power extender

Power Extender

Perangkat keras dan perangkat lunak untuk PCB Power dan IO Extension dengan pemantauan saat ini dan antarmuka I2C.

Proyek ini telah didukung dengan murah hati oleh PCBWay. Baca lebih lanjut tentang proyek ini dan juga ulasan saya tentang manufaktur di blog saya: Desain dan perakitan PCB Relay I2C

Penggunaan

Gunakan KICAD dengan Pustaka Kustom Kustom saya untuk melihat dan mengedit proyek perangkat keras, atau mengunduh file fabrikasi untuk PCB dan/atau PCBA Manufacturing. Saya menggunakan Kibom untuk menghasilkan BOM. Anda juga dapat mengunduh skema lengkap sebagai PDF.

Lihat dokumentasi perpustakaan Arduino untuk penggunaan dengan kerangka kerja Arduino. Perpustakaan juga tersedia di PlatformIO. Gunakan kode Visual Studio dan plugin PlatformIO untuk mengedit perpustakaan dan pengujian Arduino.

Lihat dokumentasi Perpustakaan Raspberry Pi untuk digunakan dengan Raspberry Pi Python 3 smbus Framework.

Fitur dan spesifikasi

• Input daya melalui pin 5V dan 3V3
  • Min. 250mA @ 5V untuk menggerakkan keempat relay secara bersamaan
  • Kurang dari 30mA @ 5V Standby Current
  • Level tegangan 3V3 hanya diperlukan untuk pemindahan level I2C jika level sinyal I2C 3.3V bukannya 5V
• Bus I2C untuk koneksi ke master I2C melalui JST Header RPI
  • Passhrough Bus I2C Via JST Header PASS
  • Resistor pullup internal
  • Bus toleran 3.3V - 5V level
• Empat relay magnetik SRD-05VDC-SL-C ( NC - COM - NO )
  • Masing-masing memiliki arus induktif CC6902SO-10A yang mengukur IC yang terhubung di seluruh COM
  • Sirkuit driver yang diisolasi secara galvanis menggunakan optocoupler
  • Perlindungan Dioda Flyback
  • LED status merah menunjukkan COM - NO aktuasi
  • Jejak tembaga 2oz tebal memungkinkan arus tinggi
  • Penggilingan isolasi mengurangi risiko korslet di lingkungan yang lembab
  • Daya maksimum: 10A, 250VAC, 110VDC
  • Peringkat Load Kontak: Resistif 7A @ 28VDC , 10A @ 125VAC , 7A @ 240VAC , induktif 3A @ 120VAC , 3A @ 28VDC
• Satu port PCA9557 8-channel GPIO (Alamat I2C: 0x18 ), Level Level 0V | 5V
  • Saluran GPIO 0Z - 3 Terhubung ke JST Header DIGITAL
  • Relai terhubung ke saluran GPIO 4 - 7
  • Arus maksimum (kecuali saluran 0Z ): 25mA wastafel, sumber 20mA per saluran, maks. Total: 100mA wastafel, sumber 85mA
  • Saluran 0Z adalah impedansi tinggi dan drain terbuka (lihat DataSheet untuk detailnya)
• Dua ADS1115 4-channel 16-bit ADC port, rentang tegangan 0V - 5V
  • Keempat pin ADC 1 yang terhubung ke IC pengukur saat ini (Alamat I2C: 0x48 )
  • Keempat pin ADC 2 yang terhubung ke JST Header ANALOG (Alamat I2C: 0x49 )
  • Laju sampel yang dapat dikonfigurasi dan penguat gain
  • Max. 10mA arus input kontinu

Untuk spesifikasi dan peringkat lebih lanjut, semua lembar data dapat ditemukan di repositori ini.

Kalibrasi Sensor

Karena sifat inheren relay magnetik, IC pengukuran arus induktif dan juga ADC mengalami pengukuran offset sementara relay diberi energi. Disarankan untuk mengukur beban aktual pada jarak dari papan, untuk mendapatkan nilai referensi. Nilai -nilai referensi ini kemudian harus digunakan untuk menghitung offset atau fungsi untuk setiap saluran dan jumlah relay yang berenergi.

Untuk no load (mengambang) menggunakan Arduino UNO, offset pengukuran absolut maksimum ditemukan sekitar sebagai berikut.

Jumlah relay yang berenergi	Offset di Saluran Berenergi	Offset di saluran dinonaktifkan
0	0.05A	0.05A
1	1A	0.7A
2	1.5A	1.3A
3	2A	1.8A
4	2.4A	N / a

Harap dicatat bahwa offset ini tergantung pada faktor beban dan lingkungan.

Detail PCB

17 bagian unik , 60 bagian SMT , bagian 12 tht pada PCB 90mm x 71mm dua sisi dengan lapisan tembaga 2oz .

Biaya Komponen per Dewan: Sekitar $25 (mengabaikan pengiriman, diskon curah dan perubahan harga dari waktu ke waktu).

Bom

Item #	Penunjuk	Kuantitas	Pabrikan	Bagian Produsen #	Deskripsi / nilai	Distributor	Bagian Distributor #	Paket / Jejak	Jenis	Catatan
1	C11, C21, C31, C41	4	Setiap	Tbd	Cap cer 100pf maks. 5% menit. 10V 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
2	C1, C2, C12, C22, C32, C42	6	Setiap	Tbd	Cap Cer 100nf Max. 5% menit. 10V 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
3	D12, D22, D32, D42	4	Shikues	1N4007F	Dioda 1N4007 SMAF	LCSC	C110856	SMAF	Smd
4	D11, D21, D31, D41	4	Everlight Elec	17-21Surc/S530-A3/TR8	LED Red 2V 0805 SMD	LCSC	C72037	SMD 0805	Smd
5	J1, J2, J3, J4	4	Setiap	Tbd	Conn JST-XH Pitch-2.50mm vertikal jantan 5 pin	Setiap	Tbd	Melalui lubang	PTH
6	J11, J21, J31, J41	4	Ningbo Kangnex Elec	WJ128V-5.0-3p	Conn Screw Terminal Pitch-5.0mm 3 pin 20a	LCSC	C8270	Melalui lubang	PTH
7	K11, K21, K31, K41	4	Ningbo Songle Relay	SRD-05VDC-SL-C	Relay disegel sensitif 5V 10a	LCSC	C35449	Melalui lubang	PTH
8	Q1, Q2	2	Shikues	BSS138	MOSFET N-CH SOT-23-3	LCSC	C112239	SOT-23-3	Smd
9	Q11, Q21, Q31, Q41	4	Nexperia	PMBT3904.215	BJT NPN SOT-23-3	LCSC	C8667	SOT-23-3	Smd
10	R14, R24, R34, R44	4	Setiap	Tbd	Res 100 ohm max. 1% menit. 1/8W 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
11	R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41, R42	8	Setiap	Tbd	Res 200 ohm max. 1% menit. 1/8W 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
12	R1, R13, R23, R33, R43	5	Setiap	Tbd	Res 1k ohm max. 1% menit. 1/8W 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
13	R2, R3, R4, R5, R15, R25, R35, R45	8	Setiap	Tbd	Res 10k ohm maks. 1% menit. 1/8W 0805 SMD	Setiap	Tbd	SMD 0805	Smd
14	U1, u3	2	Instrumen Texas	ADS1115IDGSR	IC I2C 4 CH ADC VSSOP-10	LCSC	C37593	VSSOP-10	Smd
15	U12, U22, U32, U42	4	Cross Chip	CC6902SO-10A	IC Sensor Arus 5V 10A SOP-8	LCSC	C350865	SOP-8	Smd
16	U11, u21, u31, u41	4	Mikroelektronik yang tajam	PC817X2CSP9F	IC Optocoupler SMD-4	LCSC	C66405	SMD-4	Smd
17	U2	1	NXP Semicon	PCA9557PW, 118	IC I2C 8 CH IO Expander TSSOP-16	LCSC	C141380	TSSOP-16	Smd