Wiren Board 4:Аппаратная часть

Материал из Wiren Board
Перейти к: навигация, поиск
На этой странице были произведены изменения, не отмеченные для перевода.

Другие языки:
English • ‎русский
Wiren Board 4



Технические характеристики

Wiren Board 4


ПО
Операционная система Debian Linux 7.0. Mainline kernel 3.19.
Контроллер
Процессор Freescale i.MX233 454 МГц
Память оперативная DDR SDRAM 64 МБ
Память энергонезависимая Карта microSD до 32 ГБ
Беспроводные интерфейсы
Wi-Fi 802.11 b/g/n 2.4 ГГц
GSM/GPRS 900/1800 МГц. GPRS multi-slot class 10/8 max. 85.6 kbps (downlink). SIM-карта формата microSIM
Пакетное радио 433 МГц модуль RFM69H. Для связи с устройствами Noolite, датчиками Oregon
Радиомодуль 2.4 ГГц NRF24L01 Для связи с такими же модулями NRF24 (опция)
Проводные интерфейсы
Ethernet 10/100 Мбит/с, Разъём RJ-45
USB 2.0 Host 2 порта (один внутри корпуса)
Аудиовыход Разъём 3,5 мм, стерео
2xRS-485 (один из портов изолированный) есть программная поддержка протоколов Modbus RTU, ADICON/A-BUS/Uniel, Smartbus G4
Отладочная консоль Debug UART Подключается через переходник USB-UART
2x 1-Wire Подключение датчиков температуры, влажности
Подключение датчиков
5x АЦП 2x до 24V , 3x - до 5V
2xВходы для резистивных датчиков Подключение термисторов на 10 кОм, использование как АЦП до 3.3V.
4x"Сухой контакт" Подключение кнопок, герконов, счетчиков с импульсными выходами.
2x DI (цифровой вход)
Выходы
9x"Открытый коллектор" 24V/2A, управление контакторами, светодиодными лентами, и т. п.
2xРеле До 250В/3A, нормально разомкнутые контакты
Прочее
8xGPIO мультиплексированы с другими входами/выходами
1xИзлучатель звука "пищалка".
Часы реального времени RTC Резервная батарейка
Сторожевой таймер (watchdog) Отдельный аппаратный watchdog, перезагружающий устройство целиком по питанию
1xРазъём для модуля расширения Поддерживаемые модули расширения:
* Модуль расширения RS-232
Питание
Рабочее напряжение 9-24 В
Потребляемая мощность <3 Вт (пиковая - до 12 Вт)
Работа от резервного аккумулятора Поддерживаются Li-ion
питание по витой паре Passsive Power over Ethernet
Габаритные размеры плата - 103x87x20 мм, в корпусе на DIN рейку 6U
Эксплуатация Рабочая температура - 0..70C (-40..85C по запросу) Покрытие лаком для влагозащиты.


Клеммники

Схема защиты входов и выходов

Часть клеммников может выполнять более одной функции - смотрите описание входов/выходов и статью Мультиплексирование портов.

подпись

Max. V, I cостояние по умолчанию Функции
Верхний ряд, правый блок
Vin 24V Входное напряжение
GND
O1 Входы/выходы модуля расширения
O2
O3
A 30 V 0V Неизолированный порт RS-485
B 30 V +5V
(9-24)V_OUT 24V Входное напряжение, выход, для питания устройств по шине RS-485
GND
A-iso 30 V 0V Оптоизолированный порт RS-485
B-iso 30 V +5V
GND-iso Земля оптоизолированного RS-485
Нижний ряд, левый блок
5V out 5V, 0.5A 5V выход 5V (для датчиков 1-Wire)
W1 30V 3.3V 1-Wire, GPIO
W2
R1 5V High Z Резистивные датчики, ADC, цифровые входы (GPIO) без подтяжки
R2
A1 Vin , 2A High Z Выходы "открытый коллектор", ADC
A2
A3
A4 Vin , 2A High Z Выходы "открытый коллектор", ADC , цифровые входы DI
A5
GND
Нижний ряд, правый блок
GND
GND
D1 Vin , 2A +5V Выходы "открытый коллектор", входы для "сухого контакта"
D2
D3
D4
Relay1 250, 2A разомкнуто первое реле
Relay2 второе реле

Защита входов

По сравнению с 3 версией, значительно улучшена защита входов и общая помехозащищенность.

  1. Защита всех входов от подачи напряжения питания (до 24 В) и импульсных помех.
  2. Защита от переполюсовки питания.
  3. Один оптоизолированный порт RS-485.
  4. Диодная защита ключей на входах Ax и Dx от индуктивной нагрузки.
  5. Защита от искрения контактов реле.



Универсальные входы/выходы Ax и Dx

Эквивалентная схема каналов A1-A3
Эквивалентная схема каналов A4 А5
Эквивалентная схема каналов Dx

Универсальные каналы состоят из параллельно работающих входного и выходного каскада, а также защитных диодов (подключенных к одной клемме канала).

Выходной каскад состоит из коммутирующего элемента Tx. Ключ Tx, замыкает выходы на землю. Под управлением логических схем контроллера, ключ Tx может находиться в 2-ух состояниях:

  • Активное (замкнут);на выход канала подается 0.
  • Неактивное (разомкнут, высокий импеданс).

Такой тип выхода называется "открытый коллектор".

Для каналов Ax входной каскад образуют аналогово-цифрового преобразователь ADCx и входное сопротивление Rx. Преобразователь ADCx имеет высокое входное сопротивление, он подключен постоянно и не влияет на работу канала в режиме вывода. В режиме ввода, ключ Tx переводится в Неактивное состояние (разомкнут) и, следовательно, не влияет на замер напряжения на клемме канала. Входное сопротивление канала в режиме ввода определяется резистором Rx: если к клемме канала не подключены другие цепи, резистор "притянет" входное напряжение к 0 питания и преобразователь ADCx считает напряжение 0.

Для каналов А4 и А5 есть функция бинарного входа DI - напряжение на клемме больше 3В контроллер воспринимает как срабатывание входа.

Для каналов типа Dx входной каскад - это схема для подключения "сухих контактов". Этот каскад постоянно подает напряжение 5В на клемму. В режиме ввода, ключ Tx переводится в неактивное состояние (разомкнут).При замыкании клеммы на 0, через через канал течет небольшой ток (2 ма). Это воспринимается контроллером как срабатывание входа. Замыкание ключа Tx также воспринимается как срабатывание входа. В режиме вывода входной каскад не влияет на работу канала, при условии что к каналу подключена нагрузка с напряжением больше 5В.



Резистивные входы

Каждая клемма подключена к внутреннему регулируемому источнику тока. Контроллер устанавливает ток через сенсор, при этом замеряя напряжение на клемме, соответственно пересчитывая его сопротивление. При необходимости и поддержке соответсвущей программы, резистивные входы могут быть использованы как дополнительные аналоговые/бинарные входы,



Модули расширения

См. соответствующие статьи для описания подключения и работы в ПО:


Питание

Блок-схема питания WB 4



От внешнего блока питания

Допустимый диапазон питания 7-24В. Среднее потребление платы - 1,5-2 Вт. Но т.к. модуль GSM потребляет импульсно до 8 Вт, рекомендуется использовать блоки питания с мощностью не менее 10 Вт.

Разъем питания под стандартный jack 5.5x2.1мм, также входное напряжение можно подключать к клеммам Vin и GND.



Power over Ethernet

Поддерживается питание по кабелю Ethernet. Подробнее смотрите Power over Ethernet.



Аккумулятор

Wiren Board позволяет подключить Li-Ion (Li-Pol) аккумулятор c максимальным напряжением 4.2В. При подключении питания аккумулятор заряжается током до 0,5 А.

Есть защита от зарядки при отрицательных температурах. Но защита от переразряда аккумулятора отсутствует, поэтому настоятельно рекомендуется использовать аккумуляторы с встроенной схемой защиты.


Соблюдайте полярность подключения аккумулятора!



Работа с клеммами WAGO 250

Работа с клеммами WAGO 250

В качестве интерфейсных клемм в контроллере применены клеммы WAGO 250 Series. Это самозажимные клипсы. При вставке очищенного одножильного провода в гнездо, он автоматически зажимается пружинной защѐлкой. Для вставки многожильных проводов, необходимо отжать пружину, нажав на кнопку клипсы. Кнопка имеет паз под шлицевую отвертку. Для извлечения провода, нужно отжать пружину, нажав на кнопку клипсы, и вытащить провод.



Антенны Wi-Fi, GSM, 433MHz

Антенна Wi-Fi расположена внутри корпуса.

Антенны GSM и радио 433MHz подключаются к SMA разъемам на корпусе.

При слабом сигнале GSM рекомендуется использовать выносную антенну и располагать ее вдали от контроллера.



Схемы подключения периферии

Пример подключения реле
Пример подключения кнопки


Управление низковольтной нагрузкой

Реле на 12/24В, светодиоды, вентиляторы, сигнальные лампы и т. д.

Напряжение питания контроллера должно быть не меньше напряжения подключаемой нагрузки. Подключите "+" нагрузки к "+" источника питания, а "-" к клеммам Ax или Dx. Если используется несколько каналов, и суммарный ток больше 5 А, подключите несколько клемм GND к "-" источника питания. При управлении индуктивной нагрузкой (реле), возникают всплески напряжения. Для защиты от перенапряжения в контроллер встроены защитные диоды. Никаких внешних защитных элементов не требуется.


Контакторы с управляющим напряжением 220В

Подключите управляющую катушку контактора через реле WB (см. рисунок) Реле WB содержит демпфирующую RC-цепочку и TVS. Никакие внешние компоненты не требуются.



Датчики с аналоговым выходом по напряжению

Подключите землю устройства к клемме GND, или соедините с общей земляной шиной. Выход датчика подключается к одному из клемм Ах или Rx. Каналы Ах/Rx имеют разные диапазоны измеряемых напряжений. Подберите оптимальный канал для вашего датчика.



Датчики с аналоговым токовым выходом

Специальных токовых входов в WB нет, но можно, используя резистор 100-300Ом, ток преобразовать в напряжение и подключить как в предыдущем пункте.



Датчики с резистивным выходом

Входы R1 R2 предназначены для измерения сопротивлений в диапазоне 1-100кОм. Измеряемое сопротивление подключается между GND и Rx.



Датчики/счетчики с импульсными выходами/кнопки

Такие устройства формируют сигнал, замыкая подходящие к ним два провода. Подключите один провод к клемме GND, или соедините с общей земляной шиной. Второй провод подключите к клемме Dx. Некоторые счетчики имеют импульсный выход на оптроне, тогда два провода имеют полярность - "плюс" и "минус". В таком случае минус подключается к GND, "плюс" к Dx.


Устройства с выходом открытый коллектор

Устройство и контроллер должны иметь общую землю. Выход "открытый коллектор" подключите к клемме Dx.



Подключение к 1-Wire сети

Землю сети подключите к клемме GND или общей земляной шине. Линию данных к одной из клемм 1-Wire. Линию питания к клемме 5Vout (внутренний источник питания). Допускается использовать внешние источники питания шины 1-Wire.

При использовании пассивного питания, контакт питания каждого датчика соединяется с земляным проводом. В этом случае, шина прокладывается двумя проводами, подключаемыми соответственно к "1-Wire" и "GND".



Подключение к сети RS-485

Смотрите RS-485.

В Wiren Board 4 два порта RS-485. Один гальванически изолированный, один нет. Если сеть RS-485 достаточно протяженная, то лучше подключать к изолированному порту. Линии А В подключаются к клеммам А и В соответственно. Сигнальную землю (если есть) подключить к клемме GNDiso.

Часто для удобства с линиями А и В прокладывают пару проводов для питания устройств на шине. В этом случае можно подключиться к клеммам GND и Vout. Ток по питанию не должен превышать 1А.



Пример подключения устройств

Схема испытательного стенда -
Схема стенда

Схема и чертеж

Принципиальная схема Wiren Board 4 - Файл:WB 4.3.pdf, чертёж - Файл:WB 4.2 чертеж.pdf