Wiren Board 4:Аппаратная часть/en

Wiren Board 4

Technical specifications

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
Wireless Interfaces
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). microSIM card, packaged
Radio module 433 MHz	RFM69H module. To communicate with Noolite devices, Oregon NRF24L01 sensors
Radio module 2.4 GHz	NRF24L01To communicate with similar NRF24 modules (optional)
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.

Terminal blocks

Input and output protection scheme

Some terminal blocks can be used to perform several functions. Ref. description of inputs and outputs and Port multiplexing article.

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
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

Input protection

As compared to version 3, input protection and general noise protection are significantly improved.

1. Protection of all inputs from power supply voltage (up to 24 V) and pulse noise.
2. Protection from reverse polarity.
3. One optic isolated RS-485 port.
4. Diode protection of keys at Ax and Dx inputs from inductive loads.
5. Protection from relay contact sparking.

Versatile inputs/outputs Ax and Dx

Equivalent channels A1-A3 scheme

Equivalent channels A4-A5 scheme

Equivalent channels Dx scheme

Versatile channels consist of input and output stages that operate simultaneously, as well as protective diodes (connected to one terminal of the channel).

Output stage consists of the Tx switching element. Tx key grounds the outputs. Under control of the controller logical boards, the Tx key may be one of 2 states:

• Active (closed); 0 is at the channel output.

• Inactive (open), high impedance. Such outputs are called “open collectors”.

Input stage of Ax channel consists of an analogue-to-digital converter ADCx and an input resistor Rx. Input resistance of the ADCx is high. It is always ON and does not affect the channel operation as it works in output mode. In input mode the Tx key is inactive (open) and, thus, does not affect voltage measuring at the channel terminals. Input resistance of the channel in input mode is formed by the Rx resistor. If no other circuits are connected to the channel terminals, the resistor downs the input voltage to zero, and the ADCx converter will read 0.

А4 and А5 support binary input function DI: more than 3V at the terminal is considered as triggering of the input.

Input stage of Dx channels consists of a circuit for connection of dry contacts. This stage continuously provides 5V voltage at the terminal. In input mode the Tx key is inactive (open). When the terminal is grounded, small current (2 mA) flows via the channel. Controller considers that as triggering of the input. Closing of the Tx key is considered as triggering of the input. In output mode the output stage does not affect the channel operation, provided that a more than 5 V load is connected to the channel.

Resistive Inputs

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,

Extension modules

Ref. the corresponding articles to describe connection and software operation:

• Wiren Board 4: RS-232 extension module
• Wiren Board 4: CAN extension module
• Wiren Board 4: UART-CAN extension module

Power Supply

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 - thumb|500px|Схема стенда

Схема и чертеж

Wiren Board 4 principle diagram - Файл:WB 4.3.pdf, scheme - Файл:WB 4.2 чертеж.pdf