Giới thiệu các mô-đun RevPi I/O
Các phiên bản mô-đun I/O
Hiện có ba phiên bản mô-đun I/O kỹ thuật số. Tất cả đều có cùng một đầu nối 28 chân ở mặt trước (2 hàng gồm 14 chân đực và đầu nối cái phù hợp với các tiếp điểm lò xo kẹp cho dây uốn có diện tích lên đến 1,5 mm² đi kèm):
- Phiên bản tiêu chuẩn RevPi DIO có 14 ngõ vào kỹ thuật số và 14 ngõ ra kỹ thuật số
- Phiên bản đặc biệt RevPi DI có 16 ngõ vào kỹ thuật số
- Phiên bản đặc biệt RevPi DO có 16 ngõ ra kỹ thuật số
Tất cả các phiên bản đều có sự ngăn cách điện giữa mạch logic PiBridge và các ngõ ra tương ứng với ngõ vào (điện áp cách ly 600 VRMS). Phiên bản RevPi DIO có thêm sự ngăn cách điện giữa ngõ vào và ngõ ra. Tất cả các phiên bản đều được bảo vệ chống nhiễu theo các yêu cầu EN61131-2 và có thể hoạt động trong môi trường có nhiệt độ từ -40°C đến 55°C với độ ẩm lên đến 80%.
Nguồn cấp
Do sự ngăn cách điện của mạch logic PiBridge, thiết bị cần đầu nối nguồn điện riêng cũng cung cấp chức năng nối đất bắt buộc (đầu nối 4 chân với các đầu nối vít). Phần nguồn cấp này hoạt động với điện áp ngõ vào từ 10,2 V lên đến 28,8 V và tạo ra dòng điện tối đa 50 mA (ở 24 V - 100 mA ở 12 V) được sử dụng cho một STM32F205 MPU. MPU này đang kiểm soát việc trao đổi dữ liệu thông qua PiBridge và trao đổi dữ liệu với các đường ngõ vào, ngõ ra bằng cách sử dụng các đường SPI được ngăn cách điện. Mạch cung cấp sẽ có khả năng không bị gián đoạn nguồn ở ngõ vào với thời gian lên đến 77 ms (ở 24 V; giảm xuống 8 ms ở 12 V).
Để có sự ngăn cách điện hoàn hảo, các mạch ngõ vào và ngõ ra phải có điện áp cung cấp riêng bằng cách sử dụng đầu nối 4 chân bổ sung với các đầu nối vít. Các bộ nguồn ngõ vào và ngõ ra này phải tham chiếu mức GND của cảm biến (tiếp điểm, công tắc, v.v.) và cơ cấu chấp hành (rơ le, v.v.). Điện áp phải nằm trong khoảng từ 10,2 V đến 28,8 V. Ngõ vào chỉ có ngưỡng tuân thủ định mức cho điện áp nguồn 24 V. Mức tiêu thụ hiện tại cho nguồn cung cấp ngõ vào là tối đa khoảng 10 mA. Đối với ngõ ra, mức tiêu thụ điện phụ thuộc nhiều vào tải được kết nối, có thể lên đến 500 mA trên mỗi kênh (cộng thêm mức tiêu thụ dòng điện tối đa 8 A cho biến thể DO).
Tất cả các ngõ vào của bộ nguồn được bảo vệ chống phân cực ngược, quá áp và nhiễu điện áp hoặc dòng điện quá độ theo các yêu cầu EN61131-2.
Chức năng
Trạng thái chuyển đổi của ngõ vào và ngõ ra được trao đổi theo chu kỳ qua PiBridge với bộ xử lý ảnh của RevPi Core bằng cách sử dụng trình điều khiển PiControl. Ngoài ra, đối với trạng thái chuyển mạch, các điều kiện lỗi có thể xảy ra (dữ liệu chẩn đoán) và dữ liệu cấu hình cũng được truyền theo chu kỳ.
Trong quá trình khởi động, bộ dò tìm mô-đun sẽ xác định tất cả các mô-đun và vị trí thực của chúng ở bên trái hoặc bên phải của RevPi Core. Sau giai đoạn dò tìm này, các mô-đun nhận được dữ liệu cấu hình không theo chu kỳ của chúng. Sau đó, hệ thống chuyển sang giai đoạn truyền dữ liệu xử lý, trong đó kênh RS485 của PiBridge và một giao thức tối ưu hóa thời gian được sử dụng để trao đổi dữ liệu.
Tổng thời gian chu kỳ được đảm bảo 5 ms đối với hệ thống có 1 DIO và 2 mô-đun RevPi Gate hoặc 10 ms đối với hệ thống có 3 mô-đun DIO và 2 RevPi Gate. Tốc độ này không đủ nhạnh để sử dụng một cách hiệu quả các ngõ ra cho điều khiển PWM hoặc các ngõ vào của tín hiệu mã hóa cần được thu với tần số mẫu hơn 100 Hz. Các nhiệm vụ như vậy có thể được thực hiện với các mô-đun RevPi MOT.
Các ngõ vào
Các ngõ vào DC có ngưỡng điện áp cho điện áp nguồn 24 V tuân theo các định nghĩa ngõ vào Loại 1 và Loại 3 của EN61131-2. Dòng điện ngõ vào được giữ ở mức tối đa là 2,4 mA. Định mức này không được xác định cho ngõ vào 12 V do đó chúng tôi không thể kiểm tra bất kỳ sự tuân thủ nào. Nhưng các ngưỡng được giảm một cách hợp lý với điện áp cung cấp. Nếu nguồn điện áp giảm xuống dưới 9 V, một cảnh báo sẽ được gửi đến RevPi Core. Điều này có thể được sử dụng như một dấu hiệu của các giá trị ngõ vào không đáng tin cậy, không còn tuân thủ tiêu chuẩn cho ngõ vào kỹ thuật số 24 V.
Bộ lọc thông thấp có thể điều chỉnh để ngăn chặn tín hiệu đầu vào hồi lại. Bộ lọc này chỉ có thể được áp dụng cho tất cả các ngõ vào hoặc không có ngõ vào nào. Bộ lọc chỉ truyền các giá trị ngõ vào ổn định trong ít nhất 25 µs, 750µs hoặc 3 ms (giá trị là một phần của cấu hình). Tất cả các ngõ vào đều được bảo vệ chống lại ESD, nguy cơ nổ và rung theo yêu cầu của EN61131-2.
Các ngõ ra
Mỗi ngõ ra có thể được định cấu hình riêng biệt như một công tắc chuyển mạch phía cao với tải dòng điện tối đa 500 mA hoặc ngõ ra kiểu đẩy kéo với tải tối đa 100 mA. Độc lập với chế độ ngõ ra, mỗi kênh đơn được bảo vệ chống quá dòng và ngắn mạch an toàn. Một mạch giám sát phần cứng giám sát việc trao đổi dữ liệu SPI giữa MPU và mạch ngõ ra. Nếu không có lưu lượng SPI, các ngõ ra buộc về 0 (trạng thái an toàn). Các ngõ ra cũng buộc phải ở trạng thái an toàn nếu nguồn điện đầu ra giảm xuống thấp hoặc mạch ngõ ra đạt đến tình trạng quá nhiệt. Các điều kiện lỗi như vậy cũng như trạng thái ngắn mạch của mỗi kênh được truyền theo chu kỳ đến RevPi Core.
Mỗi đầu ra có thể được cấu hình bổ sung để phát hiện các điều kiện tải mở khi ở chế độ chuyển đổi qua phía cao và gửi cảnh báo đến RevPi Core. Cũng giống như các ngõ vào, tất cả các ngõ ra đều được bảo vệ chống lại ESD, nguy cơ nổ và rung theo yêu cầu của EN61131-2.
