M-Платформа

Основываясь на опыте эксплуатации 4 и 8 канальных реле, для дальнейшего развития было принято решение сменить концепцию. С течением времени силовая часть обычно остается неизменной, в то время как управляющая часть постоянно обновляется. В результате, устройство устаревает морально значительно быстрее чем физически. С целью поддержания «железа» в актуальном состоянии, повышении удобства обслуживания и универсальности появилась модульная конструкция.

 

Разделение силовой и управляющей части позволяет обслуживать устройство, не демонтируя полностью его из электрошкафа. Например, для того что бы обновить прошивку  достаточно отсоединить плату управления с креплением на 1 винте. Кроме этого такой подход упрощает проектирование в будущем, с целью расширения функционала или создания принципиально новых устройств, но с использованием уже готовых модулей, созданных ранее.

Для начала спроектированы и изготовлены 2 базовые платы и 4 платы управления. Ниже описание первой базовой платы и плат управления с модулями zigbee.

Базовая плата M_Board v1

Общая схема

 

Плата спроектирована под корпус использовавшийся в 4 канальном реле позволяющем монтировать устройство как на DIN реку, так и накладным способом.

На картинке плата в максимальной конфигурации, не обязательно использовать весь функционал в одном конкретном устройстве. Можно распаивать необходимые узлы по мере необходимости.

Питание возможно от одного из 3 источников. От сети 230 вольт используя AC-DC HI-Link HLK-PM01, от источника постоянного напряжения от 7,5 до 40 вольт используя DC-DC конвертер на чипе LM2596 или через разъем Type-C используя сетевой блок питания.

8 входов заведены на быстрозажимной разъем. С помощью перемычек (шаг 1.27мм.) есть возможность выбора режима работы, напрямую на GPIO модуля управления или через оптроны.  При работе через оптроны входы разделены на 2 группы по 4 входа, каждую из которых можно использовать в одном из двух режимов. Первый, традиционно подавая логический ноль на вход для срабатывания, второй высокий логический уровень от 3,3 до 12 вольт.На плате присутствует небольшое макетное поле с шагом 2.54мм, для случаев, когда типовой конфигурации недостаточно.  Например, можно распаять резистивный делитель на вход.

 

Сетевой интерфейс на двух вариантах модулей реализующих технологию UART to Ethernet, USR-K5 (K7) и EBYTE NT1-B. Можно использовать в ситуациях когда нужна более надежная связь.Разъем 2х4 для установки модуля ESP8266-01 (Serial to WiFi) или GSM модуля SIM800L. С использованием последнего можно построить автономное устройство для использования в местах где нет развитой инфраструктуры, дачи, гаражи и т.д.

Разъем 1х4 на который выведены сигналы шины I2C, можно подключить различные сенсоры поддерживаемые PTVO. В случае zigbee, даже на сс2652p не хватает GPIO, поэтому для шины I2C придется пожертвовать двумя из 14 входов (выбирается перемычками на плате).

В нижней части платы так же присутствуют 4 дополнительных входа для определения наличия напряжения от 5 до 300 вольт, схема аналогична примененной в модуле входов/выходов. Можно использовать для обратной связи, контролируя  поступление напряжения на управляемое устройство.Для управления нагрузкой используются 8 SSR реле G3MB-202P (2А), на плате есть светодиоды для отображения статуса реле.На плате так же присутствуют сигнальные устройства. Для привлечения внимания пьезокерамический излучатель (зуммер) и для отображения статусов адресный светодиод.

Модульность конструкции обеспечивается с помощью разъема mSATA, он же miniPCI-Е. Разъем обеспечивает надежную фиксацию и электрический контакт за счет своей конструкции. Используется разъем с высотой 9мм, что позволяет размещать под платой управления другие элементы, обеспечивая запас по высоте в 7мм. Фиксация платы управления винтом М3 через стойку 6мм и изолирующую шайбу.

ВНИМАНИЕ!
НЕ ПЫТАЙТЕСЬ УСТАНАВЛИВАТЬ В ЭТОТ РАЗЪЕМ ФАБРИЧНЫЕ УСТРОЙСТВА С ИНТЕРФЕЙСОМ mSATA или miniPCI-E.
ДАННОЕ ДЕЙСТВИЕ ПРИВЕДЕТ  К ИХ ПОВРЕЖДЕНИЮ!

 

Плат управления мной разработано несколько больше чем указано в начале статьи, в том числе и под zigbee. Проблема в том, что модули, заложенные в них, пропали из продажи, поэтому публиковать их нет особого смысла. Остальные варианты, будут опубликованы позже, по мере сборки и тестирования.

Плата управления СМ1

Схема

Плата четырехслойная, под два модуля zigbee. С верхней стороны модуль E18-MS1PA1/2 или E18-MS1-PCB(IPX), с нижней RF-BM-cc2652P2 с IPX разъемом под внешнюю антенну, так как модуль расположен не оптимально для встроенной антенны.  Выведены  интерфейсы JTAG и UART.
При использовании модуля E18-MS1PA1/2 функционал ограничивается 8 входами и 8 выходами. Используется прошивка от 8 канального реле.

С модулем RF-BM-cc2652P2 доступны все опции M_Board V1, с некоторыми ограничениями.

 

Плата управления СМ2

Схема

Плата двухслойная, под модуль RF-BM-cc2652P2.  Доступна прошивка через JTAG или UART.  Добавлен IPX разъем и статусный светодиод (используется вместо зуммера).

 

Плата управления СМ3

Сервисная плата. На ней отсутствует контроллер, только дискретные элементы. 8 кнопок с фиксацией, для прямого управления реле и 8 светодиодов для проверки целостности цепей управления. Она предназначена для установки в базовую плату в случае, когда плату управления необходимо снять для обновления прошивки или модернизации, но при этом хочется сохранить минимальную работоспособность. Например, не остаться без света, когда данное устройство управляет освещением в доме.

Схема

Плата двухслойная

Пример собранной платы. В данном случае требуется только функционал реле и частично входов, по этой причине большинство элементов не распаяно.

Прошивки для zigbee модулей с базовым функционалом написал @aggsoft , в его конфигураторе PTVO можно собрать индивидуальный вариант прошивки.

В zigbee2mqtt с модулем на чипе сс2652p, через внешний конвертер, устройство выглядит так.

Все сущности пробрасываются в Home Assistant и доступны для управления и настройки автоматизаций.

Для желающих повторить, все необходимое в архиве.

 

В качестве анонса еще несколько картинок без комментариев