Цифровой модуль ввода-вывода OB-215 от Новатек-Электро

Еще один модуль от Новатека, на этот раз речь пойдет о устройстве для считывания показаний датчиков различного типа и работы в составе систем автоматизиции, а также с возможностью передачи этих данных на ПК.
Осмотр, разборка, тесты, выводы.



Как всегда начну с того, что дам ссылку на российскую версию сайта, так как ссылка из заголовка ведет на украинский сайт и скорее всего будет недоступна россиянам. В России нашел в одном из магазинов за 2940р.

Сильно упрощенно, зачем нужен этот модуль.
Он может получать данные с одного датчика, аналогового или цифрового, передать эти данные в ПК или другое устройство работающее по протоколу MODBUS через интерфейс RS485.
При этом модуль имеет встроенное реле с переключающими контактами, которое можно настроить на изменение измеряемого параметра, также оставлена возможность ручного управления.

Небольшая оговорка, картинка взята с другого сайта и ребята немного перестарались. Устройство не умеет (по крайней мере пока) отображать абсолютные данные о влажности, уровне, освещенности и давлении, а будет лишь выводить их в виде измеренного напряжения или тока с соответствующей привязкой к исполнительному устройству.


Производитель указывает что модуль может быть использован как:
− удаленный измеритель постоянного напряжения (0 – 10 В);
− удаленный измеритель постоянного тока (0 – 20 мА);
− удаленный измеритель температуры с возможностью подключения датчиков NTC (10KB), PTC 1000, PT 1000 или цифрового датчика температуры D18B20;
− регулятор температуры для холодильных и тепловых установок;
− счетчик импульсов с сохранением результата в памяти;
− «импульсное реле» с током коммутации до 8 А;
− преобразователь интерфейса RS-485 – UART (TTL).

OB-215 обеспечивает:
− управление оборудованием по релейному выходу с мощностью коммутации до 1,84 кВА;
− отслеживание состояния (замкнуто / разомкнуто) контакта на входе типа
«сухой контакт».

Кому нужны подробности, постараюсь показать в обзоре, а начну как всегда с упаковки, здесь все классически, маленькая коробочка с логотипом производителя.


Комплект включает в себя модуль OB-215 и паспорт с описанием подключения и настройки.


Инструкция довольно объемная, она также доступна в электронном виде и далее я буду приводить выдержки из неё. Как обычно, производитель дает десятилетнюю гарантию на свое изделие.


Технические характеристики устройства.


Вид классический, ширина стандартная, 1 модуль и соответственно предназначено для установки на 35мм рейку.


Высота модуля чуть меньше высоты обычного АВ, но это не мешает установить его в обычный электрический щиток.


1. Сверху клеммы подключения питания и интерфейса RS485.
2. Снизу измерительные входы и выходные контакты реле.
3. Как обычно, на одной из боковых стенок имеется схема включения, правда из-за большого количества вариантов датчиков пришлось отобразить его лишь условно, за подробностями все равно придется обратиться к инструкции.
4. На переднюю панель вынесены только индикаторы: наличия питания, состояния реле и связи через RS485.


Так как вариантов подключения датчиков очень много, то производителю даже пришлось схему подключения разбить на две части.
Слева аналоговые и импульсные, справа цифровые.


Корпус модуля состоит из двух половинок.


Но если раньше с их разделением проблем не возникало, то в этот раз видимо производитель решил потроллить сделать конструкцию надежнее и в некоторых местах добавил клея на штифты, по крайней мере часть из них сломалась.


Конструкция в общем-то также традиционна для новатека, несколько плат установленных друг на дружку, монтаж аккуратный.


К качеству пайки также нареканий не было, хотя некоторые компоненты явно паялись вручную. Но вот чего точно не хватает, так это покрытия платы защитным лаком, что для устройств ориентированных на промышленный сегмент, стало чуть ли не стандартом. Я не говорю о полной защите компаундом, но вполне хватило бы полиуретанового лака, да даже банальный Plastik-70 повысил бы стойкость платы к воздействию окружающей среды.


1. На нижней плате установлено реле, а также конденсаторы и дроссель преобразователя питания.
2. Посередине трансивер RS485 интерфейса SN65HVD11
3. Сверху только светодиоды индикации режимов работы.
4. Между средней и верхней платами виден Rail-to-rail операционный усилитель TS922


1. Управляет всем микроконтроллер STM32F071C8T6, что даже как-то непривычно, так как Новатек чаще использует продукцию Атмел. Чтобы добраться до микроконтроллера пришлось выпаять пару конденсаторов, так его сходу даже не заметишь.
2. Реле NT75 производства Ningbo Forward Relay, такое же стоит в РН-119, при этом отмечу, что хоть реле и заявлено для токов до 16А, Новатек указал максимальный ток как 8А.
3. На нижней плате смонтировали стабилизатор питания и компоненты управления реле.
4. Стабилизаторов питания два, импульсный TPS5430, с входным 5.5-36 вольт и линейный на 3.3 вольта. Здесь всё даже с большим запасом.


1. Стартует устройство при напряжении 7 вольт, потребляя при этом около 28мА, выключается при снижении напряжения ниже 6 вольт.
2, 3. При 12 вольт потребляет 20мА, при включенном реле 58мА
4, 5. Если напряжение поднять до 24 вольт, то ток потребления падает, 13-34мА соответственно.
6. Так как у меня есть подходящий модуль питания от meanwell, то дальнейшие тесты я проводил уже с ним.

Кстати по моему это первый модуль от Новатека, который питается не от сетевого напряжения и здесь мне вспомнилась одна небольшая история. Некоторое время назад я помогал знакомому из США в разработке несложного устройства и по ТЗ оно питалось от внешнего БП. А так как места в корпусе было достаточно, то я его вполне логично спросил, а почему бы не встроить блок питания внутрь, разместим его к примеру на той же плате что и остальная электроника.
На это знакомый ответил, что в таком случае устройство придется сертифицировать на электробезопасность, а так можно просто купить сертифицированный БП и в случае чего голова будет болеть уже у производителя БП, так как само устройство питается уже от безопасного напряжения.
Собственно здесь мы видим ту же картину, а так как оно подключается к датчикам и ПК, то и к выбору БП лучше подойти ответственно.


Так как модуль не имеет никаких органов управление, то все «общение» с ним происходит либо через ПО, либо через отдельные команды по протоколу MODBUS.
В общем скачал ПО, установил и здесь меня ждал сюрприз, приятный. Судя по внешнему виду Новатек решил переделать ПО и буквально через небольшое время стало понятно, что это явно пошло ему на пользу.


Но начать следует с подключения к модулю, для этого есть пункт «настройки программы» и здесь я удивился еще два раза, первый, когда увидел что порт подключения можно сохранить, а не задавать его заново, а второй, когда увидел кнопочку — поиск устройств.


Не, номер порта я и так знал, но как же было приятно нажать «поиск» и почти сразу получить отклик от подключенного устройства с указанием порта и его настроек, потом кликнуть на этой строке, подтвердить и получить все автоматически.
Понятно что опцией поиска устройств в сети никого уже не удивить, например для IP систем наблюдения это уже много лет как норма, но я так долго ждал этого от Новатек, что реально было приятно.



Немного пояснения, что выводится в окне программы.
Слева вверху отображается состояние выхода реле и причина, по которой оно выключилось или включилось, также сюда выводятся измеренный параметр или счетчик импульсов.
Ниже кнопки управления реле, принудительное включение/выключение, а также функция включения реле на фиксированные 200мс, если реле было выключено, то после активации оно включится на 200мс и выключится, если реле было включено, то через 200мс выключится.
Слева внизу выбор реле (ОВ-215 или ОВ-216), статус подключения, версия прошивки, режим работы, дополнительные команды (перезагрузка, сброс настроек, сброс счетчиков и изменение значения счетчика), напряжение питания, идентификатор MODBUS и кнопки подключения устройства и доступа к настройкам ПО.

Справа настройки режима работы модуля, а ниже кнопки, позволяющие сохранить или загрузить предварительно сохраненные настройки, а также кнопки загрузки и сохранения настроек на самом устройстве.

Здесь я сделаю небольшое пояснение, у ПО нет привычной копки «применить», вы сначала задаете необходимые настройки, а потом передаете их на устройство, при подключении к устройству ПО автоматом получает их от него.

Вообще ПО интуитивно понятное и не думаю что у кого-то возникнут с ним проблемы, разработчикам плюс, но как всегда хочется большего, об этом в выводах.


В случае пропадания связи устройство будет автоматически пытаться с ним соединиться. Кроме того, если на момент запуска ПО и нажатия на кнопку «подключиться» устройство не подключено, то после его подключения ПО соединится с ним автоматически.


Доступные настройки модуля, здесь надо пояснить, что режим работы определяет, какие настройки будут доступны, например в режиме «импульсный вход» можно настроить счетчики импульсов, а в режиме «цифровой датчик» изменить калибровку температуры и тип датчика.


Режимы настройки входов и выхода и связанные с ними опции.

1. Счетчик импульсов, работает с «сухим контактом» или «открытым коллектором», внутри модуля формируется подтяжка к питанию с напряжением 2.8 вольта и током 0.5мА.
2. Логический/импульсный вход. по сути то же самое что и предыдущий режим, но здесь импульсы не подсчитываются и реле может работать как в триггерном режиме, так и дублировать изменение сигнала на входе, но все это с поддержкой функции антидребезга.
3. Измерение напряжения. Устройство измеряет входное напряжение в диапазоне до 12 вольт, можно сделать привязку срабатывания реле при выходе напряжения за установленные пределы.
4. Измерение тока, те же возможности что и при измерении напряжения, но с привязкой к току, максимум 20-25мА
5. В режиме измерения напряжения и тока доступна опция преобразования измеренной величины, для большего удобства работы с полученными значениями.
6. Аналоговые датчики температуры, выбор из трех типов — NTC, PTC1000 и PT1000. Есть возможность коррекции и привязки управления реле к измеренной температуре, например для реализации термостата или индикации выхода температуры за установленное значение.
7. Цифровой датчик, возможности те же самые плюс вариант выбора типа датчика.
8. Выбрать можно из пяти типов — 18B20, DHT11, DHT21, DHT22 и BMP180.
9. Преобразователь интерфейса, здесь задаем параметры связи с устройством подключенном как UART ко входу модуля, на выходе получаем преобразование в RS485.


В качестве примера работы привязка порогов срабатывания реле к изменению напряжения. Небольшое пояснение, напряжение измеряется с дискретностью в 0.01 вольта, соответственно максимально 12.00 вольт, в настройках параметр задается без десятичных значений, соответственно 12.00 вольта будет равно 1200, а 5.67 вольта = 567.

1-3. Верхний порог задан как 800 (8 вольт), нижний как 600 (6 вольт), режим «размыкание контактов».
В таком режиме реле выключается когда напряжение выше чем 8 вольт, но включается когда напряжение опускается ниже 6 вольт, в диапазоне 6-8 вольт сохраняется предыдущее состояние. Упрощенно, в таком варианте реле включается/выключается при напряжении 6/8 вольт с гистерезисом в 2 вольта.
4-5. Здесь я выставил одинаковый порог на включение и выключение, 8 вольт, соответственно гистерезис стал нулевым и реле предсказуемо стало реагировать на малейшее изменение напряжения.
6. После изменения порогов с 800/800 на 800/798, т.е добавления гистерезиса 0.02 вольта работа стала более четкой.

После того как все настроено, ПО особо и не нужно, реле будет работать само по себе, отрабатывая установленные пороги.


В режиме измерения тока все точно также, но здесь одна единица задания равна значению тока в 0.01мА, т.е. к примеру 798=7.98мА.


Режим счета импульсов понятен и так, поясню опцию пересчета количества импульсов на счетную единицу.
В некоторых случаях один импульс не равен одной счетной единице, например при подключении к электросчетчику, где заявлено 6400имп на 1кВтч, можно установить пересчет 6400 к 1 и соответственно видеть результат в единицах кВтч. Точно также можно сделать пересчет 64 к 1 и получить результат в 0.01кВтч.
Аналогично можно использовать пересчет с любыми другими единицами, если это требуется.


Наверняка последует закономерный вопрос, а может счетчик считать без подключения к компьютеру?
Может, для примера я подавал на вход импульсы, затем отключил связь с компьютером продолжая подавать импульсы, после подключения к компьютеру счетчик отобразил сколько всего их пришло за все время.


Немного измерений.
Еще на начальном этапе увидел, что модуль умеет измерять напряжение питания, что довольно полезно, но точность измерения явно далека от высокой.
Например при входном 24 вольта он показал что на входе 24.9. Потом я проверил по всему диапазону и выяснил, что точно он отображает только когда на входе 12 вольт, при других напряжениях он соответственно занижает или завышает примерно по 0.1 вольта на каждый 1 вольт.

Конечно данная функция скорее вспомогательная, но тем не менее, как-то уж совсем грубовато измеряет, думаю разработчикам имеет смысл разобраться с коррекцией.


Точность измерения напряжения в диапазоне 0.01-12 вольт, синим измеренное значение, красным реальное.
В декларированном диапазоне у меня вышла погрешность не более 0.5% при заявленной 1%


Перед проверкой точности измерения тока небольшое дополнительное измерение.
В процессе теста обратил внимание на напряжение, которое было при этом и вышло что для создания тока в 20мА требуется около 10 вольт. Получается что модуль продолжает работать в том же диапазоне измерения напряжения, но с дополнительной нагрузкой в 500Ом.


Точность измерения тока в диапазоне 0.01-20мА, было заявлено 1% погрешности, у здесь у меня примерно так и вышло если считать погрешность для полного диапазона, но совсем впритирку. Хотя на некоторых значениях точность все таки на мой взгляд не очень высокая, хотелось бы больше


С тестом точности измерения температуры поступил как и в обзоре регистратора РПМ-416. Взял несколько резисторов разного номинала, измерил сопротивление, а потом по таблице рассчитал эквивалентную этому значению температуру для датчика PT1000.

Зеленым, сопротивление резистора, красным расчетная температура, синим измеренная. Заявленная погрешность 1 градус, в реальности было ближе к 0.5 градуса.


С цифровыми датчиками точность измерения температуры проверять нет смысла, так как она определяется самим датчиком, потому я просто проверил работоспособность. Температура комнатная, немного нагрел руками пока подключал, результат вполне адекватный.


Стоит сказать, что данное устройство корректно воспринимать не столько как автономный модуль, сколько как устройство, которое может работать в комплексе с MODBUS контроллером, вплоть до изменения параметров «на лету» по программе с центрального контроллера.

Выводы.
Я проверил большую часть возможностей устройства и в общих чертах все вписывается в заявленные параметры, где-то за запасом, где-то чуть впритирку, но в любом случае здесь у меня вопросов нет. Также не было особо вопросов и к конструкции и качеству примененных компонентов, что-то стоит фирменное, что-то попроще (например реле), но дан хороший запас по параметрам, так что и здесь все нормально.

Но осталось некое субъективное мнение и здесь я остановлюсь подробнее.
Для начала конечно цена. Я понимаю, что устройство нацелено на промышленный сегмент, там свои заморочки и особенности и цена в 40 долларов за подобный функционал, качество сборки и особенно гарантию, считается вполне адекватной.
Но в последнее время сильно развивается рынок «домашних» устройств подобного типа, люди строят «умные дома», хотят контролировать всё и вся и в таких ситуациях цена уже более критична. На мой взгляд начинка никак не тянет на заявленную цену и по хорошему её бы неплохо либо снизить раза в 1.5-2, либо добавить функционала. Устройство нишевое и потому получается что чтобы снизить цену, надо увеличить количество продаж, а чтобы увеличить количество продаж, надо снизить цену, как-то так.

Теперь насчет функционала и схемотехники.
ПО приятно порадовало, поиск устройств, удобство конфигурирования, легкость работы самого ПО, в общем неплохо. Но почему бы производителю не заложить в это же ПО возможность логгирования, тем более не думаю что это сильно отразится на цене. Кроме того можно добавить и возможность отсылки уведомлений, что было бы вообще великолепно.

К аппаратной части пожелания также есть. Например очень хотелось бы видеть как минимум гальваническую развязку RS485, это не очень дорого, но полезно. В идеале развязать и цепь питания, причем это можно сделать путем установки готового модуля, правда это может снизить диапазон рабочих напряжений.
Зачем? Да просто чтобы не думать, а не будет ли земляной петли и помех по цепи датчика и БП, а не полезут ли аналогичные проблемы через 485 интерфейс, а не шарахнет ли какой нибудь импульс и не выпалит ли мне кучу устройств. Суть в том, что в «боевых условиях» и «на столе» устройство может вести себя по разному и лучше перебдеть, чем потом ловить глюки на объекте, который может быть за сотни км от дома. Тем более если речь об устройстве, работающем с аналоговыми сигналами.

Также в процессе подготовки обзора пришла в голову идея подобного устройства, но возможно более подходящего для тех же «умных домов». Такой же модуль, в таком же корпусе, но без реле, зато с двумя импульсными и двумя аналоговыми входами.
К такому устройству можно подключить два датчика от счетчиков воды + два термодатчика и контролировать что происходит с расходом воды и её температурой. А если добавить в ПО возможность построения графиков, то будет вообще отлично.

В общем устройство интересное и его реально есть куда развивать, причем в «бытовом» сегменте оно может быть не менее интересно чем в «проме». На этом у меня пока все, надеюсь что было полезно, пишите свои идеи по поводу увеличения функционала.