Цифровой модуль ввода-вывода OB-216 от Новатек-Электро

В обзоре модуля OB-215 я написал, что получил два модуля ввода-вывода и сегодня обзор как раз второго варианта — OB-216, который хоть и очень похож и даже работает с тем же ПО, но все таки имеет и некоторые отличия.



Ссылка в заголовке ведет на украинский сайт, соответственно отдельно добавлю ссылку, доступную для россиян.

Вообще у Новатека всего два подобных модуля, OB-215 и OB-216, хотя на мой взгляд тема довольно интересная и надеюсь что производитель на этом не остановится, а также подумает, как можно сделать цену доступной не только для предприятий, а и для обычных покупателей.

Ладно, что-то я отвлекся, перейдем к обзору.
В отличие от ОВ-215 здесь коробочка заметно больше, я даже сначала перепутал его с другим устройством, обзор которого я также планирую сделать.


В комплект кроме модуля входит инструкция и USB кабель для подключения к компьютеру.
Инструкция реально смогла поразить объемом, 5 листов А4 отпечатанных с двух сторон и не сильно крупным шрифтом, как обычно её можно скачать с сайта производителя в электронном виде.
Нашлась и странность, а точнее, какая-то нелогичность. В конце инструкции, где указан срок гарантии, есть пометка насчет опасного напряжения. Все бы ничего, но данное устройство имеет питание 12-24 вольта и не коммутирует ничего высоковольтного, при этом у OB-215, где стоит реле, никаких пометок о безопасности нет, загадка… Написал производителю, сказали что исправят.


В плане возможностей измерения напряжения, тока и работы с термодатчиками почти ничего не изменилось, хотя в отличие от 215 модели здесь указали что максимальное входное напряжение не должно превышать напряжение питания, а не 12 вольт, как у 215.
Но ключевое отличие заключается в том, что здесь есть не только аналоговый вход, а и аналоговый выход и соответственно дополнительные возможности с ним связанные.


Также кроме аналогового выхода на передней панели появилось USB гнездо, позволяющее подключить модуль минуя RS485.
Любопытно что два в общем-то похожих устройства имеют отличия в дизайне передней панели, как в шрифте, так и в цвете надписей и пиктограмм.


По размерам это все тот же корпус шириной в один модуль на 35мм рейку.


1. Назначение верхних клемм совпадает с ОВ-215, три клеммы (питание и сброс), и три клеммы RS485.
2. Внизу также три клеммы аналогового входа, но на второй клемник вместо контактов реле вывели аналоговый выход напряжения и тока.
3. Как и обычно, сбоку схема подключения.
4. На передней панели пара индикаторов, включение и связь RS485, а также microUSB гнездо.


Схема подключения входных сигналов сходна с ОВ-215. Но вот насчет выходных есть отличия, туда где у ОВ-215 были выведены контакты реле, у ОВ-216 вывели аналоговый выход напряжения, тока и общий.


С разборкой также оказалось все непросто, если у 215 модели я сломал только часть штифтов, то здесь поломались все, так что без необходимости лучше не разбирать.


Внутри также есть отличия, если у ОВ-215 была общая плата и три дочерние, то здесь количество дополнительных плат сократили до двух, убрав верхнюю.


Общее качество сборки также достаточно неплохое, хотя мелкие недостатки в виде не совсем ровно установленных компонентов присутствуют.


1. На нижней плате конденсаторы цепей питания и дроссель преобразователя.
2. Средняя полностью идентична плате ОВ-215, здесь размещен чип трансивера RS485 интерфейса.
3. С верхней платой поступили просто, её убрали и на мой взгляд также можно было сделать и у ОВ-215, но это просто конструктивные мелочи.
4. Недалеко от USB разъема размещен уже знакомый по другому устройству чип UART-USB конвертера CH340G.


1. Как и у ОВ-215 за управление отвечает микроконтроллер STM32F071C8T6.
2. Недалеко от микроконтроллера добавился чип в корпусе SOT23-6, стабилизатор MCP1501-30
3. С другой стороны основной платы установлен операционный усилитель TS922, как и у ОВ-215.
4. На нижней плате компонентов стало побольше.
5. Добавился чип ЦАП — DAC7760. Судя по даташиту это 12 бит ЦАП специально предназначенный для устройств с выходом «токовая петля».
6. Цепи стабилизации питания не изменились, также оставлен и линейный и ШИМ стабилизатор, хотя лично на мой взгляд в данном случае проще было поставить пару линейных, но это уже мелочи.


Для проверки сначала попробовал конфигурацию из двух модулей, ОВ-215 и ОВ-216, блока питания и простенького RS485-USB конвертера. По шине RS485 модули были включены параллельно, а сам модуль к компьютеру подключен через гальваническую развязку (чувствую я еще долго буду на воду дуть).


В итоге в такой конфигурации система работала, в поиске отображала оба устройства, но подключиться я мог только к какому-то одному устройству. Причем чтобы подключиться, приходилось не выбирать из списка название настроенного устройства, а вводить ниже номер устройства в сети, название устройства при этом менялось автоматически. Забегая вперед, скажу, две копии программы одновременно запустить нельзя, потому фактически это больше ПО для настройки чем для контроля.

Как по мне, то можно добавить в окно выбора варианты с идентификатором, например ОВ-215 (1), ОВ-215 (2), ОВ-216 (1), а еще лучше давать имена, потому как помнить номера портов при сети допустим хотя бы из пяти устройств уже неудобно.
В общем здесь работает, но есть куда развиваться.


Далее без проблем подключился к устройству, но как оказалось, не все так гладко. Дело в том, что при любой попытке изменения настроек ПО выдает ошибку сохранения, хотя при этом настройка сохранялась


В общем игрался я по разному, в итоге принудительно включил соединение через USB (обычно все переключается автоматически), но ПО выдало новую ошибку и подключаться отказалось совсем.
Пришлось делать полный сброс путем соединения на десяток секунд контакта R и общим проводом питания, после этого я опять смог подключиться.


После этого я обратился в техподдержку Новатека, где мне ответили, что возможно дело в старой версии прошивки и дали архив с новой версией, где все исправлено, программой для обновления и инструкцией.
Попытка обновления не увенчалась успехом, ПО в лог скидывало ошибку, код и закрывалось. Поиск по интернету показал, что эта ошибка известна, а вызвана она конфликтом USB подключения и новой версии Java, удаление Java и установка старой версии помогла. Об этом нюансе проинформировал разработчиков, ответили что пересоберут ПО.


После обновления ПО, ошибки перестало выдавать, а версия прошивки сменилась с 10 на 12.

С одной стороны это явный косяк производителя, а с другой, еще раз подтверждает, что никто мне специально для обзора ничего не отбирал, а прислали «как есть». У меня вообще создалось ощущение, что и этот модуль, в таком виде, попал ко мне случайно.


По большей части возможности и настройки идентичны таковым у ОВ-215, потому повторно описывать их не буду, но есть и отличия, о которых стоит рассказать. Но сначала дополнительная информация, выяснилось что сохранение во внутренней памяти количества подсчитанных импульсов производится раз в минуту, следует это учитывать.

В отличие от ОВ-215 здесь есть дополнительный вариант обработки входных сигналов, счетчик импульсов напряжения и тока. Соответственно появилась возможность задать диапазоны этих параметров, при выходе за которые ОВ-216 будет считать сигналом счета. Также в этом режиме работает и «антидребезг» с настраиваемой задержкой срабатывания.


Преобразование измеренной величины, данная возможность есть и у ОВ-215, но тогда я не написал что это работает и для измерения аналоговых параметров. Например можно задать соотношение 1000 к 5000 и ниже измеренного параметра будет выведен пересчитанный результат.


А вот ключевая разница между ОВ-216 и 215, у 216 есть аналоговый выход напряжения и тока. Есть два варианта работы, ручной, где напряжение или ток можно задать самому и автоматический, где измеренная величина преобразуется на аналоговом выходе.


Как пример, в ручном режиме задано значение параметра 678, что соответствует напряжению 6.78 вольта и именно это напряжение модуль установил на выходе. Но здесь есть тонкий момент и следует его учитывать, в ПО отображается не измеренное значение выходного тока/напряжения, а заданное.


Если перевести в автоматический режим, то можно задать преобразование, на входе 0.05 вольта, задано преобразование 500 к 2000, соответственно на выходе получим 0.2 вольта.

На скриншоте видно, что одновременно продолжает работать преобразование величины сигнала в верхнем окне, следует учитывать, что за базовую величину при работе с аналоговым выходом принимается исходное, а не преобразованное значение.


Точно таким же образом можно настроить гибкое преобразование напряжение-ток и ток-напряжение, где за единицу задания напряжения будет 0.01 вольта, а тока — 0.01мА.
Как пример, напряжение на входе преобразуется в ток на выходе и включен пересчет 500 к 1000.


И конечно немного тестов, для начала проверка точности измерения напряжения и тока, для чего я подключил модуль к регулируемому гибридному преобразователю, который в свою очередь питался от линейного БП.


На мой взгляд здесь все отлично, заявленная погрешность 1% и в неё он вписывается во всем диапазоне если считать допустимой ошибку одного младшего знака.
Максимальное входное напряжение при котором устройство показывает адекватный результат составило 10.2 вольта, дальше начинает сильно занижать и при входном 12 вольт отображает только 10.67В.


С током ситуация немного похуже. Для начала устройство никогда не показывает 0, при размокнутой цепи отображает 0.03мА, при закороченной 0.02мА.
Далее, самая большая погрешность наблюдается в диапазоне до 0.5мА, дальше картина заметно лучше. В 1% заявленной погрешности войдет если бы производитель указал не ±1%, а ±1% и 4 младших знака.


И конечно более интересное, проверка точности задания напряжения и тока. по большому счету тест проводился больше ради интереса, так как вся точность обеспечена примененным ЦАП, которому просто дается команда.

При проверке я задавал следующие напряжения: 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 7.5, 10 и 12 вольт, реально получается что выше 10 вольт ЦАП выдать не может.
Результат довольно неплох, но это было ожидаемо.
В цифрах по началу диапазона.
Задано — получено
0.01 — 0.0121
0.02 — 0.0192
0.05 — 0.0484
0.10 — 0.0971
0.20 — 0.1973
0.50 — 0.4980



Точность задания тока, здесь устанавливались следующие значения: 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 15 и 20мА.
Результат оказался немного лучше чем при задании напряжения, что даже как-то непривычно, чаще бывает наоборот.
В общем здесь у меня также не было претензий, что опять же предсказуемо так как применен специальный чип и точность определяется им.
В цифрах по началу диапазона
задано — получено
0.01 — 0.01137
0.02 — 0.02110
0.05 — 0.05054
0.10 — 0.09910
0.20 — 0.20173
0.50 — 0.49944


В прошлый раз меня попросили попробовать подключиться к Home Assistant и я попытался, но почему-то даже не смог скачать образ системы. Если вопрос еще актуален, то если кто нибудь сможет пояснить более подробно, как это сделать, могу попробовать еще раз.


Но зато указана возможность работы с облачным сервисом overvis, хотя если я правильно понял, напрямую подключить устройство не получится, а кроме того заявлена только возможность настройки. Эту возможность я также планирую проверить позже.

Интерфейсы RS-485 либо USB обеспечивают взаимодействие устройства с иными ПЛК (программируемый логический контроллер) свободной логики по протоколу MODBUS. При комплектации устройства с ПЛК от Новатек-Электро ЕМ-481/482 будет активен удобный интерфейс настройки через облачный сервер Overvis.

Впрочем так как устройство поддерживает протокол MODBUS (описание команд есть в инструкции), то это дополнительно расширяет возможности.

В принципе на этой относительно позитивной ноте можно было бы и закончить обзор если бы не одно «но». В процессе тестов вылезла проблема надежности аналогового выхода, а если говорить точнее, то выхода токовой петли.
В даташите на примененный ЦАП есть типовая схема включения и у ОВ-216 он включен почти по ней, отличие в том, что нет защитных диодов и супрессора по выходам.


Так вот оказалось, что при определенном стечении обстоятельств возможен пробой выхода на землю, причем не в КЗ, а с получением некоего паразитного сопротивления. В моем случае оно было 122Ома. А так как цепи стабилизации тока по выходу никак не завязаны на землю, то есть подозрение что пробивает защитные выходные диоды самого чипа, либо там есть еще что-то. При этом узел стабилизации тока работает нормально, просто он работает так, как если бы параллельно выходу стоял резистор с указанным сопротивлением.

У меня это произошло при многократном (не спрашивайте зачем я это делал) переключении диапазонов измерения тока, т.е. по сути переключения нагрузки 46/0.8 Ома с промежуточным обрывом цепи. Но больше влияет не сама нагрузка, а «шорох» во время коммутации.
Получается, что проблема возможна если нагрузка низкоомная, напряжение питания близко к максимальному и присутствует плохой контакт.
Вероятность такой ситуации при нормальной работе маловероятна, но не нулевая, например может проявиться в случае КЗ в линии.


В общем я связался с разработчиками, объяснил ситуацию, они провели тесты с подобными условиями и спустя некоторое время сожгли еще два чипа с тем же уходом выхода из высокоомного состояния в низкоомное, только уже у себя. Правда насколько я понял, им для этого понадобилось гораздо больше времени чем мне, но главное что проблема подтвердилась. Кроме того уже обсудили с разработчиком варианты решения данной проблемы.

Производитель чипа предлагает альтернативный вариант реализации выхода, на мой взгляд более надежный. Но на самом деле можно увеличить надежность и более простым способом, например установкой последовательно с выходом устройства резистора номиналом порядка 47-100 Ом.


Правда установка дополнительного резистора усугубляет другую обнаруженную проблему, малый запас по входному напряжению. Для работы чипа требуется чтобы входное напряжение было хотя бы на 2 вольта выше чем требуемое выходное, а так как на выходе надо 10 вольт, то получается — 10 (требуемое) + 2 (падение на ЦАП) + 1.5 (2 диода в цепи питания чипа) + 0.5 (два резистора в цепи питания и выхода) = 14 вольт. При этом заявленное напряжение питания 12-24 вольта.
Грубо говоря, чтобы получить на выходе то что заявлено, надо БП минимум на 15 вольт, а если добавить защитный резистор, то возможно и больше.
Ниже условная схема соединений цепи питания, VD1 для защиты от переполюсовки, VD2, R1 и конденсатор скорее всего являются фильтром.

Эту особенность мы также обсудили с разработчиком.

Вообще мне иногда процесс тестирования в ходе подготовки некоторых обзоров напоминает анекдот.

Заходит однажды тестировщик в бар…
Забегает в бар. Пролезает в бар. Танцуя, проникает в бар. Крадётся в бар. Врывается в бар. Прыгает в бар
и заказывает: кружку пива, 2 кружки пива, 0 кружек пива, 999999999 кружек пива, ящерицу в стакане, −1 кружку пива, qwertyuip кружек пива.

Жаль только иногда результат не такой позитивный.


Почему я собственно так уделяю внимание аналоговому выходу, а все предельно просто. В устройстве стоит относительно современный чип с 12 битным ЦАП, для примера в известном калибраторе UPS II также используется 12бит ЦАП, правда постарее — DAC1232. Можно было бы сказать что DAC8760 еще лучше, так как имеет 16 бит, но на мой взгляд для прибора подобного уровня это уже излишне.
Конечно UPS II более функционален, так он и заявлен как калибратор, но иметь не сильно худшую точность в устройстве, где аналоговый выход лишь одна из составляющих, по моему неплохо.


Как это часто бывает в выводах, мнение об устройстве разделилось.
С одной стороны, устройство работает, причем обеспечивает неплохую точность как измерения, так и задания. Поддерживается управление как через RS485, так и через USB, хотя лично на мой взгляд USB не сильно и нужен, так как для долговременного подключения все равно надежнее использовать RS485, а для настройки можно также подключиться через него же.
Функционально оно более насыщенно чем ОВ-215, например его можно использовать как настраиваемый конвертер напряжение-ток или ток-напряжение, но и стоит заметно дороже, потому является даже более нишевым чем ОВ-215.

Из недостатков. Ну как я написал, цена для «бытового» применения явно великовата, насчет промышленного сложно сказать, там свои понятия ценообразования.
Кроме того есть замечание по поводу надежности токового выхода, шанс выхода из строя очень низок, особенно при штатной работе, но в случае КЗ по этой линии все таки возможен.
Также аналоговый выход может работать некорректно при питании от 12 вольт, но если вести речь о промышленном применении, то там куда как более распространено питание в 24 вольта.

Конечно за недостатки можно и даже нужно ругать, но стоит отдать должное, разработчики не только признали наличие проблемы (опытным путем), а и приняли замечания к сведению для дальнейшей доработки изделия. Да и вообще на контакт шли довольно активно, а не открестились по типу — всегда так делаем, никогда проблем не было.
Попутно мы обсудили некорректную формулировку заявленной погрешности измерения и она скорее всего также будет исправлена в инструкции.

На этом пока все, но думаю что будет и продолжение, по крайней мере все таки хочу еще раз попробовать подключить оба устройства к Home Assistant