Zaloguj się
Wszystkie
3 lutego 2025
157
- Możliwość włączania 8 odbiorników energii elektrycznej przez łącze RS-485 i protokół SPPoB (opisany w EP 10/2014 i EP 11/2014).
- Płytka o wymiarach 94 mm×82 mm, możliwość zamontowania w obudowie Z-101 na szynę DIN.
- Nominalne napięcie zasilania: 12 V DC.
- Pobór prądu przy wyłączonych przekaźnikach: ok. 23 mA.
- Pobór prądu przy włączonych wszystkich przekaźnikach typu FRM18A-5 (wersja na 12 V): ok. 100 mA.
- Obciążalność kanałów wyjściowych 3 A lub 5 A zależnie od zastosowanych przekaźników.
- Włączanie, wyłączanie, przełączanie stanu każdego wyjścia.
- Możliwość chwilowego włączania lub wyłączania wyjść na czas z zakresu 100 ms…25,5 s wybierany z rozdzielczością 100 ms.
- Możliwość odczytu stanu wyjść i ustawionych parametrów czasowych.
Automatyczne włączanie oświetlenia zewnętrznego, akwariowego lub w terrariach – do takich celów programowalne bądź zdalne włączniki często okazują się bardzo przydatne. Jeśli jeszcze rozszerzymy tę listę o możliwość sterowania elektrycznymi roletami bądź chwilowe odcinanie zasilania dla domowego routera, to motywacja do budowy opisanego tutaj zdalnego włącznika wielokanałowego może być jeszcze większa.
Opisany tutaj moduł przekaźników jest w niektórych aspektach podobny do sterownika taśm LED o nazwie „PWMLEDz” przedstawionego szczegółowo w EP 1/2015. Ponadto korzysta z opracowanego przez autora protokołu SPPoB, również opisanego na łamach EP, w numerach 10 i 11/2014. Z tych względów część redundantnych informacji w niniejszym artykule została skrócona. Głodnych wiedzy zachęcam do zapoznania się z odpowiednimi artykułami w wyżej wymienionych numerach EP.
Przy projektowaniu sterownika przyjęto kilka założeń: przede wszystkim uzyskanie relatywnie dużej ilości obsługiwanych kanałów oraz łatwy montaż mechaniczny w popularnej obudowie na szynę DIN. Te założenia udało się zrealizować uzyskując dość kompaktową konstrukcję, co ważne bez nadmiernego upakowania elementów wewnątrz obudowy oraz bez „piętrowego” montażu modułów. Gęste upakowanie sygnałów wyjściowych zmniejszyłoby bezpieczeństwo separacji galwanicznej między nimi, natomiast piętrowy montaż jest bardziej czasochłonny w wykonaniu i trudniejszy w ew. poprawkach niż pojedyncza płytka. Pewnym kosztem była tutaj konieczność zastosowania przekaźników o mniejszych gabarytach, a co za tym idzie mniejszej obciążalności (3…5 A) w porównaniu z typowymi konstrukcjami opartymi na przekaźnikach 8 lub 16-amperowych.
Podobnie jak w sterowniku „PWMLEDz”, także i tutaj zastosowano wydajny mikrokontroler pozwalający Czytelnikom samodzielnie rozbudować funkcjonalność sterownika oraz zwiększyć autonomię jego działania. Rozbudowę i modyfikacje oprogramowania możemy przeprowadzić dysponując dostępnym za darmo kompilatorem GCC dla rdzeni ARM oraz tanim programatorem z interfejsem SWD.
Sprzęt
Od strony rozwiązań sprzętowych raczej nie znajdziemy tutaj niczego nietypowego, a sam schemat ma wiele elementów wspólnych ze sterownikiem „PWMLEDz”.
Uwzględniono podstawowe zabezpieczenia elektryczne przy złączu interfejsu CON1 sterownika. Przed krótko- i długotrwałymi przepięciami oraz odwrotnym podłączeniem zasilania w pewnym stopniu chroni jednokierunkowa dioda D1 typu TVS („Transil”) wraz z bezpiecznikiem polimerowym F1. Sygnały interfejsu RS-485 także mogą zostać opcjonalnie wyposażone w diody TVS: D3 i D4. W rozwiązaniu prototypowym do zabezpieczenia magistrali RS-485 zastosowano diody jednokierunkowe o napięciu znamionowym 12 V. Można tutaj także zastosować diody dwukierunkowe o niższym napięciu działania lub w ogóle z nich zrezygnować.
Zasilacz wykonano w postaci konstrukcji dwustopniowej, dostarczającej napięć 5 V i 3,3 V. Napięcie 5 V uzyskuje się z popularnej przetwornicy L5972D. Służy ono do zasilania układu transceivera RS-485 oraz – opcjonalnie – zespołu przekaźników. W urządzeniu można zamontować przekaźniki o znamionowym napięciu cewki wynoszącym 5 V lub 12 V. Zależnie od producenta, mogą one być oznaczane nazwami zaczynającymi się od NPA lub FRM i spotyka się je w wersjach o obciążalności styków 3 A lub 5 A.
Wyboru napięcia pracy dla całego zespołu przekaźników (VREL) dokonujemy wlutowując rezystor o wartości 0 V: albo w miejsce R11 dla przekaźników na 12 V, albo w miejsce R12, gdy zastosujemy przekaźniki na 5 V. Napięcie VREL jest podawane bezpośrednio na cewki przekaźników oraz do wewnętrznych diod zabezpieczających w popularnym układzie 8-kanałowego drivera ULN2803A (IC5).
Sterownik „Relayz” został zaprojektowany w oparciu o mikrokontroler STM32F103 (IC1). Do budowy prototypów zastosowano wersję STM32F103RBT6 tego układu, mogącą pracować z częstotliwością taktowania 72 MHz, wyposażoną w 128 kB pamięci Flash i 20 kB pamięci RAM. Trudno tutaj nie dostrzec pewnego rozmachu w doborze mikrokontrolera. W rzeczywistości jednak użycie mniejszej jednostki nie wpłynie znacząco na całkowity koszt urządzenia, podczas gdy w zastosowanej konfiguracji mamy całkiem niezłą zgodność sprzętową i programową z platformą sterownika „PWMLEDz”. Jeśli chcemy zbudować sterownik „Relayz” w wersji bardziej oszczędnej lub gdy potrzebujemy większą ilość jego egzemplarzy, dobrym pomysłem może być zastosowanie mikrokontrolera STM32F100 z ekonomicznej serii „Value Line”. Wymaga to wprowadzenia niewielkich modyfikacji do konfiguracji programu sterującego i oczywiście ponownej kompilacji źródeł. W takim scenariuszu projekt płytki może pozostać ten sam dzięki dobrej zgodności sprzętowej obu serii mikrokontrolerów.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
