Módulos de expansión de E/S digitales
Para convertir la Revolution Pi en una unidad de control industrial, se pueden conectar varios módulos digitales de E/S al módulo base RevPi Core. Los módulos de E/S están disponibles en tres versiones. Todos tienen el mismo conector de interfaz de 28 pines en la parte frontal, con dos filas de 14 pines cada una, y también hay conectores enchufables de 14 pines con contactos de bloqueo accionados por resorte para conectar cables de hasta 1,5 mm2. Además de la versión estándar con 14 entradas y 14 salidas digitales, también existen dos versiones especiales con 16 entradas o 16 salidas digitales exclusivamente.
Módulos de E/S digitales
RevPi DIO
La versión estándar RevPi DIO tiene 14 entradas y 14 salidas digitales.
RevPi DI
La versión especial RevPi DI tiene 16 entradas digitales, pero no salidas.
RevPi DO
La versión especial RevPi DO tiene 16 salidas digitales, pero no entradas.
Todas las versiones tienen separación galvánica entre el circuito lógico PiBridge y las entradas o salidas (tensión de aislamiento de 600 Vrms). La versión RevPi DIO también dispone de separación galvánica entre entradas y salidas. Todas las versiones están protegidas contra interferencias conforme a los requisitos de la norma EN61131-2 y pueden funcionar a temperaturas ambiente de -40°C a 55°C y con una humedad relativa de hasta el 80%.
El tiempo total del ciclo de adquisición y generación de señales es de unos 5 ms para un sistema con 1 módulo DIO y 2 módulos RevPi Gate o de 10 ms para un sistema con 3 módulos DIO y 2 módulos RevPi Gate.
* El rango de temperatura depende de la corriente de salida total.
Entradas
Las entradas de CC tienen un límite de tensión que, para una tensión de alimentación de 24 V, es compatible con las definiciones de entrada EN61131-2 Tipo 1 y Tipo 3. La corriente de entrada está fijada en un máximo de 2,4 mA. Esta norma no establece límites para las entradas de 12 V, por lo que no podemos comprobar su cumplimiento, pero los límites de tensión de entrada son razonablemente bajos con la tensión de alimentación más baja.
Si la tensión de alimentación cae por debajo de 9 V, se enviará una alarma al RevPi Core. Esto se puede utilizar como una indicación de valores de entrada poco fiables que ya no son compatibles con la norma para una entrada digital de 24 V.
Hay un filtro de paso bajo ajustable para evitar ruidos en la señal de entrada. Este filtro sólo puede aplicarse a todas o a ninguna de las entradas. El filtro sólo propaga valores de entrada que son estables durante al menos 25 µs, 750 µs o 3 ms (el valor forma parte de la configuración). Todas las entradas están protegidas contra ESD, descargas y sobretensiones de acuerdo con los requisitos de la norma EN61131-2.
Saídas
Cada salida puede configurarse por separado como «interruptor de lado alto», con una corriente máxima de 500 mA, o como salida «push-pull», con una corriente máxima de 100 mA. Independientemente de su modo de salida, cada canal está protegido contra sobrecargas de corriente y cortocircuitos.
Un circuito hardware de vigilancia supervisa el intercambio de datos SPI entre el controlador y el circuito de salida. Si no hay tráfico SPI, las salidas son forzadas a 0 (estado seguro). Las salidas también son forzadas a su estado seguro si la alimentación de salida cae por debajo o el circuito de salida alcanza una condición de sobretemperatura. Estas condiciones de error, así como el estado de cortocircuito de cada canal, se transmiten cíclicamente al RevPi Core.
Cada salida puede configurarse adicionalmente para detectar condiciones de carga abierta cuando está en modo «interruptor de lado alto» y enviar una alarma al RevPi Core. Al igual que las entradas, todas las salidas están protegidas contra ESD, descargas y sobretensiones de acuerdo con los requisitos de la norma EN61131-2.
Características
El estado de las entradas y salidas se actualiza cíclicamente a través de PiBridge con el procesador RevPi Core mediante el controlador PiControl. Además del estado, también se transmiten cíclicamente las posibles condiciones de error (datos de diagnóstico) y los datos de configuración.
Durante la inicialización, la detección de módulos identifica todos los módulos y su posición física a la izquierda o a la derecha del RevPi Core. Tras esta fase de detección, los módulos obtienen sus datos de configuración no cíclicos. A continuación, el sistema pasa a la fase de transferencia de datos de proceso, en la que se utiliza el canal RS485 PiBridge y un protocolo optimizado en el tiempo para el intercambio de datos y la actualización continua de las entradas y salidas.
El módulo de E/S RevPi DIO también está equipado con entradas PWM (modulación por ancho de pulsos) y de contador. La funcionalidad PWM puede activarse por separado para cada una de las 14 salidas. Esto significa que en lugar de transferir sólo 1 bit por canal, se transfiere un valor de byte completo que contiene el ancho de pulso de 0 a 100 (valor porcentual). Aunque nuestros circuitos integrados controladores de salida son capaces de manejar PWMs de alta frecuencia, el RevPi DIO está limitado a bajas frecuencias porque el PWM se realiza con conmutación por software. Se puede elegir una de las siguientes frecuencias PWM por configuración, con resolución entre paréntesis: 40 Hz (1%), 80 Hz (2%), 160 Hz (4%), 200 Hz (5%) y 400 Hz (10%).
La funcionalidad de contador puede activarse para cada uno de los 14 canales de entrada. El resultado es un valor de recuento de 32 bits por contador accesible en el procesador.
Alimentación
Como resultado de la separación galvánica del circuito lógico del PiBridge, éste necesita su propio conector de alimentación, que también proporciona una conexión a tierra funcional obligatoria (conector de 4 patillas con terminales de tornillo). Esta sección de la fuente de alimentación funciona con una tensión de entrada de 10,2 V a 28,8 V y consume una corriente máxima de 50 mA (a 24 V – y 100 mA a 12 V) utilizada para una MPU STM32F205. Esta MPU controla el intercambio de datos a través del PiBridge e intercambia datos con las líneas de entrada y salida utilizando líneas SPI separadas galvánicamente. Este circuito de alimentación evita una pérdida de potencia de entrada de hasta 77 ms (a 24 V – reducida a 8 ms a 12 V).
Para una separación galvánica perfecta, los circuitos de entrada y salida deben obtener sus propias tensiones de alimentación mediante un conector adicional de 4 pines con terminales de tornillo. Estas alimentaciones de entrada y salida deben referenciar el nivel GND en función de los sensores (transductores, etc.) y actuadores (relés, etc.). Su tensión debe estar comprendida entre 10,2 V y 28,8 V, pero las entradas sólo tienen límites de conformidad normativa para una tensión de alimentación de 24 V. El consumo de corriente para la alimentación de las entradas es de 10 mA como máximo. Para las salidas, el consumo de corriente depende en gran medida de las cargas conectadas, que pueden alcanzar los 500 mA por canal (lo que representa un consumo de corriente máximo de 8 A para la versión DO).
Todas las entradas de alimentación están protegidas contra polaridad inversa, sobretensión e interferencias transitorias de tensión o corriente de acuerdo con los requisitos de la norma EN61131-2.
