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μVMA prima presentazione

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μVMA prima presentazione

Micro Visual Modular Automation

Cos’è??

Questo progetto è un computer a tutti gli effetti, infatti come “scheda madre” monta un Raspberry PI 4 con 4GB di RAM, ma ovviamente è molto più complesso di un Raspberry pronto. Infatti, il sistema è assemblato all’interno di un subrack dove sul retro è inserito un backplane ove tutte le schede si innestano mediante connettori DIN 41612 a 64 poli. Dietro a esso è alloggiato un alimentatore di un computer, che è stato smontato per poter far bastare lo spazio, il quale permette di fornire tutte le tensioni necessarie alle schede per il loro funzionamento.

A cosa serve?

Questo progetto serve a comandare ed eseguire in autonomia le prove elettriche ed elettroniche da me operate nel mio laboratorio. Infatti, questo sistema è provvisto di ingressi e uscite digitali, ingressi analogici 18 bit, ed in futuro avrà un modulo fibra ottica per le prove in alta tensione, ma anche ingressi analogici 12 bit da 1 Msa/s e dei DAC. Scriverò poi dei driver necessari a farlo comunicare via ethernet con il mio multimetro, il mio oscilloscopio e con il PLC del mio banco prove. Ma ora direi di parlarvi un po’ delle caratteristiche dei vari tipi di scheda che ho progettato e sto costruendo.

Schede

Scheda controller

La scheda controller è quella provvista di Raspberry PI 4 da 4 GB di RAM, ma monta anche:

  • Due pulsanti
  • Tre LED (1 verde, 1 giallo, 1 rosso)
  • Tutti gli IO del Raspberry (USB, ethernet, HDMI, audio in uscita)
  • Interruttore di accensione dell’alimentatore
  • Altoparlante miniaturizzato integrato escludibile
  • Buffer 74HC4050 per bufferizzare i clock e i MOSI delle due SPI del backplane
  • Driver RS-422 per la comunicazione ordinaria tra schede

Le schede comunicano mediante RS-422 protocollata in RAP e possono richiedere l’intervento della scheda controller mediante due linee di interrupt.

Il Raspberry ha installato Raspbian con desktop e ospiterà il programma utente che, comunicando coi driver per le schede e per dispositivi esterni USB o ethernet, permetterà di eseguire i cicli di misura, comando delle uscite e lettura degli ingressi in modo tale da eseguire tutte le prove che possono essere utili.

Tabella segnali backplane
Scheda controller dall’alto senza pannello frontale

Scheda ingressi-uscite digitali

Questa scheda devo ammettere che mi ha fatto un po’ dannare… dopo aver saldato tutto mi sono accorto che un input era cortocircuitato a massa e non riuscivo a risolvere il problema, che era sotto il micro, allora ho dovuto dissaldarlo, pulire le piste e saldarne un altro. Oltretutto vi era un errore nello stampato e sono stato costretto a sacrificare due PWM in favore di due uscite puramente digitali…

PWM? Sì, le uscite di questa scheda sono comandate in PWM a 20 kHz (solo sei sfortunatamente, due sono digitali). Gli output sono in open collector con un diodo di protezione diretto ad un comune, per poter pilotare direttamente carichi induttivi, e sopportano fino a 50 V 500 mA. Vi sono poi 8 ingressi digitali divisi in 2 gruppi da 4 e isolati dalla scheda con fotocopiatore. Tali ingressi non sono polarizzati e lavorano da 3 V a 30 V in corrente continua (in alternata risulterebbe pulsante il segnale, ma in una futura revisione del firmware sarà implementato un filtro SW attivabile da programma utente).

La scheda riceve via RAP i registri delle uscite, con valore da 0 a 100 (quindi in percentuale) e invia il registro degli ingressi: un bit per input. Ad ogni transizione di un ingresso viene generato un interrupt verso il controller che viene resettato all’invio degli input al Raspberry. Un’altra aggiunta software che ho in mente è la creazione di un byte per ogni ingresso che indica in numero di transizioni dall’ultimo aggiornamento, così da poter leggere anche encoder con impulsi molto veloci.

La scheda monta poi dei connettori dieci poli a vaschetta per collegare due schedine avvitate al frontale con otto LED una, uno per ogni ingresso e uscita. Devo dire che il modello di LED che ho scelto è fantastico, a circa 1mA fanno moltissima luce!

Scheda controller dall’alto senza pannello frontale e senza schedine coi LED di stato degli IO

Scheda ingressi analogici 18 bit

Di questa scheda ve ne parlerò più avanti, appena avrò saldato tutti i componenti, vi anticipo solo che può misurare tensione, corrente e temperatura mediante termocoppie e termoresistenze. Il convertitore è un ΔΣ e quindi è molto preciso, ma anche lento. Sarà infatti poi creata una scheda con convertitori 12 bit 1 Msa/s. In questa eurocard ci cono anche cose carine come un PGA, ma come ho detto, tempo al tempo, ve ne parlerò presto!

Alla prossima!

A questo punto non mi resta che salutarvi e augurarvi una buona giornata. Ci vediamo presto, intanto se qualcuno è interessato vi linko dei canali YouTube interessanti (il mio e quello di Tiziano) e vi ricordo che se volte potete sostenere il nostro sito web con una piccola donazione, trovate il link sotto i canali.

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