Project

General

Profile

Programmable Automation Controller - Xmega PAC-X

Programovatelný automatizační kontrolér PAC-X spojuje základní desku PAC a jádro CORE-X s mikrokontrolérem ATXmega128 rodiny AVR® RISC architektury od firmy MICROCHIP® v pokročilý programovatelný automatizační počítač vybavený množstvím rozšiřujících zařízení a podpůrných obvodů potřebných pro snadnou tvorbu automatizovaných domácích a průmyslových systémů, profesionálními techniky i domácími kutily.


Obr.1. Přední strana desky plošných spojů PAC-X. Obr.2. Zadní strana desky plošných spojů PAC-X

Zařízení PAC-X monitoruje vstupy a řídí výstupy pomocí uživatelského programu, který může obsahovat Booleovu logiku, počítání, časování, složité matematické operace a komunikaci s jinými inteligentními zařízeními. Kompaktní design, flexibilní konfigurace a výkonný instrukční soubor jsou
důvody, proč je zařízení PAC-X optimálním řešením pro řízení široké škály aplikací.


1. Aplikace

  • dálkové ovládání systémů;
  • řízení mechatronických, kybernetických, robotických, automatizačních systémů;
  • inteligentní domácnost;
  • zabezpečovací systémy;
  • senzorové systémy pro snímání fyzikálních a elektrických veličin;
  • komunikační modul kompatibilní s OS Android.

PAC-X je dodáván v předprogramovaných variantách a úpravách dle konkrétních potřeb navrhovaného zařízení.


2. Technická specifikace

PAC-X je modulární průmyslový systém PAC, založen na procesoru Microchip Xmega128 RISC. Systém je rozšířitelný celou ̄řadou vstupních a výstupních modulů. Nabídka zahrnuje analogové a digitální vstupy a výstupy, moduly pro řízení pohonů, rozšiřující sériová rozhraní, polovodičové disky apod. Součástí základní jednotky jsou rozhraní USB a UART, Wi-Fi, SPI, I2C, TWI, OWI a slot pro karty SD.

PAC-X nabízí množství užitečných vlastí:
  • povýšení (programování) FW skrze USB rozhraní,
  • integrovaná UART, USB, SPI a volitelná RS-232, RS-487, LDC, Wi-Fi komunikační rozhraní pro připojení PC, nebo komunikaci s dalšími PAC-AT90 a rozšiřujícími moduly,
  • Wi-Fi rozhraní pro připojení zařízení s OS Android,
  • expanzní slot EXP44 pro připojení rozšiřujících modulů,
  • 3 samostatné SPI linky,
  • stíněný design PCB,
  • napájecí napětí v rozsahu 4 až 19 VDC/VAC,
  • vyměnitelné tavné proudové pojistky pro jednotlivé napájecí větve
  • integrovaný stabilizátor napětí 3V3 3A s jemnou regulací pro nastavení přesné hodnoty,
  • 32 MIPS,
  • světelná signalizace stavu napájení,
  • akustická a světelná signalizace chodu jádra,
  • světelná signalizace komunikace UART,
  • světelná signalizace komunikace jednotlivých SPI linek,
  • světelná signalizace expanzního slotu,
  • manuální přepínač směrů komunikace pro UART,
  • USB konektor pro programování paměti jádra,
  • UART konektor pro datovou komunikaci s uživatelským rozhraním,
  • 4 otvory spojené se stíněním pro pevnou instalaci PAC-X,
  • vodě odolný průhledný kryt s IP67,
  • 3 konektory DKE-CON pro připojení rozšiřujících modulů.
TABULKA TECHNICKÝCH SPECIFIKACÍ
Označení (obchodní/typové) Development Kit Evolution - PAC - Xmega / PAC-X-v4
Výrobce prokyber s.r.o.
PARAMETR HODNOTA PARAMETRU
MCU ATXmega128A1-U
Napájecí napětí 12 V AC/DC
Napájení záložní Li-Ion akumulátor
Maximální vstupní proud mA
Minimální klidový proud uA
Komunikační rozhraní 1x USB
1x Wi-Fi
2x SPI
2x TWI/I2C
2x OWI
6x ADC
6x DIO
OS AMMI + AHMI
Hmotnost 100 g
Konfigurace HW PAC-X_ver.4
CORE-X

3. Popis modulu

3.1 Napájecí konektor a blok napájení

Blok napájení (Obr.3.) umožňuje přivedení střídavého nebo stejnosměrného napětí v rozsahu 6 až 12 V stejnosměrného nebo střídavého proudu. Napájení je dimenzováno na proudy do 5 A, čemuž by měl být přizpůsoben napájecí zdroj. Blok napájení má instalovaný EMI filtr a ochranný varistor.


Obr.3.1.1 Model bloku napájení (barvy a vzhled komponent se může lišit)

Napájecí napětí obvodu je usměrněno dvoucestným usměrňovačem, filtrováno pro snížení zvlnění a měničem buck DC/DC (ST MICROELECTRONICS ST1S10) sníženo na 5,5 V, dále jen Vpower. Vpower je připojeno k obvodům managementu akumulátoru a k obvodům lineárního stabilizátoru který napětí upraví na 3,3 V (Vdata). Hodnotu napětí Vpower je možné možné přesně nastavit v rozsahu ±250 mV. Vdata je vedeno na 2 konektory DKE-SERIAL, napájí CORE-X a DKE-WIFI. Napětí Vdata je chráněno elektronickou pojistkou proti zkratu/nadproudu (max. 1 A) a proti přehřátí (max. 3 W).

Na níže uvedeném schématu napájecí svorkovnice je pod zkratkou J1 polyamidová svorkovnice se 3 pružinovými svorkami (fosforový bronz) s tlačítkem. Maximální průřez připojitelného vodiče je 1,5 mm2. Svorky 2 a 3 jsou svorky AC a slouží pro připojení napájecího zdroje. Svorka 1, v modelu GND, je propojená s rozlitou vrstvou mědi a označenými montážními otvory. Země napájecí i datové jsou plovoucí, v případě nepřipojeného vodiče do GND.


Obr.3.1.2 Schéma připojení svorkovnice v bloku napájení

Zelená CHG_STAT svítí v případě, že je aktivní Vpower napětí, usměrňovací můstek je v pořádku, napájecí vodiče jsou správně připojeny, a napájecí zdroj vyhovuje připojené zátěži. Zhasnutá CHG_STAT může znamenat chybu na vedení nebo v napájecím zdroji. Pokud CHG_STAT bliká, může to znamenat přetížený napájecí zdroj. V tomto případě použijte silnější napájecí zdroj (má více VA, větší výkon, větší proud sekundární větve).

Propojka 12/5 je určena k přemostění vstupního DC/DC měniče, usměrňovacího můstku a ochranných obvodů. POZOR při překročení vstupního napětí 6 V DC a zkratované propojce 12/5 dojde k zničení elektroniky.

Vstupní napětí je měřeno 12 bit. ADC převodníkem na kanálu PA3 a je označeno makrem IN_VOLTAGE.

Technické parametry:
Maximální vstupní napětí AC AC 12 V AC nebo 15 V DC
Maximální vstupní napětí AC GND 6 V DC


3.2 Konektor akumulátoru

K PAC-X je možné připojit Li-Ion nebo LI-Pol akumulátor (3,7 V Vaccu ) na konektor ACCU umístěný na zadní straně DPS. O řízení nabíjení se stará kontrolér MCP73833. Nabíjecí proud je přednastaven na 1 A a lze ho přenastavit v rozmezí 100 mA až 1,2 A změnou hodnoty rezistoru R8. Při nabíjení svítí červená LED dioda. Při ukončení nabíjení se rozsvítí zelená LED dioda. MCU monitoruje stav akumulátoru pomocí ADC na PA4 makro BATT_STAT.


Obr.3.2.1 Model bloku připojení akumulátoru (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)

Na akumulátoru je měřeno napětí pomocí ADC na PA2 makro BATT_V. Akumulátor je jednosměrně připojen k Vpower. Pokud je Vpower nižší než Vaccu napájí akumulátor 3,3V stabilizátor Vdata. Akumulátor je při vybití nebo zkratu odpojen MOSFET tranzistorem. Akumulátor se vybíjí na napětí 2.8 V. Po připojení napájecího napětí je akumulátor ihned nabíjen a MOSFET resetován. Pokud je vyměněn akumulátor, je nutné stisknout tlačítko POWER ON na zadní straně DPS u konektoru ACCU který taktéž resetuje MOSFET.


3.3 Patice DKE-CORE pro připojení MCU

Sada 3 hřebínkových konektorů s 28 piny (rozteč 1,27 mm) pro připojení DKE-CORE modulu - řídicího mikropočítače. V případě konfigurace PAC-X je do patice zasunut modul DKE-CORE-X s mikrokontrolérem ATXMEGA 128A1-U. Modul obsahuje programovatelnou bílou LED (CORE_STAT) signalizující stav PAC-X.


Obr.3.3.1 Model bloku konektorů DKE-CORE (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)

Bílá CORE_STAT signalizace svítí v případě, že je aktivní Vdata napětí, DC/DC měnič funguje, CHG_STAT svítí a mikropočítač zavedl program. Zhasnutá CORE_STAT a CHG_STAT představuje stejný problém popisovaný v kapitole 3.1. Pokud CORE_STAT bliká (lehce a rychle probliknout) a CHG_STAT svítí, může to znamenat:
  • přetížený DC/DC měnič (odpojte některá připojená zařízení a moduly DKE z rozšiřujících portů)
  • aktivní zkratová pojistka DC/DC měniče (postupně odebírejte přídavná zařízení a moduly DKE, dokud chyba nezmizí)

3.4 Patice EXP44

44 pinová patice EXP44 je použita připojení DKE-WIFI, DKE-BT, DKE-AHRS, DKE-IQRF modulů. EXP44 má v PAC-X připojenu 1 SPI linku, jednu UART linku, stavové linky MODE, DATA, TRANSMIT, RECEIVE, řídicí signály reset, boot, function. UART linka je rozšířena o přepínač v podobě 4 pinů s propojkami, které umožňují prohodit Tx a Rx vodiče. Tohoto přepínače se dá použít pro konfiguraci DKE-WIFI skrze UART.

  • Bílá signální DATA_LED indikuje datový nebo ovládací mód připojeného modulu, svítí v případě datového módu.
  • Bílá signální ENABLE_LED indikuje stav připojeného modulu; v případě Wi-Fi svítí, pokud je Wi-Fi asociována.
  • Bílá signální TRANSMIT_LED svítí/bliká v případě, že připojený modul posílá data jádru PAC-X.
  • Bílá signální RECEIVE_LED svítí/bliká v případě, že jádro PAC-X posílá data do připojeného modulu.


Obr.3.4.1 Model bloku EXP44 (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


3.5 Konektor USB & UART

Kombinace mini USB a IDC 10 konektorů USARTEM (TX RX XCKO) a USB (D+ a D-) které jsou ochráněny ESD ochranou s nízkou kapacitou svodu.

10 žilový konektor v provedení IDC zásuvky (male), kompatibilní se standardní 16 žilovou IDC zástrčkou (female).


Obr.3.5.1 Model bloku UART konektoru (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


3.6 Konektory DKE-SPI

Dva 20 pinové konektory v provedení IDC zásuvky (male), kompatibilní se standardní 20 pinovou IDC zástrčkou (female). Konektor obsahuje tři typy sériové komunikace (TWI, USART a SPI), má červenou LED pro indikaci resetu na připojených rozšiřujících modulech a bílou LED pro indikaci volání u připojených rozšiřujících modulů.

V obrázku níže jsou 2 signální LED. LED blíže kraji konektoru je RESET_LED a má červenou barvu. LED blíže nápisu je SELECT_LED a má bílou barvu. RESET_LED svítí pokud je aktivní resetovací signál, který přeruší činnost připojeného zařízení, nebo umožní přehrávání FW připojeného zařízení. Červená barva tedy nemusí představovat problém ale určitě představuje nestandardní situaci SPI portu. SELECT_LED svítí v případě, že je aktivní komunikace na SPI portu. Bílá barva zastupuje běžnou komunikační činnost.


Obr.3.6.1 Model 1 ze 3 SPI konektorů (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


3.7 Konektory DKE-HMMI

Jedná se o konektor (IDC 14) který slouží pro připojení displeje a libovolné ovlídací periferie (5V, GND, VEE, SCK, RS, CSB, MOSI, regulace jasu, 2x ADC na joystick, 2X digital I/O).


Obr.3.7.1 Model konektoru HMI (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


3.8 Tlačítka


Obr.3.8.1 Model bloku tlačítek (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


3.9 SD karta DKE-SDC

konektor pro vložení MICRO_sd karty karta je připojena na svém vlastním portu, pro dosažení vysokých přenosových rychlostí a vysoké spolehlivosti


3.10 Konektor ADC rozhraní DKE-ADC

DKE-ANALOG INTERFACE je konektor (IDC 20) který obsahuje 6x 12 bit ADC převodník. Konektor lze použít i pro připojení klávesnice, nebo inkrementálních senzorů protože na něm lze číst 8 přerušení.


Obr.3.10.1 Model ADC konektoru (barvy a vzhled komponent se mohou lišit)


4. Softwarová specifikace

Základní, výrobcem instalovaná aplikace je AMMI.

Uživatel modulu může přeprogramovat jádro PAC-X tedy nahradit AMMI firmware (FW) svojí aplikací. Tohoto je běžně používáno například při výuce programování na středních či vysokých školách.

Pro přehrání FW je nutné propojit počítač (PC) a PAC-X modul. Propojení se provede USB-A / USB-miniB kabelem. Na straně PC je USB-A protokol 2.0 a vyšší a na straně PAC-X je USB-miniB s označením FLASH USB (PAC-X). Na straně PC musí být nainstalován software pro práci s Microchip AVR AT90USB162 mikropočítačem. Vhodný SW a postup nahrání kódu je na výukových stránkách a na stejném portálu je úvod do programování AVR.


5. Průvodce instalací, používáním a údržbou PAC-X


6. Konfigurace PAC-X modulu

Označení FW Krytí
DKE-PAC-X ne -
DKE-PAC-X-EWB ne EWB 80x130x35
DKE-PAC-X-AMMI AMMI_v3 -
DKE-PAC-X-AMMI-EWB AMMI_v3 EWB 80x130x35

7. Cena, jakost a dodací termín

Objednací číslo Název Záruka Dodání DPH CZK/kus bez DPH CZK s DPH
DKE-PAC-X PAC - Xmega 24 měsíců 2 týdny 21 4131 4999
DKE-PAC-X PAC - Xmega + Wi-Fi 24 měsíců 2 týdny 21 4600 5566

Po dobu 24 měsíců garantujeme jakost produktu, tedy stálý stupeň plnění potřeb nebo očekávání, které jsou závazné, obecně se předpokládají nebo jsou jinak stanoveny. Jakost je kontrolována při převzetí produktu a na požádání zákazníka na provozovně prodávajícího.

Produkt dodáme do 2 týdnů od data závazné objednávky. Produkt je možné konfigurovat a upravit jej podle potřeb zákazníka. Konkrétní úpravy a kvality musí být předem projednány.

Cena produktu se může měnit v závislosti na objednaném množství, nebo v závislosti na požadovaných úpravách.


8. Vývojové informace

Vývojové informace jsou určeny pro vývojáře a smluvní partnery.

  1. Aktuální hlavní vývojová verze: dke-4.x
  2. Developments Issue: #1191

9. Přílohy