Сегодня на обзоре несколько необычное устройство из линейки контроллеров Norvi — встраиваемая модель NORVI Agent 2 (AP01-BC1). От своих собратьев она отличается тем, что имеет корпус специально предназначенный для встраивания в различные агрегаты и приборы.
Просто делаем прямоугольное отверстие в корпусе какого-либо агрегата, вставляем Второго Агента, подключаем провода и агрегат сразу значительно «умнеет» — у него появляются беспроводная Wi-Fi и Bluetooth связь (LoRa или NB-IoT), возможность получения данных от датчиков, управления оборудованием по интерфейсу RS485 и т. д.
В целом это интересное решение, которое мы далее постараемся подробно разобрать и узнать что и как там устроено, итак…
Семейство NORVI Agent 2
Семейство контроллеров NORVI Agent 2 на данный момент включает в себя 4 модели, которые отличаются наличием или отсутствием различных опций. Все контроллеры этой серии имеют по 4 цифровых входа, встроенный дисплей, Mini-USB интерфейс для программирования и кнопку управления (а также ещё две кнопки «Boot» и «Reset» внутри корпуса).
Управлением контроллера занимается ESP32 (ESP32-WROOM-32) со всеми присущими ему возможностями, что делает Agent 2 довольно функциональным устройством.
Среди опций различных моделей линейки присутствуют аналоговые входы (0-10 В или 4-20 мА), реле и интерфейс RS485. Более подробное представление об опциях контроллеров NORVI Agent 2 можно составить по следующей таблице:
Модель AP01-BC1, имеющаяся в моём распоряжении, выделена серым фоном.
Кроме указанных опций, на сайте производителя упоминаются также LoRa и NB-IoT, хотя возможность выбрать эти дополнения при заказе отсутствует. Осталось не совсем понятно продаются ли на данный момент и будут ли продаваться в будущем модификации NORVI Agent 2 с беспроводными интерфейсами LoRa и NB-IoT. С другой стороны, в разделе «Приложения» (применение) явным образом указывается «WiFi – NB-IoT Bridge» — понятное дело, что если у вас контроллер не поддерживает NB-IoT, то построить NB-IoT мост на таком контроллере невозможно.
Компоненты и характеристики
Теперь немного подробнее о модели NORVI Agent 2 AP01-BC1, имеющейся в моём распоряжении. Её основные характеристики:
- ESP32 (ESP32-WROOM-32)
- 4 цифровых входа
- 4 аналоговых входа (0-10 В)
- интерфейс RS485
- дисплей (SSD1306)
- 4 индикаторных светодиода
- пользовательская кнопка управления на передней панели
- кнопка «Boot»
- кнопка «Reset»
- Mini-USB разъём (USB-UART CP2102)
Другими словами, в моём конкретном случае мы можем контролировать 4 цифровых входа и 4 аналоговых 1-10 В, получать данные и управлять оборудованием по интерфейсу RS485, выводить данные на дисплей, управлять работой системы при помощи кнопки на передней панели, а также коммуницировать по беспроводным Wi-Fi и Bluetooth интерфейсам и предоставлять пользователю возможность работы при помощи (развитого) веб-интерфейса. В общем, можно сказать, что это довольно продвинутый набор возможностей.
Внешний вид
В случае встраиваемого решения говорить о каком-то дизайне не приходится — большая часть контроллера остаётся скрытой внутри корпуса основного агрегата. Передняя панель особой красотой не отличается, но в большинстве случаев она не испортит внешний вид вашего устройства. Дизайн передней панели можно назвать технически-утилитарным и она будет гармонично смотреться на каком-нибудь блоке управления.
Отверстие под корпус NORVI Agent 2 имеет размеры 57,8х31,2 мм, а сам корпус комплектуется защёлками, которые позволяют зафиксировать контроллер без использования специальных приспособлений и инструментов — достаточно просто вставить контроллер в отверстие и защёлкнуть комплектные держатели.
Тут можно поставить хорошую оценку за удобство монтажа — при наличии подготовленного отверстия, сама операция крепления контроллера занимает считанные секунды. Демонтаж контроллера тоже не вызывает трудностей — достаточно немного надавить на защёлки (сзади в сторону передней панели) и они легко вынимаются из своих отверстий.
Внутреннее устройство
Разбирается NORVI Agent 2 довольно просто. Нужно только открутить 4 винта и далее сборка из плат легко вынимается (выдвигается) из корпуса. В отличие от ранее рассмотренных моделей контроллеров Norvi, платы Agent 2 соединены всего одним блоком штырьков, что делает всю конструкцию довольно хлипкой. Нужную жёсткость сборке из плат придают направляющие в корпусе, в которые вставляются платы при сборке контроллера.
Собранный контроллер является вполне монолитным, в нём ничего не люфтит, не скрипит и не болтается. В моём экземпляре Agent 2 платы вставляются и вынимаются из корпуса с небольшим «плотным» усилием, которое можно назвать идеальным (не знаю случайность это или результат точного расчёта разработчиков контроллера).
Схемотехника
Схемотехника NORVI Agent 2 во многом напоминает схемотехнику ранее рассмотренных контроллеров Norvi. Разница заключается в другой геометрии корпуса и, как следствие, в другой геометрии печатных плат контроллера. В целом это можно назвать ещё одним «PCB этюдом» инженеров-разработчиков Norvi.
Вид «сверху» на верхнюю плату сборки. Более подробно о назначении установленных на ней элементов мы поговорим чуть ниже.
Вид «снизу» на нижнюю плату сборки. Эта поверхность платы не содержит никаких деталей — все элементы установлены с её обратной стороны.
Назначение внешних контактов
Ниже представлена схема внешних контактов NORVI Agent 2. Конструктивно это два ряда контактов, разбитых на 4 колодки разной длины (колодки можно вынимать отдельно). A-B — это колодка интерфейса RS485, а в колодке питания из трёх контактов задействованы только два (GND и +24).
Напоминание. Официальная документация контроллеров Norvi всё также остаётся сборником всевозможных ошибок. Рекомендуется прежде, чем что-то подключать по руководствам Iconic Devices, десять раз всё перепроверить (и пользоваться статьями этого цикла — всё, что здесь написано, соответствует действительности и проверено мной).
Кроме стандартного напоминания об ошибках и ляпах в документации контроллеров Norvi, отдельно хочется сказать о документации NORVI Agent 2: такое впечатление, что техническому писателю дали задание специально всё перепутать — в документации по Agent 2 практически ничего не соответствует тому, что есть на самом деле в железе — это просто какой-то выдающийся случай, я раньше нигде ничего подобного не встречал.
Интерфейс между платами
Платы контроллера соединены между собой одной группой контактов из 10-и штырьков. Что необычно — во всех ранее рассмотренных контроллерах Norvi использовались 2 группы контактов.
Нижняя плата содержит колодки для подключения цифровых входов, колодку питания контроллера и элементы подсистемы питания.
Верхняя плата содержит микроконтроллер ESP32-WROOM-32, Mini-USB разъём с микросхемой USB-UART интерфейса, дисплей, управляющие кнопки, индикаторные светодиоды, аналоговые входы, интерфейс RS485 и прочие элементы.
Питание
Подсистема питания NORVI Agent 2 состоит из импульсного понижающего регулятора напряжения на LM2596S (5 В) и элементов его обвязки. Ниже представлен вид на подсистему питания: микросхема LM2596S, индуктивность, диод, фильтрующие конденсаторы и прочие элементы.
Нормальным является режим питания контроллера через контакты клеммных колодок, но частично запитать его можно и от Mini-USB разъёма, в этом случае будут работать микроконтроллер ESP32 и можно будет заливать прошивки в контроллер.
Ядро ESP32
В качестве ядра контроллера NORVI Agent 2 используется модуль ESP32-WROOM-32. Располагается он на обратной стороне верхней платы.
USB подключение
Для подключения к компьютеру, программирования и заливки прошивок в ESP32 на верхней плате присутствует Mini-USB разъём и микросхема USB-UART преобразователя CP2102, а также прочие элементы и кнопки «Boot» и «Reset». Эти кнопки недоступны при закрытом корпусе, но, зная их расположение, можно немного модернизировать NORVI Agent 2, просверлив отверстия в соответствующих местах корпуса.
Цифровые входы
NORVI Agent 2 имеет 4 цифровых входа, подключённых через микросхему TLP290-4 (4 оптопары) и элементы обвязки. Забавно, что 4 индикаторных светодиода состояний входов находятся внутри корпуса и не видны снаружи — зачем они нужны совершенно непонятно.
На фото видна микросхема TLP290-4 для обслуживания цифровых входов, индикаторные светодиоды и прочие элементы.
Правильная нумерация GPIO цифровых входов:
I0/LED4 — D13
I1/LED3 — D14
I2/LED2 — D27
I3/LED1 — D26
Аналоговые входы
NORVI Agent 2 имеет 4 аналоговых входа 0-10 В, которые используют для работы микросхему 16-битного аналого-цифрового преобразователя ADS1115 с I2C интерфейсом.
Расположение на верхней плате элементов аналоговых входов:
И самой микросхемы аналого-цифрового преобразователя ADS1115.
Схема входных цепей аналого-цифрового преобразователя 0-10 В.
Дисплей
В NORVI Agent 2 используется OLED дисплей SSD1306 — на него удобно выводить всю необходимую информацию.
С программной поддержкой дисплея SSD1306 нет никаких проблем — это популярный дисплей для DIY устройств и в интернете можно найти большое количество кода для него. Адрес дисплея на I2C шине — 0x3C.
Кнопка
Пользовательская кнопка посажена на GPIO4. Здесь мы видим проявление творческой жилки разработчиков — в каждой модели контроллеров они подключают кнопки на разные GPIO, даже при наличии свободных выводов. И при этом с завидным упорством путают обозначения этих GPIO в документации — видимо для того, чтобы мы не расслаблялись и не теряли спортивную форму.
Сама кнопка — это весьма полезное дополнение функционала контроллера — можно осуществлять какие-то переключения в ручном режиме с передней панели (расположение кнопки хорошо видно на предыдущем фото).
Интерфейс RS485
Интерфейс RS485 реализован на микросхеме трансивера MAX485, которая располагается на верхней печатной плате контроллера.
Распиновка
В завершение приведу схему распиновки контроллера NORVI Agent 2. Видно, что множество контактов ESP32 просто не используется, но это простительно для такого компактного контроллера как Agent 2.
По некоторым данным, которые я пока не успел проверить, загадочный вывод «485_FC» находится на GPIO2. Загадочный он потому, что то появляется, то пропадает, то «налезает» на другие занятые GPIO в различных версиях документации.
Заключение
Мы рассмотрели 5 контроллеров Norvi из моей коллекции: NORVI IIOT, ENET, Cema, Agent 1 и Agent 2, на этом по контроллерам компании Iconic Devices пока всё, но возможно в будущем у меня появится возможность познакомить вас с другими интересными моделями из семейства Norvi: NORVI Arita (ATmega2560), NORVI GSM, а также с дополнительными блоками к ним на DIN-рейку (LoRa и т. п.).
