Wiren Board 5: Hardware
Technical specifications
| 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. | |
| Питание | ||
| Напряжение питания | 8-26В | |
| Потребляемая мощность | <3 Вт (пиковая - до 12 Вт) | |
| Работа от резервного аккумулятора | Модуль резервного питания (Опция) | |
| питание по витой паре | Passsive Power over Ethernet | |
| Габаритные размеры | Корпус на DIN рейку 6U, 106.25x90.2x57.5 мм.
Размер без корпуса: 103x87x20 мм. | |
| Эксплуатация | Рабочая температура - -25...+85С (-40..+85С по запросу).
Покрытие лаком для влагозащиты. | |
Клеммники
Часть клеммников может выполнять более одной функции - смотрите описание входов/выходов и статью Мультиплексирование портов.
|
подпись |
Max. V, I | cостояние по умолчанию | Функуции | ||||
| Верхний ряд, левый блок | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vin | 28V | Входное напряжение | |||||
| GND | "земля", минус блок питания | ||||||
| Верхний ряд, правый блок | |||||||
| O1 | Входы/выходы модуля расширения | ||||||
| O2 | |||||||
| O3 | |||||||
| O1 | Входы/выходы модуля расширения | ||||||
| O2 | |||||||
| O3 | |||||||
| Нижний ряд, правый блок | |||||||
| A1 | 24V , 2A | High Z | Выходы "открытый коллектор", ADC | ||||
| A2 | |||||||
| A3 | |||||||
| A4 | |||||||
| R1 | 5V | High Z | Резистивные датчики, ADC, цифровые входы (GPIO) без подтяжки | ||||
| R2 | |||||||
| GND | |||||||
| W1 | 30V | 3.3V | 1-Wire, GPIO | ||||
| 5V out | 5V, 0.5A | 5V | Выход 5V. Отключение при превышении тока. Программное управление. | ||||
| A | 30 V | 0V | порт RS-485 (/dev/ttyAPP1) | ||||
| B | 30 V | +5V | |||||
| L | 30 V | 0V | Порт CAN или RS-485 (/dev/ttyAPP4).
Подключение RS-485: A к клемме L, B к клемме H. | ||||
| H | 30 V | +5V | |||||
Защита входов
- Защита всех входов от подачи напряжения питания (до 24 В) и импульсных помех.
- Защита от переполюсовки питания.
- Диодная защита ключей на входах Ax от индуктивной нагрузки.
Универсальные входы/выходы A1-A4
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.
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
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
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
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 -
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
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