Wiren Board 5:Аппаратная часть/en

Wiren Board 4

Technical specifications

Wiren Board 4

{

Software
Operating System	Debian Linux 7.0. Mainline kernel 3.19.
Controller
CPU	Freescale i.MX287 454 MHz
RAM	DDR2 SDRAM 128 MB
ROM	4 GB eMMC
Wireless Interfaces
Wi-Fi	802.11 b/g/n 2.4 GHz
GSM/GPRS	900/1800 MHz. GPRS multi-slot class 10/8 max. 85.6 kbps (downlink). microSIM card, packaged
Bluetooth	4.0, Bluetooth Low Energy
Radio module 433 MHz	RFM69H module. To communicate with Noolite devices, Oregon sensors
Z-Wave	(option)
IR-port	(external transceiver)
Wired Interfaces
Ethernet	10/100 Mbit/s, 8P8C connector, passive PoE
USB 2.0	1 connecor. Mode operation USB Host or USB Device
Audiooutput	Digital audio - S/PDIF, TOSLINK or RCA connector
2xRS-485	uninsulated. Software support of Modbus RTU, ADICON/A-BUS/Uniel, HDL, Mercury, Milur
CAN	are multiplexed with one RS-485.
Debug console	Debug UART To be connected via USB-UART adapter.
1-Wire	Connection of temperature sensor
Connection of sensors
4x ADC	range 0-24V
2xInputs for resistive sensors	Connection of 10 kOhm thermistors, The controller can be used as ADC up to 3.3V.
4x DI (digital input)
Outputs
4x"Open collector"	28V/2A, control of contactors, LED strip lights, etc.
Other
2xGPIO	are multiplexed with other inputs/outputs
1xSpeaker	"buzzer".
Real-time clock	RTC clock battery
Watchdog timer	Separate hardware watchdog to perform full reset of the device
2xConnector for extension modules
1xConnector for input/output modules	series connection of modules, up to 8.
Power supply
Supply voltage	8-26 V
Power consumption	<3 W (maximum 12 W)
Redundant battery	backup power supply module (option)
Passive Power over Ethernet	Passsive Power over Ethernet
Overall dimensions	housing for DIN rail installation 6U, 106.25x90.2x57.5 mm. size without housing: 103x87x20 mm.
Operation	Operating temperature- -25...+85 С (-40..+85 С by request). Conformal coating of pcb for moister protection.

Terminal blocks

Схема защиты входов и выходов

Some terminal blocks can be used to perform more than one function. See the detailed description of input/output and the Port multiplexing article.

legend	Max. V, I	state default	Functions
Upper row, left block
Vin	28V		Input voltage
GND			"ground", minus power supply
Upper row, right block
O1			Inputs/outputs of extension module
O2
O3
O1			Inputs/outputs of extension module
O2
O3
Lower row, right block}
A1	24V , 2A	High Z	Outputs "open collector", ADC
A2
A3
A4
R1	5V	High Z	Resistive sensors, ADC, digital inputs (GPIO) without retightening
R2
GND
W1	30V	3.3V	1-Wire, GPIO
5V out	5V, 0.5A	5V	Output 5V. Shutdown current is exceeded. Software control.
A	30 V	0V	connector RS-485 (/dev/ttyAPP1)
B	30 V	+5V
L	30 V	0V	connector CAN or RS-485 (/dev/ttyAPP4). Connection RS-485: A to terminal L, B to terminal H.
H	30 V	+5V

Input protection

1. All inputs are protected from applying the power supply voltage (up to 24 V) and transient noise.
2. Wiren Board 5 is protected against reverse polarity
3. Low-side FET switches on Ax inputs are protected from negative voltage spikes from inductive loads.

Multifunctional inputs/outputs A1-A4

Эквивалентная схема каналов A1-A4

Multifunctional channels consist of input and output stages are connected in parallel, as well as protective diodes (connected to one terminal of the channel).

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.

Так же для каналов Аx есть функция бинарного входа DI - напряжение на клемме больше 3В контроллер воспринимает как срабатывание входа.

Резистивные входы R1 и R2

В режиме по-умолчанию, каждая клемма подключена к внутреннему регулируемому источнику тока. Контроллер подаёт заданный ток через сенсор, измеряя при этом на нём падение напряжения. Из известных значений тока и напряжения, ПО контроллера вычисляет сопротивление сенсора.

Каждый вход также можно перевести в режим обычного аналогового входа в настройках. В этом режиме источник тока отключен и вход измеряет напряжение в диапазоне 0-3.0В.

Входы R1-R2 также работают как бинарные входы.

При включенном источнике тока (режим по-умолчанию) вход оказывается подтянут к питанию. Если к входу ничего не подключено, то это состояние воспринимается как логическая единица. Если соединить клеммник с землёй, то это соответствует логическому нулю. Внешние кнопки, датчики и т.д. в этом режиме нужно подключать между клеммником Rx и GND.

В альтернативном режиме, при выключенном источнике тока, вход подтянут к земле. Логический ноль соответствует входу, к которому ничего не подключено; логическая единица - входу, на которое подаётся напряжение > 3В. Внешние кнопки, датчики и т.д. в этом режиме нужно подключать между клеммником Rx и клеммником 5V out, либо плюсом питания.

Модули расширения

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

• Wiren Board 5: Модуль расширения RS-232
• Модуль расширения CAN (Изолированный)
• Модуль расширения RS-485 (Изолированный)
• Модуль расширения АЦП - входы напряжения, входы 0-20мА, датчики PT100 и PT1000
• Модуль расширения ЦАП - выходы 0-10В
• Модуль входов "сухой контакт"
• Wiren Board 5: Модуль расширения GPS/Glonass

Питание

Блок-схема питания WB 4

От внешнего блока питания

Допустимый диапазон питания 7-28В. 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 внутренний модуль резервного питания WBMZ-BATTERY с Li-Ion (Li-Pol) аккумулятором.

Работа с нажимными клеммами

Работа с самозажимными клеммами

В качестве интерфейсных клемм в контроллере применены клеммы "тип 250". 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

Антенны Wi-Fi, GSM и радио 315/433MHz подключаются к SMA разъемам.

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

Схемы подключения периферии

Пример подключения реле

Управление низковольтной нагрузкой

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

Подключите "+" нагрузки к "+" источника питания, а "-" к клеммам Ax. Если суммарный ток на каналах больше 2 А, дополнительно подключите клемму GND к "-" источника питания.

При управлении индуктивной нагрузкой (реле), возникают всплески напряжения. Для защиты от перенапряжения в контроллер встроены защитные диоды - внешних защитных элементов не требуется.

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.

Также для подключения токовых датчиков предназначен специальный модуль расширения.

Датчики с резистивным выходом

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

Для более точного изменения сопротивлений, а также для подключения датчиков Pt100 и Pt1000 по двух- и трёх- проводным схемам предназначен специальный модуль расширения.

Датчики/счетчики с импульсными выходами/кнопки

Такие устройства формируют сигнал, замыкая подходящие к ним два провода. Подключите один провод к источнику питания 5-24В. Второй провод подключите к клемме Аx. Некоторые счетчики имеют импульсный выход на оптроне, тогда два провода имеют полярность - "плюс" и "минус". В таком случае минус подключается к Аx, "плюс" к источнику питания.

Для подключения также можно использовать входы R1 и R2 контроллера, как описано выше.

Так же возможно подключение с использованием модуля расширения (см. следующий пункт).

Устройства с выходом открытый коллектор

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

Для подключения также можно использовать входы R1 и R2 контроллера, как описано выше.

Подключение к 1-Wire сети

Землю сети подключите к клемме GND или общей земляной шине. Линию данных к клемме 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 5 есть два порта RS-485. Второй порт мультиплексирован с портом CAN (L c A, H c B) Линии А В подключаются к клеммам А и В соответственно. Сигнальную землю (если есть) подключить к земле контроллера.

Если сеть RS-485 достаточно протяженная, то для её подключения рекомендуется использовать модуль расширения с гальванически-изолированным RS-485.

Пример подключения устройств

Схема испытательного стенда -

Схема стенда

Подключение устройств с использованием модулей расширения

Контакторы с управляющим напряжением 220В

Используйте модуль расширения с релейными выходами, например WBIO-DO-R3A-8.

Подключите управляющую катушку контактора через реле модуля расширения (см. рисунок).

Модуль расширения содержит TVS, защищающий контакты реле от искрения. Внешние защитные компоненты не требуются.

Датчики/счетчики с импульсными выходами/кнопки

Пример подключения кнопки

Такие устройства формируют сигнал, замыкая подходящие к ним два провода.

Для подключения к контроллеру один провод подключите к питанию (или клемме 5Vout), второй провод к клемме Ax.

Так же можно использовать модуль расширения дискретных входов типа "сухой контакт" WBIO-DI-DR-8.

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.

Схема и чертеж

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

Список GPIO

Статья, описывающая подключение сигналов процессора к клеммникам, встроенной периферии и разъёмам расширения: Wiren Board 5:Список GPIO