В тази статия ще разгледаме създаването на PicoIP релеен борд със седем ADC/АЦП входа, който е базиран на модулите PicoIP v1.2 или PicoIP v2, предлагани от Неомонтана Електроникс. Това устройство комбинира възможностите на PicoIP модулите с външни релета и ADC входове, което го прави изключително подходящо за приложения в автоматизацията и контрол на различни системи. Можете да прочетете повече информация за тези две платформи в нашите ревюта PicoIP v1.2 и PicoIP v2. Там ще откриете и описание на техните дигитални и аналогови портове (pinout).
Хардуерно решение
Основните компоненти на PicoIP релеен борд със седем ADC/АЦП входа включват: PicoIP модул, двата I/O порта (Port P3 и Port P5), буферен чип ULN2803A, релета с индикационни светодиоди, и седем ADC входа с RC филтрови групи с регулируем делител на напрежение. В допълнение, модулът е оборудван с терминали за свързване на сензори и стабилно 5V захранване, осигурено чрез LM7805 регулатор.
Управление на релетата чрез PicoIP
За управление на релетата са използвани два от I/O портовете на PicoIP модула – Port P3 и Port P5. Всеки от тези портове е свързан към 8 релета, които се контролират чрез буферния чип ULN2803A. Този чип е предназначен за управление на натоварвания, които изискват по-високи токове, като релета, двигатели и лампи. Той действа като междинно звено между PicoIP модула и релетата, осигурявайки необходимата защита и усилване на тока.
Към всяко реле е свързан светодиод, който индикира неговото състояние – дали е включено или изключено. Това осигурява визуална обратна връзка, която е особено полезна за диагностика и мониторинг на състоянието на системата.
Схеми на свързване на релатата към PicoIP Port P3 и Port P5
PicoIP Port P3 (JP3)
PicoIP-Port-3-JP3-Relay-partPicoIP Port P5 (JP4)
PicoIP-Port-5-JP4-Relay-partPicoIP ADC входове и техните характеристики
Релейният модул разполага и със седем ADC (Analog-to-Digital Converter) входа (просто не успях да добавя осмия ADC вход), които са изведени на Port P6 (JP5) на PicoIP модула. Всеки от тези входове е снабден с RC филтрови групи и регулируем делител на напрежение.
PicoIP-Port-6-JP5-ADC-partRC филтър
RC филтърът се състои от резистор и кондензатор. Тази група служи за филтриране на високочестотни шумове от входния сигнал, осигурявайки по-точни измервания. Изчисляването на стойностите на RC филтъра се извършва чрез формулата:
fc = 1 / ( 2piRC )
където:
- fc е честотата на среза (cut-off frequency)
- pi e 3.14
- R е стойността на резистора
- C е стойността на кондензатора.
Подбирането на подходящи стойности за R и C гарантира, че нежеланите високочестотни компоненти ще бъдат филтрирани, без да се нарушава полезният сигнал. В моя случай съм използвал съпротивление 100к и кондензатор 100nF. По формулата по-горе може да изчислим че това е LOW-PASS (филтър пропусхащ ниска честота), който пропуска честота под 16Hz. Прочетете повече в тази статия.
Делителят на напрежение
Делителят на напрежение е изграден с резисторна група (R) и многооборотен тример. Делителят на напрежение намалява входното напрежение до ниво, което може да бъде измерено от ADC входа на PicoIP модула. Формулата за изчисляване на изходното напрежение след при делител на напрежение е:
Vout =Vin × ((R2 / ( R1+R2))
където:
- Vout e изходното напрежение след делителя
- Vin е входното напрежение преди делителя,
- R1 и R2 са стойностите на резисторите.
Важно е да се отбележи, че не съм запоявал тези делители на напрежение на платката, тъй като в текущите приложения не е било необходимо тяхното използване. На картинката отгоре R2 е примерна стойност. Може да прочетете по-обстойно тук.
Захранване и терминали за свързване
ADC входовете са оборудвани с терминали с болтове (screw terminals) за свързване на външни сензори. На всеки от тези терминали има изведено напрежение (3.3V или 5V), което може да се превключва посредством джъмпер, общо за всички терминали. Това улеснява интеграцията на сензори, които изискват захранване, като същевременно осигурява гъвкавост при работа с различни типове сензори.
Захранването на 5V линията за терминалите се осигурява от LM7805 регулатор, който стабилизира входното напрежение. LM7805 е добре познато решение за стабилизиране на напрежение, осигуряващо надеждно и стабилно 5V изходно напрежение, дори при вариации на входното напрежение. За допълнителна защита на модула, входното напрежение преминава през бушон, който предпазва схемата от евентуални токови претоварвания.
Платка (PCB) на платформата
На последно място в тази статия ще ви споделя начертаната от мен платка на това устойство. Тя е начертана на програмата Fritzing. Тя е идеално начало ако се опитвате да направите свое хардуерно устройство.
PCB които ви представяме в тази статия са направени на Fritizng.
Съвместимост и управление
Цялата платка “PicoIP релеен борд със седем ADC/АЦП входа” се управлява с помощта на PicoIP v2, но благодарение на обратната съвместимост, тя може да бъде използвана и с PicoIP v1.2. Тази съвместимост позволява на потребителите да използват вече съществуващи PicoIP модули без необходимостта от промени в хардуера или софтуера.
Заключение
Създаването на този релеен модул с помощта на PicoIP е успешна разработка, която демонстрира гъвкавостта и мощта на тази платформата. Платформата предлага множество възможности за автоматизация и контрол, което го прави подходящ за различни индустриални и домашни приложения. С внимателно подбраните компоненти и добре обмисленото схемно решение, този модул е идеален инструмент за всяка система, изискваща надеждно и ефективно управление на множество релета и аналогови сигнали.