power extender

Extender de potência

Hardware e software para uma extensão de potência e IO PCB com monitoramento atual e interface i2C.

Este projeto foi generosamente suportado pelo PCBway. Leia mais sobre este projeto e também minha revisão da fabricação no meu blog: Design e Assembléia de um Relé I2C PCB

Uso

Use o KICAD com minha biblioteca CustomComponents para visualizar e editar o projeto de hardware ou baixar os arquivos de fabricação para PCB e/ou fabricação de PCBA. Eu usei o Kibom para gerar o BOM. Você também pode baixar os esquemas completos como PDF.

Consulte a documentação da Biblioteca Arduino para uso com a estrutura Arduino. A biblioteca também está disponível no Platformio. Use o código do Visual Studio e o plug -in da plataforma para editar a biblioteca e os testes Arduino.

Consulte a documentação da biblioteca Raspberry Pi para uso com a estrutura smbus Raspberry Pi Python 3.

Recursos e especificações

• Entrada de energia via pinos 5V e 3V3
  • Min. 250mA @ 5V para atuar todos os quatro relés simultaneamente
  • Menos de 30mA @ 5V em espera de espera
  • O nível de tensão 3V3 é necessário apenas para a mudança de nível I2C se o nível do sinal I2C for 3.3V em vez de 5V
• I2C Bus para conexão com um mestre i2c via jst cabeçalho RPI
  • Passagem do barramento i2C via JST PASS de cabeçalho
  • Resistores de pullup internos
  • Mudança de nível 3.3V - 5V Bus tolerante
• Quatro relés magnéticos SRD-05VDC-SL-C de três leades ( NC - COM - NO )
  • Cada um possui um CC6902SO-10A de corrente indutiva de medição IC conectada ao longo COM
  • Circuito de motorista isolado galvanicamente
  • Proteção do diodo Flyback
  • O LED de status vermelho indica COM - NO atuação
  • 2oz rastreios de cobre de espessura permitem altas correntes
  • O moinho de isolamento reduz o risco de curvatura em ambientes úmidos
  • Potência máxima: 10A, 250VAC, 110VDC
  • Classificação de carga de contato: resistivo 7A @ 28VDC , 10A @ 125VAC , 7A @ 240VAC , indutivo 3A @ 120VAC , 3A @ 28VDC
• Um PCA9557 Porta GPIO de 8 canais (endereço I2C: 0x18 ), nível lógico 0V | 5V
  • Canais GPIO 0Z - 3 conectados ao JST Cabeçalho DIGITAL
  • Os relés estão conectados aos canais GPIO 4 - 7
  • Corrente máxima (exceto canal 0Z ): pia 25mA , fonte 20mA por canal, máx. Total: Sia 100mA , fonte 85mA
  • O canal 0Z é de alta impedância e Drain aberto (consulte a folha de dados para obter detalhes)
• Dois portas ADC de 16 bits ADS1115 de 4 canais, faixa de tensão 0V - 5V
  • Todos os quatro pinos do ADC 1 conectados à medição de corrente CICs (endereço i2c: 0x48 )
  • Todos os quatro pinos do ADC 2 conectados ao JST cabeçalho ANALOG (endereço I2C: 0x49 )
  • Taxa de amostragem configurável e amplificador de ganho
  • Máx. Corrente de entrada contínua de 10mA

Para especificações e classificações adicionais, todas as folhas de dados podem ser encontradas neste repositório.

Calibração do sensor

Devido à natureza inerente dos relés magnéticos, os ICs de medição de corrente indutiva e também os ADCs experimentam um deslocamento de medição enquanto os relés são energizados. Recomenda -se medir a carga real a uma distância da placa, a fim de obter valores de referência. Esses valores de referência devem ser usados para calcular um deslocamento ou função para cada canal e a quantidade de relés energizados.

Para nenhuma carga (flutuante) usando um Arduino UNO, o deslocamento máximo de medição absoluta foi encontrado como se segue.

Quantidade de relés energizados	Deslocamento em canal energizado	Deslocamento no canal desativado
0	0.05A	0.05A
1	1A	0.7A
2	1.5A	1.3A
3	2A	1.8A
4	2.4A	N / D

Observe que essas compensações dependem de fatores de carga e ambientais.

Detalhes da PCB

17 peças exclusivas , 60 peças SMT , 12 peças em um PCB 90mm x 71mm com acabamento de cobre 2oz .

Custo do componente por placa: cerca de $25 (ignorando o frete, descontos em massa e alterações no preço ao longo do tempo).

Bom

Item #	Designador	Quantidade	Fabricante	Parte do fabricante #	Descrição / valor	Distribuidor	Parte do distribuidor #	Pacote / pegada	Tipo	Notas
1	C11, C21, C31, C41	4	Qualquer	TBD	CAP CER 100PF MAX. 5% min. 10V 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
2	C1, C2, C12, C22, C32, C42	6	Qualquer	TBD	CAP CER 100NF MAX. 5% min. 10V 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
3	D12, D22, D32, D42	4	Shikues	1N4007F	Diodo 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	Qualquer	TBD	Conn JST-XH Pitch-2,50mm Male vertical de 5 pinos	Qualquer	TBD	Através do buraco	PTh
6	J11, J21, J31, J41	4	Ningbo Kangnex Elec	WJ128V-5.0-3P	Conn Pitch Terminal de parafuso-5,0mm 3 pinos 20A	LCSC	C8270	Através do buraco	PTh
7	K11, K21, K31, K41	4	Relé de Ningbo Songle	SRD-05VDC-SL-C	Relé selado sensível 5v 10a	LCSC	C35449	Através do buraco	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	Qualquer	TBD	Res 100 ohm máx. 1% min. 1/8W 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
11	R11, R12, R21, R22, R31, R32, R41, R42	8	Qualquer	TBD	Res 200 ohm máx. 1% min. 1/8W 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
12	R1, R13, R23, R33, R43	5	Qualquer	TBD	Res 1k ohm max. 1% min. 1/8W 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
13	R2, R3, R4, R5, R15, R25, R35, R45	8	Qualquer	TBD	Res 10k ohm máx. 1% min. 1/8W 0805 SMD	Qualquer	TBD	SMD 0805	Smd
14	U1, U3	2	Texas Instruments	ADS1115IDGSR	IC I2C 4 CH ADC VSSOP-10	LCSC	C37593	VSSOP-10	Smd
15	U12, U22, U32, U42	4	Chip cruzado	CC6902SO-10A	Sensor de corrente IC 5V 10A SOP-8	LCSC	C350865	SOP-8	Smd
16	U11, U21, U31, U41	4	Microeletrônicos nítidos	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