Практическое исполнение HW версии 1.0
Я разработал печатную плату для упомянутого HW. Я пытался изобрести его, чтобы его мог сделать даже более опытный любитель дома. Вот почему я выбрал только одностороннюю плату. Расположение компонентов не является оптимальным, и требуются две проволочные перемычки.
Каналы передачи данных, которые не несут больших потоков, отображаются красным цветом, и их ширина не имеет большого значения. Источник питания двигателей обозначен синим цветом и должен быть максимально сильным, приблизительно 1 мм.
Первое изображение представляет собой вид печатной платы со стороны компонентов. На втором рисунке показана отдельная печатная плата. Это вид снизу, поэтому он зеркально перевернут. На третьем рисунке показано расположение компонентов с их обозначением.
Рис. 1 - Печатная плата со стороны компонентов
Рис. 2 - Печатная плата на стороне подключения
Рис. 3 - Размещение компонентов на печатной плате
И вот готовый прототип. Я сам сделал печатную плату дома, так сказать, «на коленях», поэтому я проверил, действительно ли она может быть изготовлена таким образом.
В одной интегральной схеме PC844 две оптопары остаются неиспользованными. Я не устанавливал компоненты вокруг них, но печатная плата готова. После добавления резисторов можно использовать еще два переключающих входа для портов GPIO24 (PIN18) и GPIO25 (PIN22). Любая механическая модель может быть использована в качестве выключателя. В этом случае было бы целесообразно добавить фильтрующие конденсаторы, такие как конденсаторы на входах источника. При использовании электронного переключающего элемента необходимо помнить, что примыкающая сеть сопротивлений подключена к напряжению + 24 В и подключена к заземлению источника 24 В. Заземление питания 24 В и заземление Raspberry Pi никогда не должны быть соединены.
Все устройство будет находиться на открытом воздухе рядом с EGIS позиционера на опорной мачты. Вот почему я купил пластиковую водонепроницаемую монтажную коробку размером 300x220x120 мм с защитой IP65. Этого должно быть достаточно для защиты от дождя. Я поместил двойную розетку 240 В в коробку, которая снабжает Raspberry Pi, и 24 В импульсный источник питания. В нижней стенке коробки находятся три кабельных ввода - кабель питания 240 В, кабель Ethernet и кабели, соединяющие позиционер.
21.10.2020 Приложение.
Возможно, я неправильно понял технический термин «водонепроницаемый». Я думал, что вода не может попасть в водонепроницаемое пространство. Ошибка. Дело в том, что как только вода появляется в водонепроницаемом пространстве, она больше не может выйти. :-)
После двух месяцев использования позиционера EGIS под моим контролем что-то пошло не так. Устройство перестало работать. Открыв водонепроницаемую коробку, я обнаружил, что внутри пол литра воды. Raspberry Pi определенно утонул, и мне пришлось его выбросить. Импульсный источник питания работает после сушки, но мое аппаратное обеспечение, управляющее двигателями, не работает. Я просушил все внутреннее пространство, снова закрыл коробку и накрыл все пластиком. Хотя следующие два дня дождя не было, после повторного открытия внутри коробки были капли воды. Кажется, что вокруг ленточных кабелей, ведущих к позиционеру EGIS, есть зазоры, куда проникает влажный воздух. И этого достаточно, чтобы капли воды со временем медленно конденсировались.
Это будет означать, что коробку нужно запечатать действительно герметично, чтобы внутрь не мог проникнуть даже воздух. Как минимум, необходимо заделать кабельные вводы небольшим количеством клея. Несмотря на эту меру, я понятия не имею, может ли влажный воздух проникнуть через резиновое уплотнение водонепроницаемого бокса. Более надежным решением будет просверливание вентиляционных отверстий в нижней части ящика, откуда могла стекать вода. И обеспечить всю конструкцию дополнительной защитой от прямого дождя. Но поскольку у меня внутри сетевое напряжение 240 В, то мне такая ситуация совсем не нравится.
Поэтому я предпочитаю воспользоваться тем, что менее чем в 10 м от позиционера у меня есть доступный чердак дома. Когда я ремонтирую блок управления, я оставляю его сухим под крышей. Это позволит проверить, работает ли вся система даже при подключении с помощью кабеля длиной 10 м. В то же время у меня будет защищенное рабочее место, где я продолжу развивать блок управления. Я уже начинаю готовить строительство HW 2.0.
29.11.2020 Приложение.
Мне удалось исправить "утонувший" контроль. Коррозия прервала несколько путей на печатной плате, поэтому их было достаточно заменить проволочными перемычками. Я не хотел возвращать исправленное управление на улицу. В основном потому, что я разрабатываю прототип новой версии HW 2.0, поэтому мне нужно иметь возможность работать с устройством даже в неблагоприятных погодных условиях. Поэтому я поставил блок управления на землю и подключил его к моторному блоку ЭПР-203 кабелями длиной 10 м.
Я знаю, что кабели данных от датчиков и нулевых переключателей должны быть экранированы. Но мне было интересно, как эти входы блока управления будут устойчивы к помехам. Значение «логическая 1» = 24В довольно много. Поэтому я предположил, что устойчивость к помехам должна быть достаточной, даже если кабели имеют длину 10 м и связаны друг с другом. И это тоже подтвердилось. Даже подключенный таким образом отремонтированный агрегат работает безупречно исправно.
Но я не уверен, можно ли использовать те же кабели для HW 2.0. Здесь моторы будут запитываться импульсами с амплитудой 24В и это уже будет создавать довольно сильные помехи. На входах блока управления могли появиться ложные импульсы. Тот факт, что импульсы от датчиков имеют частоту 400 Гц, также усугубляет эту опасность. Когда я обсудил с Джеффом подходящую частоту для управления двигателем PWM, я узнал, что он использует 500 Гц. Что довольно близко к частоте. Не хочу пока делать из этого поспешных выводов, но в этом случае, вероятно, потребуется экранировать кабели передачи данных.
Рис. 8 - Рабочее место временного развития
Поэтому я устроил временное рабочее место для отремонтированного блока управления на чердаке соседнего дома. Благодаря этому мне не нужно возвращать отдельные компоненты в ограниченное пространство оригинальной коробки, а кабели доступны для подключения прототипа нового HW 2.0. Погода не помешает мне работать, но до сильных заморозков еще надо спешить. Так что, может быть, скоро ...