AVT5349 - Arduino w automatyce.pdf
(
1451 KB
)
Pobierz
AVTduino Automation Board
PROJEKTY
AVTduino Automation Board
Arduino w automatyce
AVTduino znajduje zastosowanie
w różnorodnych obszarach
elektroniki, dlaczego nie
poszerzyć możliwości
o inne dziedziny techniki?
Przedstawiona płytka umożliwia
wkroczenie w świat „małej”
automatyki, będąc interfejsem
pomiędzy AVTduino, a typowymi
elementami pomiarowymi
i wykonawczymi, co umożliwia
wykonanie różnych układów
regulacji.
Rekomendacje:
moduł umozliwia
skorzystanie z elastyczności
Arduino w układach automatyki,
a sposób jego użycia zależy
tylko od inwencji konstruktora.
AVT
5349
W ofercie AVT *
AVT-5349 A
Podstawowe informacje:
•4×DI,(2×ZI),4wejściacyfrowezoptoizolacją,
sygnalizacjąstanu,iltracjązakłóceń,wtym
2okrótszychstałychiltrowaniadlazliczania
impulsów,współpracazczujnikamiNPN/PNP.
•4×AI,4wejściaanalogowe0…10V.
•1×DO,przekaźnikowetrójstanowe,
zsygnalizacjąstanu;dosterowania
przepustnicami,zaworamiitp.
•1×DO,SPDT–FORMC,przekaźnikowe
przełączane,zsygnalizacjąstanu.
•2×PWMO,SPST-FORMA,dwaszybkiewyjścia
cyfrowezoptoizolacją.
•RS485,half-duplex,dwukierunkowyzizolacją
galwaniczną,wopcjonalnymterminatoremlinii
orezystancji120
V
.
•Źródło+10V,dozasilaniapotencjometrów,
nastawnikówitp.
•Źródłonapięciaodniesienia4,096VdlaADC.
•Wszystkiesygnaływyprowadzonenatypowe
złączawtykoweMC3,81.
•Modułjestzasilanyzzasilacza24VDC
owydajnościdopasowanejdodołączonych
elementówautomatyki.
Dodatkowe materiały na CD/FTP:
ftp://ep.com.pl
,user:
12927
,pass:
632vmew5
•wzorypłytekPCB
•kartykatalogoweinotyaplikacyjneelementów
oznaczonychwWykazieelementówkolorem
czerwonym
Projekty pokrewne na CD/FTP:
(wymienioneartykułysąwcałościdostępnenaCD)
AVT-1675 STM32duino–kompatybilnapłytka
zSTM32F103C8T6(EP5/2012)
AVT-1666 AVTduinoRelay–modułprzekaźników
dlaArduino(EP3/2012)
AVT-1668 AVTduinoEthernet–modułEthernet
dlaArduino(EP3/2012)
AVT-5272 AVTduino(EP1/2011)
AVT-1615 AVTduinoLCD.WyświetlaczLCDdla
Arduino(EP4/2011)
AVT-1616 AVTduinoLED.WyświetlaczLEDdla
Arduino(EP5/2011)
AVT-1620 Cortexino.KompatybilnazArduino
płytkazLPC1114(EP5/2011)
Schemat ideowy modułu Automation Bo-
ard pokazano na
rysunku 1
. Cyfrowe sygnały
wejściowe DI są
doprowadzone do złącza J1.
Każde z wejść cyfrowych jest wyprowadzone
osobno, bez wspólnej masy. Ułatwia to dowol-
ne dołączenie czujników NPN i PNP. Poziom
aktywny na wejściu sygnalizuje odpowiednia
dioda LED. Po optoizolacji, sygnał jest iltro-
wany, formowany w bramce Schmidta układu
U1 (74HC14) i doprowadzany do złącza mo-
dułu bazowego. Wejścia DI2/3, mają mniejsze
pojemności iltrujące, co umożliwia zliczanie
impulsów o krótkim czasie trwania np. z im-
pulsatora wodomierza lub enkodera położenia.
Przykładowy sposób dołączenia wejść cyfro-
wych pokazano na
rysunku
2
.
Wejściowe sygnały analogowe AI są do-
prowadzone do złącza J2 i mają wspólną masę.
Dzielniki rezystancyjne 30 kV/20 kV obniżają
napięcie z zakresu 0…10,24 V do 0…4,096 V.
Następnie ich napięcie wyjściowe jest iltro-
wane dolnoprzepustowo i doprowadzone do
złącza modułu bazowego. Aby uzyskać lepszą
dokładność wbudowanego przetwornika, na
płytce zamontowano układ źródła napięcia od-
niesienia U3 dostarczający stabilnego napięcia
AREF dla toru analogowego AVTDuino.
Wybór napięcia odniesienia o wartości
4,096 V ułatwia przeliczenia, ponieważ ziarno
przetwornika wynosi 4 mV. Na złącze J2 wy-
prowadzone są napięcia zasilające 24 V DC
i 10 V DC (stabilizowane przez układ U2 z to-
warzyszącymi elementami) przeznaczone dla
czujników i zadajników. Te wyjścia są zabez-
pieczone za pomocą bezpieczników polime-
rowych. Obecność napięć jest sygnalizowana
świeceniem się odpowiednich diod LED. Spo-
sób dołączenia wejść analogowych przedsta-
wiono na
rysunku
3
.
Sygnały wyjściowe PWMO są doprowa-
dzone do złącza J3 poprzez transoptor i bramkę
NOT układu 74HC14. Wyjścia mogą być użyte
do sterowania regulatorów fazowych oświe-
tlenia, prędkości obrotowej wentylatorów lub
sterowania dwustanowego styczników półprze-
wodnikowych SSR. Wyjścia PWM są coraz czę-
ściej stosowane w miejsce drogich w implemen-
tacji i kłopotliwych w użytkowaniu (zakłócenia)
wyjść analogowych 0…10 V. Oczywiście można
ich też użyć jako „zwyczajnych”, szybkich wyjść
dwustanowych (FORM A) pamiętając tylko
o dopuszczalnej obciążalności 24 V DC/20 mA.
Przykładowy sposób dołączenia wyjść PWMO
pokazano na
rysunku 4
.
Uwaga: ze względu na
ryzyko porażenia podczas łączeniu SSR z ob-
wodami 230 V AC należy zachować szczególną
ostrożność!
Wyjście przekaźnikowe trójstanowe jest do-
prowadzone do złącza J4. Cewki przekaźników
są załączane za pomocą tranzystorów MOSFET.
Załączenie się przekaźnika jest sygnalizowa-
ne. Wyjście trójstanowe służy do sterowania
przepustnicami i zaworami. Trzy stany wyjścia
umożliwiają dwukierunkowe sterowanie silni-
kami siłowników. Nazywając umownie stany
Otwórz – Stop – Zamknij możemy sterować po-
łożeniem klapy lub trzpienia zaworu. Możemy
je pozycjonować w dowolnym położeniu, tak
* Uwaga:
ZestawyAVTmogąwystępowaćwnastępującychwersjach:
AVTxxxxUK tozaprogramowanyukład.Tylkoiwyłącznie.Bez
elementówdodatkowych.
AVTxxxxA płytkadrukowanaPCB(lubpłytkidrukowane,jeśli
wopisiewyraźniezaznaczono),bezelementówdodat-
kowych.
AVTxxxxA+ płytkadrukowanaizaprogramowanyukład(czyli
połączeniewersjiAiwersjiUK)bezelementówdodat-
kowych.
AVTxxxxB płytkadrukowana(lubpłytki)orazkompletelementów
wymienionywzałącznikupdf
AVTxxxxC tonicinnegojakzmontowanyzestawB,czyli
elementywlutowanewPCB.Należymiećnauwadze,
żeoileniezaznaczonowyraźniewopisie,zestaw
tennieposiadaobudowyanielementówdodatkowych,
któreniezostaływymienionewzałącznikupdf
AVTxxxxCD oprogramowanie(nieczęstospotykanawersja,lecz
jeśliwystępuje,toniezbędneoprogramowaniemożna
ściągnąćklikającwlinkumieszczonywopisiekitu)
NiekażdyzestawAVTwystępujewewszystkichwersjach!Każdawer-
sjaposiadazałączonytensamplikpdf!Podczasskładaniazamówienia
upewnijsięktórąwersjęzamawiasz!(UK,A,A+,BlubC)
http://sklep.avt.pl
35
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2012
PROJEKTY
Rysunek 1. Schemat ideowy modułu AVTduino Automation Board
36
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2012
AVTduino Automation Board
Wykaz elementów
Rezystory:
(SMD 1206)
R1, R4, R6, R8, R29: 2,2 k
V
R2, R3, R5, R7, R20…R23: 10 k
V
R9, R12, R32: 120
V
R10, R11, R13, R14,R15: 330
V
R16, R17, R26, R27: 30 k
V
R18, R19, R24, R25: 20 k
V
R28: 4,7 k
V
R30: 220
V
R31: 1,6 k
V
/ 22 k
V
(połączenie równoległe)
Kondensatory:
(SMD 1206)
C1…C8: 1 nF
C3, C4: 100 pF
C9…C13, C15, C17, C20: 100 nF
C14, C16, C18, C19: 10
M
F
CE1: 100
M
F/35 V (kond. elektrolit.)
CE2: 100
M
F/16 V (kond. elektrolit.)
Półprzewodniki:
D1…D7: LL4148
D8: 1N4007 (SMB)
IS1…IS6: LTV357
LD1…LD9: dioda LED SMD, czerwona, 1206
Q1…Q3: IRLML0060PBF (tranzystor MOSFET
SMD)
U1: 74HC14 (SO-14)
U2: LM317A (TO-220)
U3: MCP1541 (SOT-23)
U4: ADM2587 (SO-20W)
Inne:
F1: RXE025 (bezpiecznik polimerowy
250 mA)
F2: RXE010 (bezpiecznik polimerowy
100 mA)
J1…J6: MC1.5_381_8 (złącze śrubowe
kompletne proste)
JA1, JA3: SIP8 (złącze SIP r=2,54 mm,
h=20 mm)
JA2, JPOWER: SIP6 (złącze SIP r=2,54 mm,
h=20 mm)
REL1…REL3: AZ850-5 (przekaźnik z cewką
na 5 V DC)
Rysunek 2. Sposób podłączenia wejść cyfrowych DI
np. z suwakiem potencjometru i w ten sposób,
pośrednio odczytywać w jakim jest położeniu.
Taki układ jest znacznie tańszy niż siłownik ana-
logowy, a dokładność pozycjonowania wystarcza
dla większości typowych zastosowań. Odpo-
wiednie połączenie styków (rys. 1) zabezpiecza
układ przed niepoprawnym, jednoczesnym
wysterowaniem Otwórz – Zamknij mogącym
uszkodzić siłownik. Przykładowy sposób dołą-
czenia siłownika zaworu zilustrowano na
rysun-
ku
5
. Należy koniecznie sprawdzić sposób i typ
zasilania siłownika, ponieważ błędne połączenie
może spowodować uszkodzenie napędu. Nie-
jak w wypadku wyjścia analogowego 0…100%.
Jeżeli jest potrzebna informacja o położeniu ele-
mentu wykonawczego, to można sprzęgnąć go
Rysunek 3. Sposób podłączenia wejść analogowych AI
37
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2012
PROJEKTY
Rysunek 4. Sposób podłączenia wyjść cyfrowych PWMO
zbędne jest również zapewnienie odpowiedniej
mocy zasilania. Możliwe jest też wykorzystanie
wyjścia przy odpowiednim połączeniu do trój-
stopniowej regulacji mocy np. 0%, 50%, 100%.
Dwustanowe, przełączane wyjście przekaź-
nikowe jest doprowadzone do złącza J4. Cewka
przekaźnika jest zasilana przez tranzystor Q3,
a stan załączenia jest sygnalizowany za pomocą
diody LED. Cyfrowe wyjście przekaźnikowe jest
przeznaczone do sterowania Załącz – Wyłącz
dowolnych elementów wykonawczych. Sposób
jego dołączenia nie wymaga szerszego opisu, na-
leży tylko pamiętać o dopuszczalnych parame-
trach łączeniowych styków przekaźnika.
Izolowany interfejs RS485 half-duplex jest
doprowadzony do złącza J6. To interfejs dwukie-
runkowy, z izolacją galwaniczną, w przemysło-
wym standardzie RS485. Nadaje się on do ste-
rowania nowoczesnymi elementami automatyki
jak np. moduły rozproszone (opisywane wcze-
śniej w EP moduły we/wy), panele operatorskie
lub łączenia modułów AVTduino w sieć. Inter-
fejs wykonano z użyciem specjalizowanego ukła-
du ADM2587 (U4) zawierającego obwody inter-
fejsowe pracujące w trybie pełnego dupleksu
oraz przetwornicę zasilającą. Sposób dołączenia
magistrali zaprezentowano no
rysunku
6
. Należy
pamiętać o zastosowaniu rezystorów – terminali
na obu końcach magistrali.
W większości wypadków jako medium
transmisyjne wystarcza zwykła skrętka telefo-
niczna, jeżeli jednak transmisja ma odbywać
się na większe odległości lub na magistrali jest
dużo urządzeń, najlepiej jako okablowanie za-
stosować dobrej jakości skrętkę w ekranie np.
LIYCY 1×2×0.5.
Rysunek 5. Sposób podłączenia zaworu
do cyfrowego wyjścia trójstanowego
Rysunek 6. Sposób okablowania magistrali RS485
38
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2012
AVTduino Automation Board
Oprócz sprzętowej realiza-
cji transmisji RS485, należy tez
zaimplementować odpowiedni
protokół komunikacyjny, zapew-
niający pracę sieci i odpowiednie
sterowanie kierunkiem przepły-
wu danych (sygnał DIR).
Montaż
Moduł zmontowano na dwu-
stronnej płytce drukowanej. Roz-
mieszczenie elementów na płytce
pokazano na
rysunku
7
. Montaż
jest typowy i nie wymaga opisu.
Jeżeli przewidujemy możliwość
składania modułów w „kanapkę”,
złącza musza być typu przeloto-
wego (gniazdo/szpilka). Jeżeli nie,
to wystarczają standardowe li-
stwy goldpin o wysokości 25 mm.
Moduł zmontowany ze
sprawdzonych elementów nie
wymaga uruchamiania. Należy
sprawdzić tylko dokładność na-
pięcia 10 V i ewentualnie doko-
nać korekty poprzez zmniejszenie
wartości R31, poprzez nalutowa-
nie rezystorów korekcyjnych.
Adam Tatuś, EP
Rysunek 7. Schemat montażowy modułu AVTduino Automation Board
REKLAMA
39
ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 6/2012
Plik z chomika:
SmartCenter
Inne pliki z tego folderu:
AVT1677 - AVTduinoPWM.pdf
(1988 KB)
AVT1615 - Wyswietlacz LCD dla Arduino.pdf
(4050 KB)
AVT1646 - Moduł Bluetooth kompatybilny z Arduino.pdf
(1159 KB)
AVT1668 - Modul Ethernet dla Arduino.pdf
(618 KB)
AVT1616 - Wyswietlacz LED dla Arduino.pdf
(1723 KB)
Inne foldery tego chomika:
Arduino kurs
Zgłoś jeśli
naruszono regulamin