Módulos de expansão de E/S Digital
Para transformar o Revolution Pi em uma unidade de controle industrial, vários módulos de E/S digitais podem ser conectados ao módulo base RevPi Core. Os módulos de E/S estão disponíveis em três versões. Todas têm o mesmo conector de interface de 28 pinos na frente, com duas filas de 14 pinos cada e também são oferecidos conectores encaixáveis de 14 pinos com contatos de travamento com mola para a conexão de cabos de até 1.5 mm2 . Além da versão padrão com 14 entradas digitais e 14 saídas digitais, há também duas versões especiais que possuem exclusivamente 16 entradas digitais ou 16 saídas digitais.
Módulos de E/S Digitais
RevPi DIO
A versão padrão RevPi DIO possui 14 entradas digitais e 14 saídas digitais.
RevPi DI
A versão especial RevPi DI possui 16 entradas digitais, mas nenhuma saída.
RevPi DO
A versão especial RevPi DO possui 16 saídas digitais, mas nenhuma entrada.
Todas as versões possuem separação galvânica entre o circuito lógico PiBridge e as entradas ou saídas (tensão de isolamento de 600 Vrms). A versão RevPi DIO também possui separação galvânica entre entradas e saídas. Todas as versões estão protegidas contra interferências de acordo com os requisitos EN61131-2 e podem ser operadas com temperatura ambiente de -40 ° C a 55 ° C e umidade relativa de até 80%.*
O tempo total do ciclo de aquisição e geração de sinais é de cerca de 5 ms para um sistema com 1 módulo DIO e 2 módulos RevPi Gate ou 10 ms para um sistema com 3 módulos DIO e 2 módulos RevPi Gate.
* A faixa de temperatura depende da corrente de saída total.
Entradas
As entradas CC possuem um limite de tensão que, para tensão de alimentação de 24 V, é compatível com as definições de entrada EN61131-2 Tipo 1 e Tipo 3. A corrente de entrada é fixada em um máximo de 2,4 mA. Esta norma não define limites para entradas de 12 V, portanto não podemos testar qualquer conformidade, mas os limites de tensão de entrada são razoavelmente reduzidos com a menor tensão de alimentação.
Se a alimentação de tensão cair abaixo de 9 V, um alarme será enviado para o RevPi Core. Isso pode ser usado como indicação de valores de entrada não confiáveis que não são mais compatíveis com a norma para uma entrada digital de 24 V.
Há um filtro passa-baixa ajustável para evitar o ruído no sinal de entrada. Este filtro só pode ser aplicado a todas as entradas ou a nenhuma. O filtro só propaga valores de entrada que são estáveis por pelo menos 25 µs, 750 µs ou 3 ms (o valor faz parte da configuração). Todas as entradas estão protegidas contra ESD, descargas e surtos de acordo com as exigências da EN61131-2.
Saídas
Cada saída pode ser configurada separadamente como “high side switch”, com máxima corrente de 500 mA, ou saída “push-pull”, com corrente máxima de 100 mA. Independentemente do seu modo de saída, cada canal é protegido contra sobrecarga de corrente e curto-circuito.
Um circuito watchdog de hardware mantém monitorada a troca de dados por SPI entre o controlador e o circuito de saída. Se não houver tráfego SPI, as saídas serão forçadas a 0 (estado seguro). As saídas também são forçadas ao seu estado seguro se a fonte de alimentação de saída cair abaixo ou o circuito de saída atingir uma condição de temperatura excessiva. Tais condições de erro, bem como o estado de curto-circuito de cada canal, são transmitidas ciclicamente para o RevPi Core.
Cada saída pode adicionalmente ser configurada para detectar condições de carga aberta quando no modo “high side switch” e enviar um alarme para o RevPi Core. Assim como as entradas, todas as saídas são protegidas contra ESD, descargas e surtos de acordo com as exigências da EN61131-2.
Funcionalidades
O estado das entradas e saídas é atualizado ciclicamente via PiBridge com o processador da RevPi Core usando o driver PiControl. Além do estado, as possíveis condições de erro (dados de diagnóstico) e dados de configuração também são transmitidos ciclicamente.
Durante a inicialização, a detecção de módulos identifica todos os módulos e sua posição física à esquerda ou à direita da RevPi Core. Após essa fase de detecção, os módulos obtêm seus dados de configuração não-cíclicos. Em seguida, o sistema muda para a fase de transferência de dados do processo, na qual o canal RS485 do PiBridge e um protocolo de tempo otimizado são usados para a troca de dados, e atualização contínua das entradas e saídas.
O módulo de E/S RevPi DIO também é equipado com PWM (modulação por largura de pulsos) e entradas tipo contador. A funcionalidade do PWM pode ser ativada separadamente para cada uma das 14 saídas. Isso significa que, em vez de transferir apenas 1 bit por canal, um valor de um byte completo contendo a largura do pulso de 0 a 100 (valor percentual) é transferido. Embora nossos CIs de drivers de saída sejam capazes de lidar com PWMs de alta frequência, o RevPi DIO é limitado a baixas frequências pois o PWM é realizado com comutação por software. Uma das seguintes frequências PWM pode ser escolhida por configuração, com re resolução entre parênteses: 40 Hz (1%), 80 Hz (2%), 160 Hz (4%), 200 Hz (5% ) e 400 Hz (10%)
A funcionalidade do contador pode ser ativada para cada um dos 14 canais de entrada. Isso resulta em um valor de contagem de 32 bits por contador que é acessível no processador.
Fonte de alimentação
Como resultado da separação galvânica do circuito lógico do PiBridge, ele precisa de seu próprio conector de fonte de alimentação, que também fornece uma conexão terra funcional obrigatória (conector de 4 pinos com terminais de parafuso). Esta seção de alimentação funciona com tensão de entrada de 10,2 V a 28,8 V e consome uma corrente máxima de 50 mA (a 24 V – e 100 mA a 12 V) usada para uma MPU STM32F205. Esta MPU controla a troca de dados através do PiBridge e troca dados com linhas de entrada e saída usando linhas de SPI separadas galvanicamente. Este circuito de fonte de alimentação evita uma perda de energia na entrada de até 77 ms (a 24 V – reduzida para 8 ms em 12 V).
Para uma perfeita separação galvânica, os circuitos de entrada e saída devem obter suas próprias tensões de alimentação usando um conector adicional de 4 pinos com terminais de parafuso. Essas fontes de alimentação de entrada e saída devem fazer referência ao nível de GND de acordo com os sensores (transdutores, etc.) e atuadores (relés, etc.). Sua tensão deve estar entre 10,2 V e 28,8 V, mas as entradas só possuem limites de conformidade normativos para tensão de alimentação de 24 V. O consumo de corrente para fornecimento de entrada é de 10 mA no máximo. Para as saídas, o consumo de energia depende muito das cargas conectadas, que podem chegar a 500 mA por canal (o que representa um consumo de corrente máximo de 8 A para a versão DO).
Todas as entradas da fonte de alimentação são protegidas contra polaridade reversa, sobretensão e interferência de tensão ou corrente transitória de acordo com os requisitos da EN61131-2.
