Релейний модуль з керуванням через Ethernet, USB і (несподівано) RS485

Сьогодні в мене огляд загалом цікавого й корисного пристрою, якби не кілька «але», які трохи зіпсували загальне враження від і без того непоганої залізяки.
Йтиметься про восьмиканальний релейний модуль із можливістю віддаленого керування через Ethernet.


Усе почалося з того, що магазин DFrobot запропонував мені написати огляд одного з їхніх товарів на мій вибір. Я обрав те, що, на мою думку, справді може стати в пригоді. Товарів на вибір було чимало, але більшість із них багатьом добре відома й особливого інтересу не становить. До того ж значна частина товарів не зовсім відповідає моєму профілю, адже потребує навичок програмування, яких у мене немає.

Отже, я отримав цілком симпатичну чорну коробочку, у якій лежав увесь комплект. Вигляд дуже презентабельний.


До комплекту входять:
1. Контролер RLY-8
2. Блок живлення
3. USB-кабель
4. Ethernet-патчкорд.


1, 2. Ethernet- і USB-кабелі нічим особливим не вирізняються, хіба що USB-кабель правильного типу — такий часто використовують для підключення принтерів.
3, 4. Блок живлення на 7.5 Вольта, 1 Ампер, вилка з плоскими штирями, стандартний вихідний роз'єм 5.5/2.1



Оскільки комплектація навряд чи когось особливо цікавить, перейду до контролера.
Інформація зі сторінки магазину:
MCU: STM32
Зовнішнє живлення: 7~23V DC
Живлення PoE: 44~57V DC
Максимальний струм комутації виходів: 277 AC-10A/125VAC-12A
Кількість реле: 8
Конфігурація мережі: DHCP/Static IP Address
Способи керування: Ethernet/USB
IP-адреса за замовчуванням: 192.168.1.10 (Port:2000)
Робоча температура: -30~85℃
Розмір: 145mm * 90mm * 40mm
Вага: 530g


Ширина модуля становить 145мм, що відповідає 8.5 юніта, якщо перерахувати на розміри модульного електрообладнання.


Для монтажу на DIN-рейку ззаду передбачено два фіксатори. Усе було б добре, але фіксатори дуже тугі: встановити модуль нескладно, а от зняти його буде значно важче.


За висотою пристрій помітно нижчий за стандартне модульне обладнання, тому в електрощитку сховається глибоко всередині. На фото — порівняння зі стандартним диференційним автоматом Schneider.


Усі роз'єми для підключення живлення та комутованих пристроїв винесено на довгі торці корпусу. Відзначу якісні силові клемники правильної конструкції, так званого «ліфтового» типу, де провід затискається П-подібним механізмом.


На верхній частині корпусу зазначено призначення кожного роз'єму, тут же розташовані індикатори ввімкнення кожного реле та подачі живлення.
Крім того, є світлодіод SYS і поруч отвір для кнопки скидання до заводських налаштувань.
На жаль, пристрій не показує інформацію про свій поточний стан: є лише індикація спрацьовування реле, але якщо реле не ввімкнені, можна дізнатися тільки про наявність живлення. За логікою, за це має відповідати світлодіод SYS, але я не впевнений.


Живлення можна подавати через три входи:
1. Ethernet, через PoE.
2. Роз'єм живлення, від 7 до 23 Вольт. Дивно, що не зробили 24 Вольта — це промисловий стандарт для подібних пристроїв.
3. USB.

Керувати пристроєм можна через Ethernet або USB, у будь-якому поєднанні з варіантами живлення.


Є дві версії цього пристрою:
1. Ethernet+USB — посилання, ціна $59.50
2. Ethernet+RS485 — посилання, ціна $79.90

В огляді показано перший варіант, і, чесно кажучи, я просто не розумію, за що просять додаткові 20 доларів.


Крім того, є варіант із керуванням лише через Ethernet і без корпусу — посилання, ціна $83.00


І ще два варіанти без корпусу:
1. USB+зовнішнє живлення — посилання, ціна $77.50
2. Керування та живлення через USB, посилання. ціна $83.00

І знову мені незрозумілий принцип ціноутворення, адже, на мій погляд, усі ці пристрої майже нічим не відрізняються один від одного, але водночас той, який я оглядаю, коштує значно дешевше.


Гаразд, подивімося, що всередині. Для цього викручуємо чотири гвинти, які тримають кришку.


А ось тут розробникам одночасно і плюс, і мінус.
Плюс — використано гвинти, а не саморізи.
Мінус — гвинти звичайні, тому, якщо перевернути кришку, вони випадуть. Особливо «приємно», коли це станеться під час монтажу в щитку.


Перше враження від плати — гарно.


Схоже, розроблення плати й пристрою загалом замовив магазин, а не просто перепродає їх, адже на платі є назва магазину.


Перетворювач живлення PoE, є гальванічна розв’язка, а також діодні мости для захисту від переполюсування і невеликий дросель для зменшення завад.


Перетворювач побудований на базі ШІМ-контролера MP6001, заявлена потужність — до 12.5-15 Вт.


Стабілізатор живлення від окремого входу використовує ШІМ-контролер MP2307 тієї самої фірми, що й у перетворювачі PoE.
Наскільки я можу судити, усі три джерела живлення (PoE, окремий роз’єм і USB) забезпечують напругу 5 В, причому в лінії 5 В є запобіжник, який насамперед захищає лінію живлення USB.


Вище я скаржився, що вхідна напруга — максимум 23 В. На жаль, це справді так, і це обмеження ШІМ-контролера.


За підключення через Ethernet відповідає контролер DP83848VV.




За все інше відповідає мікроконтролер STM32F107RCT6 від STMicroelectronics. Це 32-бітний мікроконтролер на ядрі ARM Cortex-M3, що працює на частоті 72МГц. Якось навіть замислився: ще відносно недавно (за моїми мірками) комп’ютери мали слабші процесори.




Для комутації навантажень використано реле виробництва Hongfa — HF3FA з напругою обмотки 5 В.


Максимальний струм контактів, що замикаються, — 10 А, тих, що розмикаються, — 5 А.


А наявність цієї мікросхеми стала для мене певною несподіванкою. Річ у тім, що це TP75176E — приймально-передавач інтерфейсу RS485, який у цій версії пристрою просто не заявлений.
Поруч розташований роз’єм для внутрішньосхемного програмування (наскільки я розумію).


Судячи з даташита, встановлено доволі непоганий приймально-передавач.


Та й це ще не все: його виходи розведені на контакти під USB-роз’ємом. Тобто плати не лише універсальні щодо конфігурації підключення, а й відрізняються тільки тим, який роз’єм припаяно. Фактично можна випаяти USB-роз’єм, припаяти звичайний і отримати порт RS485. Крім того, навіть на кришці пристроїв немає маркування USB або RS485, тобто й тут універсальність. Тоді, власне, питання: за що беруть 20 доларів під час купівлі версії контролера RS485?
Хоча це ще не все: виявилося, що на платі є не лише мікросхема приймально-передавача — усе ще й працює. Спеціально перевірив із конвертером USB-RS485.


Раз уже перевернув плату, згадаю ще про один недолік. Якщо, дивлячись згори, я порадів акуратному складанню, то, поглянувши знизу, відчув, як у мене волосся стало дибки...


Тут не просто не змитий флюс — його буквально гори. Таке враження, що паяли звичайною каніфоллю, причому у великій кількості. За такі речі треба бити по руках тим самим паяльником, яким паяли всі ці роз’єми й клемники.


Закінчимо з оглядом і перейдемо до програмної частини.
Під час підключення через USB драйвер встановився сам, але про всяк випадок посилання на нього є на сторінці магазину.


Після цього запускаємо застосунок, який також можна завантажити зі сторінки товару, хоча насправді посилання перенаправляє ще на кілька сторінок, але все завантажується без проблем.
Єдина складність: на моєму основному комп’ютері під керуванням він7 запуск ПЗ триває близько хвилини! При цьому на планшеті з він8 запуск відбувається майже миттєво.


Після цього натискаємо кнопку Com Control і отримуємо доступ до головного вікна програми, де можна вибрати потрібний COM-порт (його номер відображався під час першого підключення, його ж можна знайти в диспетчері пристроїв) і налаштувати доступ через локальну мережу, наприклад задати статичну IP-адресу.


У моєму випадку я просто натиснув Open Com і підключився до контролера.
Керування дуже просте: можна лише вручну вмикати й вимикати різні реле в будь-якій послідовності. Після перезапуску ПЗ воно отримує дані від контролера й відображає поточний стан, але після перезавантаження самого контролера все скидається до нуля, на жаль...


В останньому вікні було вибрано 3 реле з 8, відповідно, вони ж увімкнулися в контролері.


Живити контролер можна від того самого USB-порту, блок живлення в цьому випадку не потрібен. Споживання становить близько 100 мА, коли все вимкнено, і до 550 мА, коли активовані всі реле.


З підключенням через мережу взагалі все чудово. У режимі отримання адреси через DHCP усе відбувається повністю автоматично: ПЗ саме знаходить контролер і виводить рядок із його назвою, щоб його було легше знайти.
За потреби адресу й назву можна задати вручну, але слід враховувати, що пристрій не може працювати через «хмару». Цей момент водночас є і перевагою, і недоліком. Перевага — у безпеці, недолік — у меншій гнучкості та необхідності налаштовувати перенаправлення портів на роутері й бажаній наявності статичної IP-адреси, хоча останню проблему також можна розв’язати обхідними шляхами.


Головне вікно тут трохи простіше, ніж у режимі роботи з COM-портом, але для керування відмінностей немає. Спробуємо ввімкнути кілька реле.


Начебто працює. Підключено до комутатора з нормальним PoE — посилання.


Як я писав, ПЗ дуже просте, але виробник надає повний опис протоколу «спілкування» з контролером, причому навіть у двох варіантах — «стандартному»


І зовсім уже невідомому мені протоколі JSON. Тобто цей пристрій, окрім свого основного призначення, може слугувати своєрідним навчальним посібником для програмістів-початківців, які хочуть вивчити подібні речі.


На ютубі я знайшов відео, де людина підключила цей контролер до якогось медіасервера (судячи з ПЗ) і вже в ньому налаштовувала роботу за програмою. Опис, звісно, зовсім простенький, але цілком наочний.


Але моя радість була недовгою. Я ввімкнув усі 8 реле й відійшов на деякий час, а буквально за пару хвилин контролер пішов на перезавантаження.
Розслідування показало, що за 8 увімкнених реле перегрівається перетворювач, який відповідає за живлення через PoE. Перегрівається ШІМ-контролер і переходить у захист, але майже відразу вмикається знову.
Судячи з показів тепловізора, температура корпусу ШІМ-контролера сягає 125–127 градусів. У режимі із сімома ввімкненими реле таке теж відбувається, але приблизно через 5 хвилин.

У мене є сильна підозра, що перетворювач, а точніше його трансформатор, розрахований неправильно, і в результаті ШІМ-контролер працює з перевантаженням, адже сам контролер споживає не так уже й багато. З іншими входами живлення все працює чудово, проблема виникає лише за живлення через PoE.


Для порівняння: ліворуч — температури під час роботи від PoE, праворуч — від звичайного блока живлення. Думаю, різницю добре видно.


Відеоверсія огляду.


Підсумуймо.
Як на мене, пристрій вийшов на 50/50. Із переваг відзначу хорошу конструкцію, досить якісні компоненти, великий вибір варіантів підключення — Ethernet, USB, RS485, можливість перетворити версію за 60 доларів на повнофункціональний варіант, навіть кращий за той, що продається за 80, багато каналів керування, відкритий протокол. Але не обійшлося й без недоліків: перегрів перетворювача живлення PoE, відсутність пам’яті останніх налаштувань, примітивне комплектне ПЗ.

Цей самий контролер на AliExpress — посилання, а версія з RS485 — посилання.


На цьому в мене все. Сподіваюся, інформація була корисною і, можливо, комусь стане в пригоді.