Понедельник, 27.02.2017, 06:27
| RSS
Поиск
Главная |
Защита, контроль, управление
Форма входа
Логин:
Пароль:

Меню

Авторские проекты

Авторский блог

Raspberry Pi

Каталог схем

Полезная информация

Обратная связь

Каталог сайтов

Форум

Канал YouTube


Сузуки Клуб Россия

Календарь
«  Март 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031

Наш опрос
Вы проживаете:
Всего ответов: 720

Ссылки




Яндекс.Метрика





.
Статистика

Онлайн всего: 8
Гостей: 8
Пользователей: 0

Raspberry Pi для домашней автоматизации. Аппаратное обеспечение

Raspberry Pi для домашней автоматизации. Аппаратное обеспечение


Home automation

Рассматриваемая нами система домашней автоматизации, как вы помните из предыдущих публикаций, состоит из двух основных сегментов – централизованного и распределенного. Распределенный сегмент – это контроллеры, разнесенные территориально и подключаемые к Raspberry Pi через интерфейс RS485. Централизованный сегмент – это релейные модули, модули дискретных входов, часы реального времени, различные датчики температуры, давления и т.д, подключаемые непосредственно к портам GPIO Raspberry Pi.

Так как компоненты централизованного сегмента системы автоматизации сгруппированы фактически в одном месте, то для них была разработана объединительная плата (кросс-плата), что позволило выполнить все «межблочные» соединения  этого сегмента на уровне печатных проводников. Часть компонентов размещается непосредственно на кросс-плате, а другая часть в  виде отдельных модулей подключается через разъемные соединения.

Принципиальная схема кросс-платы приведена на рис. 1 (все картинки по клику открываются в отдельном окне)

Кросс-плата Raspberry Pi
Рис.1

 

В состав кросс-платы входят:

  • Разъем 2х20 для подключения портов GPIO Raspberry B+ (или Pi 2);
  • Блок питания 5В/2А на импульсном стабилизаторе LM2576 для питания Raspberry Pi и некоторых датчиков. Наличие выходного напряжения 5В индицируется светодиодом VD4;
  • Выход для подключения в буферном режиме резервного аккумулятора;
  • 8 гальванически развязанных дискретных входов, выполненных на оптронах PC817;
  • 8 релейных выходов, реализованных на двух четырехканальных релейных модулях. Конструкция платы позволяет использовать как модули с питанием реле , так и модули с питанием 12В. Выбор напряжения питания производится с помощью перемычек JM1-JM2 и JM3-JM4;
  • Датчик атмосферного давления и температуры BMP085 (BMP180), работающий по шине I2C;
  • Часы реального времени, выполненные на микросхеме DS1307, работающие по шине I2C;
  • Клеммный разъем для подключения шины 1-wire;
  • Клеммный разъем для подключения шины I2C.

Кроме того, на плате предусмотрены штыревые разъемы для подключения дополнительных устройств через UART и SPI.

Внимание! В настоящее время перечень датчиков, которые можно подключить к кросс-плате значительно расширен. Подробности смотрите здесь.

Raspberry Pi, релейные модули,  датчик давления и температуры BMP180 подключаются к кросс-плате через разъемные соединения. Для надежности и придания зафиксированного состояния, устанавливаемые на плату компоненты и модули крепятся к ней через небольшие монтажные стойки с резьбой М2,5 (рис.2).

 

Кросс-плата Raspberry Pi
Рис.2

 

С помощью таких же монтажных стоек, кросс-плата крепиться к стандартной 35-мм DIN-рейке для установки в монтажный шкаф (рис.3).

 

Кросс-плата Raspberry Pi с модулями
Рис.3

 

Для питания кросс-платы применен готовый импульсный блок питания DR-60-12. Он обеспечивает выходное напряжение 12В (с возможностью регулировки +/- 10%) при токе 4,5А. Резервный аккумулятор 12В/3,3А подключается к выходу блока питания через диод VD5 и работает в буферном режиме. 

Питание 5В подается на Raspberry Pi через штатный разъем microUSB. Подключать питание через пины 2 и 4 GPIO настоятельно не рекомендуется, т.к. в этом случае напряжение 5В поступает в обход элементов защиты входа питания, что может в случае нештатной ситуации привести к выходу Raspberry Pi из строя.

Дискретные входы рассчитаны на входное напряжение 12В от отдельного источника питания. В случае необходимости применить более высокое напряжение, требуется подобрать номиналы резисторов R1…R8 в цепях светодиодов оптронов. Как альтернативный вариант, с помощью перемычек JM5-JM6 для входов можно использовать напряжение 12В питания самой кросс-платы.

На рис.4 приведен вид установки кросс-платы с блоком питания и аккумулятором резервного питания в электромонтажный шкаф Legrand 01722 типоразмера 2х12 модуля. Аккумулятор установлен на закрепленных на задней стенке шкафа двух Г-образных перфорированных уголках.

 

Кросс-плата Raspberry Pi в монтажном шкафу
 
Рис.4

 

В приложении к статье можно найти два варианта печатной платы. Второй вариант отличается наличием дополнительных светодиодов с токоограничительными резисторами для индикации состояния дискретных входов. Дополнительные светодиоды с резисторами подключаются параллельно входам INPUT 1…INPUT 8.

Кросс-плата, установленная в монтажном шкафу с блоком питания и аккумуляторной батареей, в определенной степени может считаться законченным устройством с возможностью его наращивания и масштабирования через шины RS485 (при применении адаптеров USB/RS485 или UART/RS485 ), 1-wire, I2C и SPI.

Что касается программного обеспечения, то оно рассматривалось в цикле предыдущих статей по Raspberry Pi. Разумеется, не конкретно под эту схему, а в виде отдельных программных и аппаратных модулей. Поэтому, сейчас разрабатывается программная сборка (уже разработана - см. здесь), которая позволит в полной мере охватить и реализовать весь имеющийся потенциал кросс-платы. Но никто не запрещает пользователям самостоятельно реализовать на основе данной платы свои поставленные цели и задачи в плане практической реализации системы домашней автоматизации – все необходимые для этого информационные материалы можно найти на нашем сайте.

P.S. В процессе модернизации кросс-платы были задействованы свободные ранее пины GPIO 17 и 27 для подключения двух датчиков температуры и влажности DHT22. Обратите внимание, что фреймворк WebIOPi не поддерживает работу с указанными датчиками, но их поддержку на Raspberry Pi можно реализовать с помощью сторонних библиотек, в частности Adafruit_DHT.

 

Принципиальная схема, варианты печатных плат

Программное обеспечение




Категория: | Просмотров: 4152 | Добавил: Admin | Теги: | Рейтинг: 4.7/12 |
Всего комментариев: 0






T2M © 2017
Сайт управляется системой uCoz