UniPi 1.1 Lite je nadstavba pre populárnu mikropočítačovú dosku Raspberry Pi, s ktorou tvorí jednoduchou programovateľnú riadiacu jednotku využiteľnú pre jednoduchšie projekty riadenia napríklad inteligentnej domácnosti, prípadne systému zavlažovania, či iného systému  merania a regulácie, prípadne na prototypovanie IoT riešení. Na projekty, pri ktorých záleží na spoľahlivosti sú určené profesionálne riešenia. Jedno z nich sme predstavili v článku https://www.pcrevue.sk/a/IoT-prakticky---UniPi-Axon-S105--riadiaca-jednotka-na-pokrocilu-domacu-a-malu-priemyselnu-automatizaciu

Možnosti UniPi 1.1 Lite ukazuje naše video

UniPi 1.1 Lite má 6 digitálnych vstupov, na čítanie stavu externých zariadení  na ktorých môžu byť  napäťové úrovne 5-24 V. Sú v dvoch galvanicky oddelených skupinách A (vstupy 1 – 3) a B (vstupy 3-6). Na ovládanie, presnejšie spínanie externých zariadení ako je osvetlenie, zámky dverí a podobne, je k dispozícii 6 relé 250V AC / 5A alebo 24V DC / 5A. Relé sú ovládané po zbernici I2C cez obvod MCP23008 na adrese 0x20. Na komunikáciu a externými zariadeniami ako napríklad digitálne teplomery má doska UniPi 1.1 Lite integrovaný 1-Wire kanál s konektorom RJ45. Komunikáciu zabezpečuje čip DS2482-100. Aj tento obvod je k mikrokontroléru pripojený cez I2C a má adresu 0x18

Digitálne vstupy, aj výstupy spínajúce relé sú vybavené signalizačnými LED diódami, takže aplikácia sa dá pohodlne ladiť. 

Napájanie pre digitálne výstupy zabezpečuje integrovaný 12V zdroj napätia s prúdovým obmedzením 100mA. Preťaženie, prípadne skrat externého zariadenia je indikované LED diódou. Digitálne vstupy majú taktiež možnosť využiť externé napájanie. Doska UniPi 1.1 má vyvedené výstupy dosky Raspberry Pi, ktoré samasnevyužíva  do bočného konektora označeného GPIO SHORT poskytujúce piny na pripojenie GPIO, I2C, UART, 5V, 3V3 a GND. K dispozícii je aj pamäť typu EEPROM (24C02) s kapacitou 2 kb na ukladanie dôležitých informácií.

Ak to zosumarizujeme, k dispozícii je 

• 6 × Prepínacie relé pre 250 VAC / 5A alebo 24VDC / 5A
• 6 × galvanicky oddelené digitálne vstupy spúšťané 5-24 V DC s minimálnou dĺžkou pulzu 5 ms
• 1 × 1-Wire port pre pripojenie 1-wire teplomerov a ďalších senzorov

Ako CPU je u UNIP 1.1 / 1.1 Lite používaný minipočítač Raspberry Pi. Doska je kompatibilná s modelmi Raspberry Pi 2 a vyššími. Riadiaci softvér je uložený na microSD pamäťovej karte. Digitálne vstupy sú privedené cez obvody zabezpečujúce galvanické oddelenie priamo na GPIO piny zbernice Raspberry Pi. Mapovanie vstupov na konektore dosky UniPi 1.1 na piny je v tabuľke:

UniPi	Raspberry Pi
DI01	GPIO04
DI02	GPIO17
DI03	GPIO27
DI04	GPIO23
DI05	GPIO22
DI06	GPIO24
DI12	GPIO10

Relé slúžia na spínanie dvojstavových zariadení striedavým či jednosmerným napätím. Dajú sa použiť na spínanie kotlov, bojlerov, elektromotorov či iných, silnejších relé, prípadne stýkačov. Výstupy ovládajúce relé a komunikačné rozhrania sú pripojené cez zbernicu I2C. Mapovanie výstupov ovládajúcich relé na porty obvodu MCP23008 je v tabuľke:

Relé	Obvod MCP23008
6	GP2
5	GP3
4	GP4
3	GP5
2	GP6
1	GP7

Raspberry Pi taktiež sprostredkúva sieťové pripojenie cez 10 / 100Mbit Ethernet a štvoricu portov USB 2.0. Cez USB môže užívateľ pomocou vhodného prevodníka úrovní pripojiť sériové rozhranie RS485 na komunikáciu cez protokol Modbus. Ak by ste chceli využiť nepoužívané GPIO dosky Raspberry pomocou bočného konektora označeného ako GPIO CON, tabuľka udáva popis pinov konektora: 

GPIO	Popis
1	GND
2	GND
3	5V
4	GPIO14 (UART TX)
5	GPIO3 (I2C SCL)
6	GPIO10 (SPI MOSI)
7	GPIO11 (SPI CLK)
8	GPIO7 (SPI CE1)
9	GND
10	GND
11	3V3
12	GPIO15 (UART RX)
13	GPIO2 (I2C SDA)
14	GPIO18 (PWM)
15	GPIO9 (SPI MISO)
16	GPIO8 (SPI CE0)

Na riadenie UniPi v1.1 je k dispozícii jednoduchý open-source softvér EVOKE určený primárne na vzdialený prístup k PLC jednotkám, prípadne pokročilá riadiaca platforma Mervis. Mervis je súbor nástrojov a aplikácií pre pokročilé riadenie a reguláciu, ktorý okrem riadiaceho softvéru obsahuje aj vývojárske prostredie, prehľadný editor grafického používateľského rozhrania a rozhrania SCADA na vzdialené ovládanie a monitoring. Platforma bola navrhnutá v súlade s programovacím štandardom IEC 66131-3 pre PLC softvér. 

Pripájanie periférií cez zbernicu 1-Wire

Súčasťou sady UniPi 1.1 Lite je aj digitálny vodeodolný teplotný senzor s konektorom na pripojenie ku zbernici 1-Wire. Využíva obvod DS18B20. Na jednu zbernicu možno pripojiť až 15 teplomerov, v takom prípade je však nutné počítať s dlhšou odozvou zariadení. Senzor má rozsah -55 ° C do + 125 ° C, je kalibrovaný s presnosťou 0.5 stupňa, avšak bežne sa dá počítať s presnosťou 0,1 stupňa. Teplomer poskytuje priamo hodnotu teploty, takže nie sú potrebné žiadne prepočty. Komunikačné rozhranie a protokol 1-Wire umožňuje pripájanie periférií či už umiestnených priamo na doske plošného spoja, alebo pripojených cez kábel. Obvod DS18B20 umožňuje 9-bitové až 12-bitové meranie teploty v stupňoch Celzia a má funkciu alarmu z užívateľsky programovateľnými hornými a dolnými triggermi. Napája sa priamo z dátového vedenia.

UniPi 1.1 Lite je možné nainštalovať na DIN lištu do vhodnej rozvodnej skrine

V pokračovaní ukážeme možnosti programovania Raspberry Pi a obsluhu vstupov a relé na doske UniPi 1.1  v populárnom programovacom jazyku Python

https://www.unipi.technology/cs/

 

Zobrazit Galériu