Moduł wejść i wyjść na USB - osiem linii sterowanych z komputera

AVT MOD06 to moduł wejść i wyjść z ośmioma liniami cyfrowymi, obsługiwany z komputera przez port USB. Każdą linię ustawia się osobno: jako wejście odczytuje stan styku, jako wyjście podaje napięcie sterujące. Podział na wejścia i wyjścia nie jest więc ustalony na stałe, tylko dopasowywany do zadania.

Moduł pracuje w obudowie, a przewody dołącza się do złącz śrubowych. Kanały opisano na panelu od CH1 do CH8 i każdy ma własną diodę pokazującą stan linii; osobna dioda RUN sygnalizuje pracę układu. Do komputera prowadzi gniazdo USB typu B, przewód jest w zestawie.

Specyfikacja techniczna

• liczba linii: 8 cyfrowych, każda programowana jako wejście lub wyjście
• złącza sygnałowe: 2 listwy śrubowe po 8 pozycji
• sygnalizacja: dioda stanu przy każdym kanale CH1 do CH8, dioda RUN
• interfejs: USB typu B, wirtualny port COM
• parametry transmisji: 19200 bit/s, 8 bitów danych, 1 bit stopu, bez kontroli parzystości
• sterowanie: polecenia tekstowe ASCII, znak Esc na początku i Enter na końcu
• linia jako wyjście: prąd do 20 mA (0,02 A)
• linia jako wejście: stan niski domyślny, podciągnięcie do masy przez rezystor 10 kΩ
• maksymalna częstotliwość zmian stanu portu: 3 do 5 razy na sekundę
• aplikacja dla Windows: wymaga pakietu .NET Framework 3.5 lub nowszego
• systemy: Windows, macOS, Linux, RPi i inne
• zasilanie: z portu USB, bez osobnego zasilacza

W zestawie

• moduł AVT MOD06
• przewód USB A-B

Co podłącza się do wejść i wyjść

Do linii wejściowej dołącza się dowolny styk bezpotencjałowy: przycisk, wyłącznik krańcowy maszyny, czujnik otwarcia drzwi, styk pomocniczy stycznika. Komputer odczytuje wtedy stan ośmiu punktów naraz i może go zapisywać.

Linia wyjściowa podaje napięcie sterujące. Bezpośrednio zaświeci diodę sygnalizacyjną. Przez tranzystor bipolarny albo MOSFET załączy przekaźnik, czyli obwód o innym napięciu i prądzie niż port USB. Przez transoptor lub triak zadziała tam, gdzie obwód sterowany ma być odseparowany od komputera.

Granicą jest 20 mA na linię i to ona decyduje, czy potrzebny jest dodatkowy stopień wykonawczy. Dioda sygnalizacyjna zmieści się bezpośrednio, cewka przekaźnika już nie. Schematy dołączenia wszystkich wymienionych elementów dostępne są w dokumentacji.

Sterowanie z własnego programu

Z punktu widzenia oprogramowania moduł zachowuje się jak klasyczny port szeregowy, mimo że fizycznie pracuje na USB. Do integracji wystarcza więc obsługa transmisji szeregowej, bez znajomości protokołu USB i bez pisania sterownika. Zestaw poleceń obejmuje:

• odczyt stanu wszystkich linii naraz
• odczyt pojedynczego wejścia
• ustawianie stanów wyjść
• zmianę kierunku pracy wybranej linii
• automatyczne zgłaszanie zmiany stanu wejść

Ostatnia funkcja odciąża program od ciągłego odpytywania. Zmiana stanu odsyłana jest dwukrotnie, w odstępie około 0,2 sekundy, co odsiewa drgania styków; niezależnie od tego stan portu wysyłany jest cyklicznie co około sekundę.

Stąd bierze się granica 3 do 5 zmian stanu na sekundę i wynika z niej ważne ograniczenie: moduł IN/OUT obsługuje sygnały wolnozmienne, a nie szybkie zliczanie impulsów. Do pomiaru obrotów, odczytu enkodera czy zliczania przepływomierza trzeba sięgnąć po inne rozwiązanie.

Co trzeba zrobić samodzielnie

Moduł jest zlutowany i uruchomiony fabrycznie, ale nie jest urządzeniem gotowym do pracy po wyjęciu z pudełka. Sam z siebie niczego nie załącza i nie odczytuje - wykonuje polecenia wysyłane z komputera.

Do uruchomienia potrzebne są trzy rzeczy. Sterownik wirtualnego portu COM, instalowany raz. Doprowadzenie przewodów do złącz śrubowych i dołączenie ich do własnego obwodu, razem ze stopniem wykonawczym, jeśli obciążenie przekracza 20 mA. Oraz oprogramowanie: dołączona aplikacja dla Windows wystarcza do ręcznego przełączania i odczytu, a praca bez udziału człowieka wymaga własnego programu wysyłającego polecenia ASCII.

Jeżeli budujesz coś własnego i brakuje Ci połączenia między komputerem a obwodem, moduł tę lukę zamyka.

Najnowszą wersję sterowników udostępnia producent układu FT232: ftdichip.com/drivers/vcp-drivers/ (przekierowanie na stronę zewnętrzną)