CMM 2CH / 3CH

1.1Einführung

Die CMM-xCH-Module sind mit einem Ethernet-CAN-Gateway und unabhängigen Mikrocontrollern für jeden Messkanal ausgestattet. Für die Kommunikation zwischen dem Gateway und den Kanälen wird CAN-FD verwendet.

Die CMM-xCH-Module können über Ethernet oder direkt über den internen CAN-Bus angebunden werden.

Für die CAN-FD-Kommunikation ist auf Anfrage eine DBC-Datei erhältlich. Für die Kommunikation über Ethernet kann das Tool „IRS.CMM-xCH“ verwendet werden. Es kann von der Download-Seite heruntergeladen werden. Alternativ kann die „IRS.CMM-xCH.Shared.dll“ verwendet werden, um die CMM-xCH-Module in Ihre Software zu integrieren.

1.2IRS.CMM-xCH GUI verwenden

1.2.1Modul verbinden

Um eine Verbindung zum Modul herzustellen, geben Sie die IP-Adresse des Moduls ein und klicken Sie auf „CONNECT“. Wenn Sie die IP-Adresse des Moduls nicht kennen, können Sie angeschlossene Module mit Tools -> DiscoveryTool ermitteln.

Die FDCAN-Einstellungen werden für die interne Kommunikation verwendet; normalerweise kann die Standardeinstellung beibehalten werden. Wurden die Einstellungen zuvor geändert, können Sie mit der Schaltfläche „EDIT“ die geänderten Einstellungen auswählen. Sind die Einstellungen unbekannt, können Sie die Schaltfläche „DETECT CAN BAUDRATE“ verwenden.

1.2.2IP-Adresse ändern

Um die IP-Adresse des Moduls zu ändern, verwenden Sie Tools -> DiscoveryTool. Klicken Sie im DiscoveryTool zuerst auf „START DISCOVER“. Nach 10 Sekunden wird eine Liste aller angeschlossenen Module angezeigt. Wählen Sie das Modul aus, das Sie ändern möchten, und klicken Sie auf „ETHERNET CONFIG“. Im folgenden Fenster können Sie die neue IP-Adresse eingeben und auf „UPDATE“ klicken. Damit die neue IP-Adresse übernommen wird, müssen Sie das Modul aus- und wieder einschalten.

Alternativ können Sie die IP-Adresse mit dem DIP-Schalter auf der Platine in einem begrenzten Bereich konfigurieren. Die Schalter werden als Binärzahl ausgewertet und sind mit ihrer Stellenwertigkeit (1, 2, 4) beschriftet. Abhängig von der eingestellten Binärzahl wird eine IP-Adresse zwischen 192.168.222.1 und 192.168.222.7 verwendet. Stehen alle drei Schalter auf „off“, wird die mit dem DiscoveryTool konfigurierte IP-Adresse verwendet. Die Schalter werden beim Einschalten eingelesen. Nach dem Ändern der Schalter muss das Modul daher aus- und wieder eingeschaltet werden.

1.2.3Firmware aktualisieren

Ethernet-CAN-Gateway

Um die Firmware des Ethernet-CAN-Gateways zu aktualisieren, verwenden Sie Tools -> Bootloader Gateway. Daraufhin öffnet sich folgendes Fenster:

Geben Sie die IP-Adresse ein und klicken Sie auf „START“. Wählen Sie im Dateiauswahldialog das Firmware-Image aus. Das Firmware-Image befindet sich im Ordner „firmware“ des GUI-Installationsordners und heißt STM32H7-Gateway.tinyimg2.

Messkanäle

Um die Firmware der Messkanäle zu aktualisieren, verwenden Sie Tools -> Bootloader CMM. Daraufhin öffnet sich folgendes Fenster:

Sie müssen nur die IP-Adresse des Moduls eingeben und dann auf „START“ klicken. Die übrigen Einstellungen sollten bereits mit den richtigen Werten vorbelegt sein. Wurden die Einstellungen geändert, können Sie die Standardwerte über Presets -> CMM-xCH neu laden.

Wählen Sie nach dem Klick auf „START“ im Dateiauswahldialog das Firmware-Image aus. Das Firmware-Image befindet sich im Ordner „firmware“ des GUI-Installationsordners und heißt STM32G4-Channel.tinyimg1.

1.2.4Board und Kanal konfigurieren

Mehrere CMM-xCH-Boards können über den CAN-Bus verbunden werden. Damit die einzelnen Boards adressiert werden können, muss jedes Board mit einer eindeutigen Board-ID konfiguriert werden.

Die Board-ID wird mit dem DIP-Schalter auf dem Board konfiguriert, der mit „CAN ID“ beschriftet ist. Die Schalter werden als Binärzahl ausgewertet und sind mit ihrer Stellenwertigkeit (1, 2, 4, ...) beschriftet. Die Schalter werden beim Einschalten eingelesen. Nach dem Ändern der Board-ID muss das Board daher aus- und wieder eingeschaltet werden.

Wenn die Board-IDs korrekt eingestellt sind, können Sie über das Ethernet-CAN-Gateway eines beliebigen Boards mit allen verbundenen Boards kommunizieren. Klicken Sie in der GUI auf das Dropdown-Menü unter „BOARD/CHANNEL“, um eine Liste aller erkannten Kanäle anzuzeigen und den zu verwendenden Kanal auszuwählen. Die Kanal-IDs sind fest auf 0 und 1 eingestellt und können nicht geändert werden. Die Kanäle sind auf der Platine mit „Channel 0“ und „Channel 1“ beschriftet.

1.2.5Internen CAN-Bus konfigurieren

CAN-Baudraten und die Verwendung der Bitratenumschaltung können unter „CAN CONFIGURATION“ konfiguriert werden.

Die CAN-Konfiguration kann nur für alle verbundenen Kanäle gemeinsam eingestellt werden, nicht für einzelne Kanäle. Andernfalls könnte die Kommunikation zwischen den Kanälen abbrechen, wenn unterschiedliche Baudraten eingestellt werden.

Ist die CAN-Konfiguration der verbundenen Boards durcheinandergeraten und eine Konfiguration über die GUI nicht möglich, können Sie die CAN-Konfiguration der Boards mit dem Jumper mit der Beschriftung „CAN Default“ zurücksetzen. Dazu muss das CMM-2CH bei gestecktem Jumper aus- und wieder eingeschaltet werden; dabei wird die CAN-Konfiguration auf ihren Standardwert zurückgesetzt.

1.2.6Messverhalten konfigurieren

Die Kanäle des CMM-xCH können eine zyklische CAN-Nachricht mit den Messwerten senden. Unter „CHANNEL CONFIGURATION“ lässt sich das Intervall dieser zyklischen CAN-Nachrichten einstellen. Ist das Intervall auf null gesetzt, werden keine zyklischen CAN-Nachrichten gesendet.

Außerdem kann für jeden Messkanal der Standardzustand nach dem Einschalten konfiguriert werden. Ist der Standardzustand „off“, kann der Messkanal mit der Schaltfläche „CMM ON“ eingeschaltet werden.

Die CMM-xCH-Module schalten automatisch zwischen den Bereichen um, ohne den Stromfluss im Messpfad zu unterbrechen. Ist diese Umschaltung jedoch nicht erwünscht, kann ein minimaler Bereich eingestellt werden. Der minimale Bereich wird beim Neustart des CMM-xCH auf null zurückgesetzt.

Ein maximaler Bereich kann nicht eingestellt werden, da dies leicht dazu führen könnte, dass der maximal zulässige Strom des gewählten Bereichs versehentlich überschritten wird.

1.2.7Messwerte auslesen

Zum Auslesen der Messwerte können die Schaltfläche „MIN/AVG/MAX“ und der Tab „MEASUREMENT“ verwendet werden. Es öffnet sich ein Pop-up-Fenster, das die Messwerte seit der letzten Betätigung der Schaltfläche anzeigt.

Zur kontinuierlichen Überwachung der Messwerte können die zyklischen Nachrichten verwendet werden. Dazu muss unter „CHANNEL CONFIGURATION“ ein Intervall ungleich null eingestellt sein. Die zyklische Nachricht kann durch Klicken auf die Schaltfläche „UPDATE“ oder durch Aktivieren des Kontrollkästchens „auto update“ gelesen werden.

Ist auto update aktiviert, zeigt das Diagramm rechts den Strom des unter „BOARD/CHANNEL“ ausgewählten Kanals.

1.2.8Legacy-IsoTP-Kommunikation verwenden

Das CMM-xCH unterstützt einen Legacy-IsoTP-Kommunikationsmodus, um mit Software kompatibel zu sein, die die IsoTP-Kommunikation des CMM-III verwendet. Die IDs für die IsoTP-Schnittstelle können in der GUI konfiguriert werden. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an IRS.

CMM-2CH-10A60V

2.1Beschreibung

Dieses Modul bietet zwei separat galvanisch getrennte Kanäle für Strommessungen über einen weiten Bereich von 1µA bis 10A. Für die Kommunikation stehen Ethernet und CAN-FD zur Verfügung. Der Strom wird in sechs automatisch gewählten Bereichen gemessen, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind:

Das Modul tastet die Ströme mit einer Abtastrate von 10 kSa/s ab. Je nachdem, mit welcher Methode die Stromwerte ausgelesen werden, kann die für den Anwender tatsächlich verfügbare Abtastrate niedriger sein. Werden zum Beispiel zyklische CAN-Nachrichten zur Ausgabe der Stromwerte verwendet, beträgt das minimale Aktualisierungsintervall 1 ms und die tatsächliche Abtastrate somit 1 kSa/s.

2.2Mechanische Daten

2.3Umgebungsbedingungen

2.4Strompfade

2.5Modulversorgung

Schließen Sie die Spannungsversorgung zwischen +24V-CON und GND-CON an. Es wird dringend empfohlen, das CMM nicht über das Netzteil des Prüflings (DUT) zu versorgen. Beachten Sie, dass der Strompfad unterbrochen ist, wenn das Modul nicht versorgt wird.

2.5.1Typischer Verlauf des Einschaltstroms

2.6DC-Genauigkeit und Auflösung

Die Genauigkeit des Moduls wird bei der hauseigenen Kalibrierung für Gleichströme verifiziert. Das Modul kann selbstverständlich nachkalibriert werden. Weitere Informationen finden Sie unter Kalibrierempfehlung.

2.7DC-Spannungsabfall

Die folgende Tabelle listet die Spannung zwischen den Stromeingangs- und Stromausgangspins des Moduls für bestimmte Stromwerte auf. Es handelt sich um typische Werte, gemessen bei Raumtemperatur an den Steckverbinderpins eines Kanals.

2.8Ethernet

Das Modul unterstützt 10Mbit/s- und 100Mbit/s-Ethernet am RJ45-Steckverbinder auf der Frontseite. Standard-IP: 192.168.222.1

2.9CAN-FD

Das Modul stellt eine CAN-FD-Schnittstelle auf der Frontseite über einen 9-poligen D-Sub-Steckverbinder sowie am Backplane-Steckverbinder bereit.

Eine 120-Ohm-Terminierung auf der Platine kann per Jumper zugeschaltet werden. Die On-Board-Terminierung wird nur empfohlen, wenn ein einzelnes Modul ohne weitere über CAN verbundene Geräte verwendet wird. Wenn mehrere Geräte über CAN verbunden sind, wird empfohlen, an beiden Enden des CAN-Kabelbaums eine externe Terminierung zu verwenden. Dadurch werden Probleme vermieden, wenn Module getauscht oder ersetzt werden.

2.10Backplane-Steckverbinder

Steckverbindertyp: Harting 09041326921. Achten Sie darauf, alle Pins des Steckverbinders für Stromeingang / Stromausgang zu verwenden. Für einen einfachen Anschluss mit nur zwei Pins pro Strommesskanal ist eine Backplane-Platine erhältlich.

2.11Kalibrierempfehlung

IRS empfiehlt eine Nachkalibrierung innerhalb von 2 Jahren.

Die Kalibrierung sollte für jeden Kanal an mehreren Kalibrierpunkten in allen 6 Bereichen durchgeführt werden. IRS empfiehlt, mindestens die folgenden Ströme zu messen.

Die Stromwerte sollten mit der Funktion (IRS.CMM-xCH.Shared.Gateway).GetMinMaxAverage erfasst werden. Diese Funktion liefert den seit dem letzten Lesen gemittelten Wert.

Schalten Sie vor dem Erfassen eines gültigen Werts den Kalibrierstrom ein, führen Sie einen Dummy-Lesevorgang durch und warten Sie 100 ms.

Die Schwankungen der verwendeten Stromquelle sollten 0,1% des Nennwerts nicht überschreiten.

CMM-3CH-5A60V

3.1Beschreibung

Dieses Modul bietet zwei separat galvanisch getrennte Kanäle für Strommessungen über einen weiten Bereich von 1µA bis 5A. Für die Kommunikation stehen Ethernet und CAN-FD zur Verfügung. Der Strom wird in sechs automatisch gewählten Bereichen gemessen, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind:

3.2Mechanische Daten

3.3Umgebungsbedingungen

3.4Strompfade

3.5Modulversorgung

Schließen Sie die Spannungsversorgung zwischen +24V-CON und GND-CON an. Es wird dringend empfohlen, das CMM nicht über das Netzteil des Prüflings (DUT) zu versorgen. Beachten Sie, dass der Strompfad unterbrochen ist, wenn das Modul nicht versorgt wird.

3.5.1Typischer Verlauf des Einschaltstroms

3.6DC-Genauigkeit und Auflösung

Die Genauigkeit des Moduls wird bei der hauseigenen Kalibrierung für Gleichströme verifiziert. Das Modul kann selbstverständlich nachkalibriert werden. Weitere Informationen finden Sie unter Kalibrierempfehlung.

3.7DC-Spannungsabfall

Die folgende Tabelle listet die Spannung zwischen den Stromeingangs- und Stromausgangspins des Moduls für bestimmte Stromwerte auf. Es handelt sich um typische Werte, gemessen bei Raumtemperatur an den Steckverbinderpins eines Kanals.

3.8Ethernet

Das Modul unterstützt 10Mbit/s- und 100Mbit/s-Ethernet am RJ45-Steckverbinder auf der Frontseite. Standard-IP: 192.168.222.1

3.9CAN-FD

Das Modul stellt eine CAN-FD-Schnittstelle auf der Frontseite über einen 9-poligen D-Sub-Steckverbinder sowie am Backplane-Steckverbinder bereit.

Eine 120-Ohm-Terminierung auf der Platine kann per Jumper zugeschaltet werden. Die On-Board-Terminierung wird nur empfohlen, wenn ein einzelnes Modul ohne weitere über CAN verbundene Geräte verwendet wird. Wenn mehrere Geräte über CAN verbunden sind, wird empfohlen, an beiden Enden des CAN-Kabelbaums eine externe Terminierung zu verwenden. Dadurch werden Probleme vermieden, wenn Module getauscht oder ersetzt werden.

3.10Backplane-Steckverbinder

Steckverbindertyp: Harting 09041326921. Achten Sie darauf, alle Pins des Steckverbinders für Stromeingang / Stromausgang zu verwenden. Für einen einfachen Anschluss mit nur zwei Pins pro Strommesskanal ist eine Backplane-Platine erhältlich.

3.11Kalibrierempfehlung

IRS empfiehlt eine Nachkalibrierung innerhalb von 2 Jahren.

Die Kalibrierung sollte für jeden Kanal an mehreren Kalibrierpunkten in allen 6 Bereichen durchgeführt werden. IRS empfiehlt, mindestens die folgenden Ströme zu messen.

Die Stromwerte sollten mit der Funktion (IRS.CMM-xCH.Shared.Gateway).GetMinMaxAverage erfasst werden. Diese Funktion liefert den seit dem letzten Lesen gemittelten Wert.

Schalten Sie vor dem Erfassen eines gültigen Werts den Kalibrierstrom ein, führen Sie einen Dummy-Lesevorgang durch und warten Sie 100 ms.

Die Schwankungen der verwendeten Stromquelle sollten 0,1% des Nennwerts nicht überschreiten.

V4.6 (2026-02-04)

• Geändert: Konfigurationsdaten werden nur noch in den Flash geschrieben, wenn sich die Konfiguration geändert hat. Dies soll die Lebensdauer des Flash-Speichers verbessern.
• Geändert: Verbesserte interne Behandlung des Warning-Registers

V4.5 (2025-07-29)

• Geändert: „ReadCurrent“ liefert jetzt immer vollständige CAN-Frames, um Probleme mit Padding zu vermeiden
• Behoben: Fehler im Kommando „ReadCurrent“, der alle Stromwerte auf null setzte

V4.4 (2025-02-19)

• Hinzugefügt: Unterstützung für die Variante CMM-3CH

V4.3 (2024-06-18)

• Geändert: GCC-Compilerversion aktualisiert
• Geändert: Standardwerte sind jetzt direkt nach Ausführung des Kommandos aktiv. Ein Reset ist nicht mehr erforderlich.
• Behoben: Fehler, durch den eine falsche Daten-Baudrate gesetzt wurde, wenn die Baudraten über IsoTP eingestellt wurden

V4.0 (2023-11-28)

• Behoben: Fehler, der dazu führen konnte, dass beim Einschalten des CMM alle Gates ausgeschaltet waren

V3.14 (2023-10-18)

• Hinzugefügt: Kommando „ReadCurrent“
• Hinzugefügt: Kommandos „SetTime“ und „GetTime“
• Hinzugefügt: Zeitstempel im Kommando „ReadCurrent“
• Hinzugefügt: IsoTp-Kommando „GetSerialNumber“
• Geändert: Projekt in IRS-CMM-xCH-FW umbenannt

V3.12 (2023-10-09)

• Hinzugefügt: FIFO für IsoTP-RX-Nachrichten
• Behoben: Fehler, durch den aufgefüllte (padded) IsoTP-Nachrichten abgewiesen wurden

V3.10 (2023-09-12)

• Hinzugefügt: Legacy-Modus für die zyklische Nachricht
• Hinzugefügt: Kommando LegacyConfig, um die ID für den Legacy-Modus konfigurierbar zu machen
• Hinzugefügt: FDCAN-Kommando RestoreDefault
• Geändert: Kommando IsoTpConfig in LegacyConfig umbenannt
• Behoben: Fehler in SaveConfiguration()
• Behoben: Fehlendes Flag in „send cyclic message“ ergänzt
• Behoben: Fehler in den Deserialisierungsfunktionen

V3.7 (2023-06-26)

• Erste öffentliche Version

5.1Die CMMs sind NICHT für den Einsatz als Lastschalter ausgelegt

Die CMMs sind als empfindliche Messgeräte ausgelegt, die Ströme bis hinab zu 1µA messen können. Deshalb bieten sie nur wenig Schutz gegen Spannungsspitzen und haben keine integrierte Freilaufdiode oder andere Schutzbeschaltung, da eine solche Beschaltung unerwünschte Messfehler verursachen würde.

Wenn Sie Prüflinge (DUTs) ein- und ausschalten müssen, sollten Sie einen geeigneten Lastschalter wie z. B. ein Relais verwenden. Eine Empfehlung für zwei Prüflinge, die aus demselben Netzteil versorgt werden, ist in der folgenden Abbildung dargestellt. IRS unterstützt Sie bei der Suche nach einer geeigneten Lösung für Ihre Anwendung und bietet einen Lastschalter an, der direkt an das CMM-3CH angeschlossen werden kann. Für weitere Informationen wenden Sie sich bitte an IRS.

Wenn Sie das CMM dennoch als Schalter verwenden müssen, sind mindestens zwei mögliche Probleme zu beachten:

5.2Maximale Nennspannung kann beim Abschalten induktiver Lasten überschritten werden

Wird eine induktive Last abgeschaltet, wird die in der Last gespeicherte Energie freigesetzt. Diese Energie kann eine Spannungsspitze verursachen, die die maximale Nennspannung des CMM überschreiten kann. Die folgende Abbildung veranschaulicht das Problem:

Wenn Sie das CMM schalten müssen, während eine induktive Last angeschlossen ist, müssen Sie zum Schutz des CMM immer eine Freilaufdiode an die Last anschließen. Wir empfehlen, das CMM NICHT als Lastschalter zu verwenden. Verwenden Sie stattdessen einen geeigneten Lastschalter.

5.3Negative Spannungsspitze beim Abschalten des Netzteils bei „offenem“ CMM

Die CMMs haben einen eingebauten Kondensator zur Glättung der Strommessungen. Ist ein CMM offen, entweder weil es nicht versorgt wird oder weil es in den Zustand „offen“ geschaltet ist, wird der Kondensator auf die Versorgungsspannung aufgeladen. Wird dann die Versorgungsspannung abgeschaltet, während das CMM noch offen ist, bleibt der Kondensator geladen und am Prüfling liegt eine negative Spannung an.

Die folgenden Abbildungen veranschaulichen das Problem:

Dieses Problem tritt vor allem bei Prüflingen mit hoher Eingangsimpedanz auf (zum Beispiel bei einem Prüfling im Sleep-Modus), die den Kondensator deshalb nicht schnell entladen können. Die negative Spannung könnte entweder den Prüfling oder ein angeschlossenes Messgerät wie das MesSy-II beschädigen.

CMM-2CH und CMM-3CH können über CAN-FD gesteuert werden. Jeder Messkanal hat einen eigenen Mikrocontroller. Die nominale Baudrate beträgt 1 MBit/s, die Daten-Baudrate 4 MBit/s. Eine DBC-Datei ist auf der Download-Seite erhältlich.

6.1Aufbau der CAN-IDs

Die CAN-IDs sind nach folgendem Schema aufgebaut.

Der jeweils höchste Wert für Board (0xFF) und Kanal (0xF) wird als Broadcast verwendet. Zum Beispiel ist die ID 0x 0 00 4D 01 F das Kommando „SetOnOff“ (= 0x01) für alle Kanäle auf Board 1.

6.2Liste der CAN-Kommandos

Physikalische Werte werden immer als Float (32 Bit / Single Precision / LSB first) und in der Basiseinheit (V / A / sec / °C / ... ) übertragen.

6.2.1CAN-IDs zum Setzen und Abfragen registerartiger Werte

Get-ID und Response-ID sind gleich, da sie sich bereits im Richtungsbit 28 unterscheiden. Zur Verdeutlichung enthalten die Kommandowerte in der folgenden Tabelle das Richtungsbit.

6.2.2Statuscodes

6.2.3Werte im WarningRegister

6.3Zyklische CAN-IDs uC -> PC

Physikalische Werte werden immer als Float (32 Bit / Single Precision / LSB first) und in der Basiseinheit (V / A / sec / °C / ... ) übertragen.