Čini se da su mnogi Kincony kontroleri prilično moćni uređaji – ploče nevjerojatne veličine, s velikim brojem digitalnih ulaza i kontrolnih izlaza, mnoga sučelja itd., ali to vam se samo učini na prvi pogled, dok ne trebate, na primjer obrađivati informacije sa 64 digitalna ulaza i kontrolirati 64 ventila ili releja. Danas ćemo upoznati takav kontroler, Kincony KC868-A64, koji zauzima časno mjesto u liniji A4, A6, A8, A16, A32, A64 i omogućuje vam rješavanje složenih zadataka automatizacije.
Značajke linije KC868
Prema tipu upravljanja izlazima, kontroleri serije KC868 podijeljeni su u dvije kategorije: uređaji s relejima instaliranim na ploči (A4, A6, A8, A16S, A32) i uređaji s izlazima tranzistora (MOSFET) (A16, A64, KC868-Server). Kontroleri s relejima dodatno su podijeljeni na uređaje sa fiksnim – zalemljenim relejima i uređajima s relejima ugrađenim u posebna “podnožja” koji nam omogućuju da brzo i bez lemljenja zamijenimo izgorjele releje. Svaka od ovih opcija ima svoje prednosti i nedostatke. Kontroleri s relejima su jednostavniji za korištenje, ne mora se ništa dodatno kupovati i dodatno spajati, dok kontroleri s tranzistorskim izlazima mogu ali ne nužno direktno upravljati uređajima ili se to mora riješiti preko vanjskih releja ili sklopnika. U tom slučaju, potrebno je dodatno kupiti i instalirati zasebne relejne jedinice, na primjer, jedinicu KC868-E16 ili slično.
Dodatna relejna jedinica KC868-E16
KC868-A64 pripada drugom tipu, ako vaš projekt zahtijeva korištenje releja, morat ćete dodatno kupiti i spojiti odgovarajuće jedinice od Kinconyja ili sličnih proizvođača trećih strana.
Kincony KC868-A64
Kontroler Kincony KC868-A64 sadrži mnoge instalirane komponente i podsustave, čiji je potpuni popis u nastavku:
- ESP32 (ESP-WROOM-32)
- 64 digitalna opto-izolirana ulaza (“suhi kontakt”)
- 2 analogna naponska ulaza 0-5V
- 2 analogna strujna ulaza 4–20mA
- 64 MOSFET izlazi 12/24V za releje i drugu kontrolnu opremu
- 64 LED diode izlaznog statusa
- Mogućnost povezivanja više jedinica KC868-E16 ili ekvivalentne
- RS485 sučelje
- Dva odvojena I2C konektora
- Zaseban serijski port
- Ethernet LAN8270A
- USB priključak za programiranje i punjenje firmvera
- Gumbi za vraćanje i preuzimanje
- Pokreće ga 12/24 V DC
Drugim riječima, imamo na raspolaganju bežični Wi-Fi i žičani Ethernet, obrađujemo stanja sa 64 ulaza (+ 4 analogna), upravljamo sa 64 MOSFET izlaza i razmjenjujemo podatke putem RS485. Dodatna oprema može biti vrlo raznolika i značajno proširiti osnovnu funkcionalnost kontrolera (na primjer, displej, razni senzori, komunikacijski moduli itd.). Kao rezultat toga, na temelju KC868-A64 moguće je izgraditi prilično složen IoT sustav, čiji će glavni zadatak biti mogućnost primanja podataka iz 64 digitalna ulaza i upravljati sa 64 MOSFET digitalna izlaza.
KC868-A64 sastavljen, spreman za montažu na DIN tračnicu
Izgled i konstrukcija
Zbog svoje velike veličine, KC868-A64 neće stati ni u jedno standardno kućište, pa je opremljen posebnim profilom za ugradnju i montažu na DIN tračnicu. Sve se sastavlja i rastavlja veoma jednostavno – samo odvrnite nekoliko vijaka duž rubova ovog profila. Sam kontroler je umetnut u profil sa strane, a zatim jednostavno fiksiran bočnim graničnicima. Zbog velikog broja digitalnih ulaza i izlaza, donja strana ploče sadrži optokaplere i MOSFET-ove, što je atipično za Kincony proizvode – obično donja strana ploče njihovih proizvoda ne sadrži elemente. Vidljive su posebne rupe za montažu na bilo koju prikladnu površinu – kontroler ne mora biti postavljen na DIN tračnicu.
Podsklopovi na ploči
Pogledajmo podsklopove na KC868-A64. Prvo, pogled na gornju stranu ploče. Sve je u najboljim tradicijama Kinconyja i serije KC868, jednostavno je prepoznati pojedinačne funkcionalne blokove kontrolera.
Detaljniji prikaz donje strane ploče.
Napajanje
Energetski podsustav KC868-A64 s jedne strane je standardan i ponavlja tipična rješenja drugih kontrolera serije KC868, a s druge strane je nešto drugačiji od njih. Također se sastoji od istosmjernog pretvarača XL1509-5 za formiranje napona od 12 V i 5 V, ali umjesto jednog linearnog regulatora LM117-3V3 za formiranje napona od 3,3 V, ovdje se koriste dva.
ESP32
ESP32 je jezgra (procesor) kontrolera Kincony KC868-A64 (u izvedbi ESP-WROOM-32). Dijagram pinova je prikazan na slici:
USB/CH340
Standardna implementacija USB-UART na CH340C čipu plus vertikalni USB konektor. Tu su i dva gumba – “RESET” i “DOWNLOAD”. Shematski dijagram podsustava USB/CH340 kontrolera:
Digitalni ulazi
64 digitalna opto-izolirana “suha kontaktna” ulaza s EL357 optocouplerima, raspoređenih u 8 konektora sa po 8 kontakata. Kako bi se osigurao njihov rad u suradnji s ESP32 u KC868-A64 korišteni su ekstenderi digitalnih ulaza / izlaza s I2C sučeljem na 4 čipa PCF8575TS. Radi jasnoće, dijagram prikazuje samo jedan od osam blokova (ostali su potpuno slični njemu).
Analogni ulazi
KC868-A64 ima 2 analogna naponska ulaza za 0-5V signale i 2 strujna ulaza za
4-20mA signale. Formiranje napona proizvodi četverostruko operativno pojačalo LM324 i Schottky DIODE BAT54S. Odmah se formira napon VCC_12V_1.
Shematski dijagram analognog ulaznog podsustava:
MOSFET izlazi
Najveći podsustav kontrolera KC868-A64, čija se interakcija s mikrokontrolerom ESP32 provodi pomoću 4 digitalna I/O ekspandera s I2C sučeljem PCF8575TS. Kontrolni signali primaju se na optocouplerima TLP181, koji kontroliraju 64 MOSFET-a NCE60P10K. Postoje i indikatorske LED diode, koje pokazuju trenutno stanje izlaza kontrolera KC868-A64.
Shematski dijagram izlaznog podsustava MOSFET. Radi jasnoće, dijagram prikazuje samo jedan od osam MOSFET blokova (ostali su mu potpuno slični).
Ethernet
Ethernet sučelje ima veoma važnu ulogu. Izrađen na standardnom ESP32 čipu LAN8270A i prema standardnoj shemi. Očigledno, kako bi se pratio USB konektor i ovdje se koristi vertikalni Ethernet konektor.
RS485
Rad podsustava RS485 osigurava upravljački program sučelja MAX13487EESA, međuspremnik 74LVC1G125 i odgovarajući elementi vezivanja.
Shematski dijagram podsustava RS485:
I2C poveznici
Dva vrlo korisna sklopa za spajanje različitih dodatnih komponenti I2C konektora. Mogu se dodati, na primjer, display, dodatni senzori i drugi elementi.
Shematski dijagram podsustava (konektora) I2C:
Serijski port
Također koristan dodatak – na ovaj konektor možete spojiti mnogo zanimljive opreme koja koristi serijsko sučelje za prijenos i primanje podataka.
Shematski dijagram podsustava (konektora):
Dijagram vanjskih priključaka
Malo izmijenjena izvorna shema konektora i vanjskih priključaka kontrolera KC868-A64.
Projekti sa KC868-A64
Predstavit ću shemu primjera projekta koji mi je na raspolaganju za KC868-A16. Električni spojevi A16 i A64 su slični i ovaj primjer se može koristiti za KC868-A64. Ovaj dijagram jasno pokazuje sve obrasce spajanja različite opreme – kako se napaja sam kontroler, kako je relejna jedinica povezana s njim, kako se kontroliraju aktuatori itd.
Dijagram pinova ESP32
Pinout KC868-A64. Na slici je prikazano što nam ESP32 može pružiti na GPIO-u, po mom mišljenju premali broj GPIO-a najveći je nedostatak ESP32.
Zaključak
Nakon što pročitate ovaj članak, bit će vam jednostavnije kako pristupiti rješavanju problema ovog tipa, upravljanje informacijama iz 64 digitalna ulaza i istovremeno kontrolirati 64 izlaza (aktuatora, elektro ventila, …).
KC868-A64 je spreman da ga isprogramirate putem Arduino IDE ili Visual studio / Platformio te u njega učitate svoj software.
