Wiren Board 4:Аппаратная часть
На этой странице подробно описывается аппаратная часть Wiren Board 4.
Технические характеристики
параметр | значение/комментарии |
Софт | |
Операционная система | Debian Linux 7.0. Свежая версия ядра появляется в репозитории регулярно |
Контроллер | |
Процессор | Freescale i.MX233 454 МГц |
Память оперативная | DDR SDRAM 64 МБ |
Память энергонезависимая | Карта microSD до 32 ГБ |
Беспроводная связь | |
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) |
Порты | |
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) Совместимые устройства Modbus RTU, ADICON/A-BUS/Uniel, Smartbus G4; управление светом по DMX512 |
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 |
А также | |
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 | |
Потребляемая мощность | <3 Вт (пиковая - до 12 Вт) |
Работа от резервного аккумулятора | Поддерживаются Li-Pol |
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
Часть клеммников может выполнять более одной функции - смотрите второй столбец и статью Мультиплексирование портов.
подпись |
Max. V, I | cостояние по умолчанию | Функуции | ||||
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 | 30V | 3.3V | |||||
R1 | 5V | High Z | Резистивные датчики, ADC, цифровые входы (GPIO) без подтяжки | ||||
R2 | 5V | High Z | |||||
A1 | Vin , 2A | High Z | Выходы "открытый коллектор", ADC | ||||
A2 | Vin , 2A | High Z | |||||
A3 | Vin , 2A | High Z | |||||
A4 | Vin , 2A | High Z | Выходы "открытый коллектор", ADC , цифровые входы DI | ||||
A5 | Vin , 2A | High Z | |||||
GND | |||||||
Нижний ряд, правый блок | |||||||
GND | |||||||
GND | |||||||
D1 | Vin , 2A | +5V | Выходы "открытый коллектор", входы для "сухого контакта" | ||||
D2 | Vin , 2A | +5V | |||||
D3 | Vin , 2A | +5V | |||||
D4 | Vin , 2A | +5V | |||||
Relay1 | 250, 2A | разомкнуто | первое реле | ||||
Relay2 | 250, 2A | разомкнуто | второе реле |
Защита входов
По сравнению с 3 версией, значительно улучшена защита входов и общая помехозащищенность.
- Защита всех входов от подачи напряжения питания (до 24 В) и импульсных помех.
- Защита от переполюсовки питания.
- Один оптоизолированный порт RS-485.
- Диодная защита ключей на входах Ax и Dx от индуктивной нагрузки.
- Защита от искрения контактов реле.
Универсальные входы/выходы Ax и 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 А5 и А6 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,
Питание
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.
Защита от переразряда аккумулятора отсутствует, настоятельно рекомендуется использовать защищенные аккумуляторы.
Есть защита от зарядки при отрицательных температурах.
Соблюдайте полярность подключения аккумулятора!
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.
Схема и чертеж
Принципиальная схема Wiren Board 4 - Файл:WB 4.3.pdf, чертёж - Файл:WB 4.2 чертеж.pdf
Детали реализации
Wiren Board 4 состоит из двух печатных плат:
- процессорной платы WB-IMX233-CORE
- основной платы Wiren Board
Основная плата содержит:
- Wi-Fi на базе чипа Realtek RTL8188EU
- GSM/GPRS модем - SIMCom SIM900R
- USB to Ethernet конвертер и USB хаб, SMSC LAN9514
- RS-485 - трансиверы SN65176B.
- 8-канальный аналоговый мультиплексор для АЦП (4 клеммника ADC1-ADC4 и 4 клеммника R1-R4). See also ADC.
- SPI-to-UART bridge IC - NXP SC16IS752
- Опция - радиомодуль RFM69H 433MHz
- Опция - радиомодуль NRF24L01 2.4 GHz
- Схема питания на чипе TPS5430 (Vin в 4,2V), SY7208 (4.2V в 5V), SY8009 (4.2 в 3,3V).
- Зарядка Li-Pol аккумулятора на чипе MCP73833
- Watchdog таймер на компараторе MCP6542