KAmodRPI5 REL+POW: wielofunkcyjny moduł dla Raspberry Pi 5

Platforma Raspberry Pi stała się synonimem małych komputerów jednopłytkowych. Raspberry Pi 5 jest dostępny na rynku od prawie trzech lat. Komputer jest wykorzystywany zarówno do nauki programowania, jak i tworzenia urządzeń embedded. Ponadto platforma ma wsparcie wielu producentów sprzętu i oprogramowania. Na rynku dostępnych jest również wiele modułów ułatwiających projektowanie urządzeń opartych na Raspberry Pi.

Tym razem przedstawiamy płytkę KAmodRPi5 REL+POW, zaprojektowaną przez specjalistów z Kamami Labs. Moduł umożliwia zasilanie Raspberry Pi napięciem od 8 do 32 V. Ponadto pozwala sterować odbiornikami do 3 A za pomocą dwóch przekaźników. Dzięki temu Raspberry Pi można wykorzystać w systemach pracujących z wyższymi napięciami i prądami.

Rys. 1. Moduł KAmodRPI5 REL+POW – widok z góry

Moduł KAmodRPI5 REL+POW

Płytka ma wymiary typowe dla nakładki Raspberry Pi, czyli 81 × 56 mm. Zastosowano w niej standardowe, 40-pinowe złącze rozszerzeń. Złącze zostało przedłużone i jest dostępne również na górze płytki. Dzięki temu do projektu można podłączyć kolejne nakładki. Do zestawu dołączono śrubki i dystanse, które zapewniają stabilny montaż modułu. Co ważne, płytkę można zamontować również na Raspberry Pi wyposażonym w zestaw RPi Active Cooler.

Fot. 2. Moduł KAmodRPI5 REL+POW zamontowany na komputerze

Zasilanie Raspberry Pi napięciem 8–32 V

Moduł ma dwie główne funkcje. Pierwszą jest możliwość zasilania Raspberry Pi napięciem od 8 do 32 V. Drugą funkcją jest sterowanie urządzeniami za pomocą dwóch przekaźników. Za zasilanie odpowiada przetwornica step-down XL4015. Na jej wyjściu dostępne jest napięcie 5,1 V, zgodne z wymaganiami Raspberry Pi. Zewnętrzne zasilanie należy podłączyć do złącza śrubowego J1. Trzeba przy tym zachować właściwą polaryzację: G oznacza minus, natomiast V oznacza plus. Ponadto moduł wyposażono w zabezpieczenie przeciwprzepięciowe. Układ odłącza zasilanie po przekroczeniu 34 V. Dlatego źródła o wyższym napięciu nie mogą być stosowane.

Aby uzyskać parametry 5,1 V/5 A, źródło powinno mieć moc co najmniej 30 W. Sprawność przetwornicy wynosi około 90 proc. Dlatego trzeba uwzględnić straty powstające podczas konwersji napięcia. Zbyt słaby zasilacz nie pozwoli przetwornicy dostarczyć maksymalnego prądu.

Rys. 3. Schemat płytki KAmodRPI5 REL+POW z zaznaczonym wejściem zasilania

Dwa wyjścia przekaźnikowe

Drugą funkcją KAmodRPi5 REL+POW są dwa wyjścia przekaźnikowe. Na płytce zastosowano przekaźniki typu HF32F. Mogą one przełączać prąd zmienny do 250 V i 3 A. Dla prądu stałego maksymalne parametry wynoszą 30 V i 3 A. Przekaźniki wyprowadzono na złącza OUT1 oraz OUT2. Każde z nich ma trzy styki: NO, NC oraz CO. Odpowiadają one odpowiednio stykom Normally Open, Normally Closed oraz Common.

Rys. 4. Schemat płytki KAmodRPI5 REL+POW z zaznaczonymi wejściami przekaźników

Ponadto moduł ma uniwersalne wejście cyfrowe z separacją galwaniczną. Zastosowano w nim transoptor TLP2348. Wejście obsługuje napięcia od 3,5 do 32 V. Dodatkowo wbudowany przerzutnik Schmitta zwiększa odporność układu na zakłócenia. Maksymalna obsługiwana częstotliwość sygnału wynosi 1 MHz. Wejście można również aktywować napięciem ze złącza POW.

Szczegółowe informacje dotyczące konfiguracji znajdują się w dokumentacji modułu.

Sterowanie przez GPIO

Moduł ma złącze GPIO zgodne ze standardem Raspberry Pi. Jest ono również kompatybilne z wybranymi innymi komputerami jednopłytkowymi. Sygnały sterujące przekaźnikami są doprowadzone do następujących styków:

• styk 15 – GPIO22 – OUT1,
• styk 13 – GPIO27 – OUT2.

Ustawienie wysokiego stanu logicznego („1”) powoduje załączenie danego przekaźnika.

Natomiast sygnał wejścia IN jest doprowadzony do styku 11 – GPIO17 – INPUT. W tym przypadku stanem aktywnym jest niski stan logiczny „0”. Odpowiada on wysterowaniu transoptora.

Rys. 5. Moduł z zaznaczonymi portami wejść i wyjść na złączu GPIO

Dokumentacja KAmodRPI5 REL+POW

Więcej informacji o KAmodRPI5 REL+POW można znaleźć na stronie wiki KamamiLabs. Producent udostępnia tam pełną dokumentację płytki oraz jej schemat. Ponadto dostępne są informacje dotyczące konfiguracji i szczegółów implementacyjnych. Na stronie znajduje się również program testowy. Dlatego warto zapoznać się z dokumentacją przed rozpoczęciem pracy z modułem.

Zastosowania

KAmodRPi5 REL+POW można stosować w instalacjach zasilanych napięciem 12 V lub 24 V. Dzięki temu moduł sprawdzi się między innymi w systemach samochodowych i przemysłowych. Może być również wykorzystywany w szafach sterowniczych. Ponadto płytka może znaleźć zastosowanie w systemach Smart Home. Możliwość sterowania napięciem sieciowym 230 V rozszerza zakres możliwych zastosowań. Moduł sprawdzi się także w systemach warsztatowych oraz projektach mobilnych. Kolejnym zastosowaniem mogą być systemy bezpieczeństwa. Płytka może na przykład sterować syreną alarmową lub elektrozamkiem.

KAmodRPi5 REL+POW jest więc przeznaczony przede wszystkim do automatyki, przemysłu oraz systemów bezpieczeństwa. Sprawdzi się tam, gdzie Raspberry Pi musi współpracować z urządzeniami pracującymi przy wyższych napięciach.

Podsumowanie

KAmodRPI5 REL+POW to nakładka rozszerzająca możliwości Raspberry Pi. Umożliwia zasilanie komputera napięciem od 8 do 32 V. Ponadto oferuje dwa przekaźniki oraz separowane wejście cyfrowe. Standardowy format nakładki ułatwia montaż modułu na Raspberry Pi. Jednocześnie przedłużone złącze GPIO pozwala stosować dodatkowe rozszerzenia. Dzięki temu KAmodRPI5 REL+POW może być przydatny w automatyce, przemyśle oraz systemach bezpieczeństwa.

Moduł KAmodRPI5 REL+POW jest dostępny w ofercie sklepu Kamami.pl

Opracowanie: Maciej Ropelewski