX（アナログ マルチプレクサ） IDAC（プログラマブル電流源として利用） UART 論理ゲート（カスタムUARTをPLDに実装） Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 温度と電圧の入力が可能 ソリューションの例:適用分野におけるPSoCソリューションの実例の詳細を指定フォーマットで1ページにまとめて示すこと。 15 他社との比較 PSoC Dev Kitと PSoC Expansion Kitを接続 TI / National AFE Expansion Kitと インターフェース基板 センサ I/F基板 PSoC 3 Kit 熱電対入力 マイクロコントローラ I/F基板 3 ダイオード 2 1 4 サーミスタ （オンボードまたは 外付け） RTD （オンボード または外付け） 異なるICベンダの4種類のICが必要 ワンチップのPSoC3 ソリューションは熱電対 計測が可能 CapSenseボタンで センサを選択し表示 特長 Cypress PSoC 3 TI AFEとマイクロコントローラ 温度コントローラに必要なチップ数 1 4 センサ入力数 1 ～ 61 1～7 センサ用電流/電圧源の数 4個以下 2個以下 GUI設計ツール あり AFEのみ 完全システム プロジェクト例 あり なし 開発キット価格 $214 $248 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 1 他社との比較:サイプレス提供のソリューションの最大の特長が明確となるよう説明し、他社ソリューションに対する優位性を証明すること。 お客様および営業担当者にとって客観的かつ信頼できる内容であること。 16 設計を開始する前に 1. デモビデオをご覧ください。www.cypress.com/go/CY8CKIT-025 2. センサ アプリケーションノートをダウンロードしてください。www.cypress.com/go/TempSense 3. CY8CKIT-025キット（$115）を購入してください。www.cypress.com/go/CY8CKIT-025 Vestas社の 風力発電システム 温度計測に10個のセンサを使用 Unimat 社のI/Oモジュール 温度と電圧の入力が可能 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO 温度コントローラ 温度トランスデューサ（変換器） すぐに導入していただくために:今すぐ設計に着手するには、何をすればよいかを伝える。 17 参考資料およびURL デモビデオ: www.cypress.com/go/tempsense 温度計測拡張ボードキット CY8CKIT-025 PSoC Temperature Sensing EBKをご紹介します。 PSoC Precision Analog Sensor Kitのページ: www.cypress.com/go/CY8CKIT-025 PSoC DVKに接続して開発・試作するための拡張ボードについて記載されています。 開発キット資料のほかに、複数のセンサ設計に対応する3つのプロジェクト例が含まれています。 PSoC 3 Kit CY8CKIT-030のページ: www.cypress.com/go/CY8CKIT-030 PSoC 5 Kit CY8CKIT-050のページ: www.cypress.com/go/CY8CKIT-050 サイプレスの温度計測と管理アプリケーションのページ: www.cypress.com/go/tempsense 温度計測と管理に関するサイプレスの参考資料へのリンク集です。 AN75511 アプリケーションノート（熱電対用）: www.cypress.com/?rID=60544 AN70698 アプリケーションノート（RTD用）: www.cypress.com/?rID=57546 AN66477 アプリケーションノート（サーミスタ用）: www.cypress.com/?rID=49052 AN60590 アプリケーションノート（ダイオード用）: www.cypress.com/?rID=42993 AN66444 アプリケーションノート（オフセット キャンセル技術): www.cypress.com/?rID=49159 AN65977 アプリケーションノート（TMP05 / TMP06デジタル センサ）: www.cypress.com/?rID=48490 AN66627 アプリケーションノート（インテリジェント ファン コントローラ）: www.cypress.com/?rID=49077 Engineering Presentation Owner: SSHI Rev *A Tech lead:BOO その他の入手可能な資料: ソリューションを販売するために、営業担当者に対して、役立つリソースについて包括的な情報を提供すること。 18
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