RAK5811 WisBlock Interface Модуль для датчиков 0-5В

Интерфейсный модуль RAK5811 WisBlock 0-5V Interface (WisBlock IO) входит в серию продуктов модульного конструирования WisBlock, ориентированную на создание сверхкомпактного электронного оборудования. Интерфейсный модуль расширяет существующую элементную базу аппаратных возможностей WisBlock. Плата RAK5811 добавляет в систему универсальный, пружинно-клемный интерфейс, оснащённый двумя портами аналоговых входов, которые предназначены для подключения к произвольным внешним датчикам, сенсорам, или приводам, использующих аналоговый интерфейс с напряжением от 0 до 5 вольт для вывода рабочих данных.

Ультрамалые коннекторы, применяемые в WisBlock для соединения различных модулей системы с базовой платой, не просто уменьшают занимаемое устройством пространство, но и обладают высокоскоростной коммуникацонной шиной. Через шину ввода/вывода стандартизированного 40-контактного коннектора, оба аналоговых порта соединяются со входами аналого-цифрового преобразователя (АЦП), интегрированного в вычислительный модуль WisBlock Core. Входной сигнал аналогового напряжения преобразовывается и усиливается высокоточным внутренним операционным усилителем. Оцифрованные с помощью АЦП данные с устройств могут быть переданы на расстояние по беспроводным подключениям LoRaWAN, LoRa точка-точка, и Bluetooth BLE. Дополнительно в модуле RAK5811 предусмотрен выход 12-вольтового напряжения, а также разведены линии основного и батарейного питания, пристуствует резервная 3.3-вольтовая цифровая шина последовательного интерфейса I2C.

RAK5811 рекомендован как идеальное, энергоэфективное решение для создания компактных автономных приложений, работающих на маломощных батареях/аккумуляторах. Система WisBlock способна управлять электропитанием модулей, отключая или включая их в работу в нужное время, тем самым ещё больше экономя ресурсы источника питания.

Технические характеристики

• Питание: 3.3В, (2.6 ~ 4.2В от батареи, VBAT)
• Встроенный повышающий регулятор: TPS61046
  • Напряжение на выходе: 12 В
  • Пропускной ток, макс.: 30мА
• Аналоговые входы: 2 канала
  • напряжение: 0 ~ 5 В
  • пропускной ток, макс.: 100мА
• Операционный усилитель: LM2902DR
• Напряжение на выходе ОУ, макс: 3.3В
• Точность преобразования 10 мВ
• Пружинно-обжимные клеммы: Goosvn GSL002-3.5
• Рабочая температура: -30°C ~ +65°C
• Температура хранения: -40°C ~ +85°C
• Размеры платы: 35 х 25 мм

Блок схема модуля RAK5811

В модуле RAK5811, как показано на изображении выше, вход аналогового сигнала подключен к операционному усилителю через цепь делитетеля напряжения R1/R2. Выходы операционного усилителя подведены к 40-канальному коннектору, передающему сигнал на аналоговые входы контроллера WisBlock Core. После того как сигнал оцифрован, можно рассчитать исходное напряжение, прибегнув к формуле:

Vout = Vin * (R2 / (R1+R2))

в которой Vout - аналоговое напряжение, приходящее на контроллер WisBlock Core, и Vin - входное аналоговое напряжение 0-5 вольт. Из подсчёта деления напряжения с номиналами сопротивлений R1 - 1МОм и R2 - 1.5МОм, получается конечная формула:

Vin = Vout / 0.625

Как показано на изображении, модуль RAK5811 имеет выход 12-вольтового напряжения для запитывания промышленных датчиков. Напряжение генерируется встроенным повыщающим DC-DC регулятором. Контакт Enable (EN) позволяет управлять схемой преобразования питания и переключать модуль RAK5811 в режим низкого энергопотребления.

Образец монтажа

Модуль RAK5811 разработан для совместного функционирования с базовой платой RAK5005-O, через которую подключаемые периферийные датчики или сенсоры получают питающее напряжение и передают в приложение аналоговую информацию. Дополнительно для работы потребуется вычислительный блок с интегрированным программируемым контроллером WisBlock Core, имеющим аналоговый преобразователь.

На изображении показан способ крепления RAK5811 к 40-контактному коннектору на верхней стороне RAK5005-O. Плата адаптера интерфейсов может быть установлена только в слот "IO Slot", и только в том направлении, как показано на рисунке ниже (подключение к коннектору "IO Slot" с разворотом платы не предусмотрено в системе WisBlock).

На лицевой стороне RAK5811 и прочих модулей WisBlock присутствует шелкографическая метка, указывающая на область приложения механического усилия для безопасного извлечения модуля из разъёма. Эта метка находится рядом с коннектором.

Пружинно-обжимной механизм RAK5811

На плате модуля RAK5811 распаяны две клеммы с универсальным, быстро-обжимным механизмом. Предназначены они для осуществления максимально лёгкого и надёжного проводного соединения в любых условиях. Диаметр жилы проводника поддерживается в диапазоне от 0.5мм до 0.8мм, длина зачистки изоляции проводника - не более 6-7 мм.

Как показано на изображении, подключение проводника выполняется в два этапа. Первым шагом следует нажать вниз и удерживать ушко клеммы (1). На втором шаге следует вставить зачищенный проводник в соответствующее соединительное отверстие (2). Затем отпустить ушко клеммы. Аналогичным способом выполняется отключение.

Функциональное назначение выводов RAK5811 (распиновка)

На контактах клемм быстро-обжимного механизма расположились линии основного (3V3) и резервного (VBAT) питания, шина последовательных цифровых данных I2C (сигнал синхронизации SCL, сигнал данных SDA), 12-вольтовый выход встроенного регулятора напряжения, а также входы аналогового сигнала (AIN0, AIN1).

Определение выводов 40-контактного многоканального коннектора

Принципиальная схема интерфейсного модуля WisBlock Interface

Физические размеры, мм

Техническая документация

1. Характеристики коннекторов FBB (.PNG)

Полезные ссылки

• Пример программирования для всех WisBlock Core: Мониторинг уровня воды
• Пример программирования для RAK4630 WisBlock Core
• Пример программирования для RAK11200 WisBlock Core