13 июля 2020
Представлен краткий обзор диммера DDL84R
Модуль DDL84R представляет собой диммер регулятор.
Основное назначение — это управление уровнем яркости светильников.
Способы регулирования – изменение ШИМ для светодиодных лент, изменение уровня напряжения 0 – 10 В для управления регулируемыми драйверами светильников.
Еще одно назначение – это управление температурой. Выходы ШИМ или 0 – 10В могут управлять сервоприводами кранами системы отопления для каждой комнаты.
На входы можно подключить выключатели, регуляторы или датчики температуры.
Корпус.
Модуль выполнен в корпусе на DIN рейку шириной 2 DIN.
В названии заложены функциональные свойства устройства. D это корпус на DIN рейку, D диммер, L серия для LED светильников, 8 входов, 4 выхода, R это RS485, P выход PWM, V выход 0-10 В, I выход 4-20 мА.
Может быть собрано несколько разновидностей этого устройства. Два типа корпуса: на DIN рейку с первой буквой D и в корпусе микромодуля с первой буквой M. Три типа выходов: P выход PWM, V выход 0-10 В, I выход 4-20 мА.
Подключение входов.
У модуля есть 8 входов. - входы 1, 2, 3, 4 могут быть аналоговые, со встроенным АЦП 12 бит или дискретные, возвращать 0 или 1 в регистрах DI или импульсные, считать количество импульсов со счетчиков или частоту для вентиляторов.
- входы 5, 6, 7, 8 могут быть дискретные 0 или 1 в регистрах DI или импульсные, считать количество импульсов со счетчиков. АЦП на этих входах нет.
- Ещё 4 входа – это входы 9 – 12 это контакты на плате под названием DIN1 – DIN4. Они подключены непосредственно к микроконтроллеру без цепей защиты и фильтрации. Могут быть только дискретные, возвращать 0 или 1 в регистрах DI.
Все эти входы можно использовать во встроенных сценариях.
Импульсный вход имеет разрядность 64 бит. Максимальное число может достигнуть значения 18446744073709551616. Для перевода в единицы измерения для каждого счетчика есть коэффициенты.
Аналоговые входы, подключенные к АЦП, разрядностью 12 бит. Для увеличения точности есть усреднение – количество накоплений, указывается в регистре HR75. Для перевода в единицы измерения для каждого входа есть коэффициенты. Для расчета коэффициентов есть встроенный калькулятор.
Значение 0 соответствует минимальному напряжению на входе, а значение 1 соответствует максимальному напряжению. Если на вход подключить кнопку, то при замыкании кнопки на общий, на входе будет минимальное напряжение и DI будет показывать 0. А при размыкании кнопки, с помощью подтягивающего резистора входное напряжение поднимется до максимального и DI покажет 1. Т.е. при нажатой кнопке – 0, при отпущенной – 1.
Есть регистр для чтения сразу всех входов – это IR19. Каждый дискретный вход в регистре занимает свой бит.
Подключение выходов.
У модуля есть 4 выхода. К одним и тем же клеммам могут быть подключены разные выходы в зависимости от модификации.
- DDL84RP - 4 канала ШИМ для управления светодиодной лентой. На выходе каждого канала установлен транзистор, который может коммутировать 30В 7А.
- DDL84RV - 4 канала 0-10В для управления диммерами и приводами, током до 20мА.
- DDL84RI - 4 канала 4-20мА для управления приводами.
Уровень устанавливается в регистрах HR5 – HR8 или HR30 – HR34. Два диапазона регистров сделано для перехода на унифицированное адресное пространство регистров HR30 – HR34.
Выходами можно управлять через Coil1 – Coil4.
Добавлен регистр HR15. Это максимальный диапазон значений. Можно установить 1023 или 1000 или 256 или 100%.
В регистре HR14 можно поменять частоту выхода ШИМ. Частота устанавливается в Герцах.
В регистрах HR10 – HR13 можно установить скорость изменения уровня на выходе ШИМ. Устанавливается в миллисекундах на один инкремент или декремент. При значении 10 уровень будет изменяться на 1 значение в течении 10 миллисекунд. И от 0 до 1000 (100%) уровень поднимется через 10000 миллисекунд, т.е. через 10 секунд.
При значении 0 выход полностью выключится, транзистор ШИМ закрыт, на выходе 0-10В напряжение полностью пропадет. При значении максимальном на выходе будет уровень 100%. Если записать значение больше максимального, тогда модуль установит максимальный уровень 100% и вернет ошибку «Illegal Data Value». При отключении питания уровни в каналах 1 - 4 и уровень общий сохраняются в регистры Backup. Это ячейки ОЗУ, питающиеся от батарейки. При условии, что батарейка подключена, при включении питания восстановятся ранее установленные уровни. Если батарейка отключена, тогда уровни в каналах установятся в 0, а общий в 100.
Потребление и нагрев.
Подключим к источнику питания и измерим ток потребления. При напряжении 12В ток потребления 16мА. При напряжении питания 24В ток 10мА.
На рисунке приборы: сверху источник питания, посередине генератор, внизу электронная нагрузка.
С генератора подаем импульсы 0 и 3В с частотой 1 Гц и смотрим в программе, регистр DI1 меняется 0 и 1.
Подаем постоянное напряжение, видим как меняется показания в регистрах IR1 и IR11. Через коэффициенты значение можно преобразовать в милливольты.
Подаем с генератора Меандр амплитудой от 0 до 3В и меняем частоту на генераторе. Смотрим увеличение показания счетчика в регистре IR100 и измерение частоты в регистре IR200.
Увеличиваем частоту на генераторе. Максимальная частота, которую может измерить модуль 120Гц.
Теперь измерим температуру модуля.
Видно, что слегка греется источник питания, микроконтроллер, но больше всего греются 4 микросхемы формирователей сигналов с выхода микроконтроллера. Температура около 30 грС. Это нормальная работа для такого устройства.
Интерфейс 0-10В.
Существуют два интерфейса управления диммерами 0-10В и 1-10В, в чем их отличие.
Стандарт 0-10В предполагает активный регулятор и пассивный диммер, отвечающий на сигналы регулятора. Регулятор играет роль активного источника напряжения. К регулятору всегда подается питающее напряжение 12-24В. Диммер пассивный, он реагирует изменением светового потока на изменения напряжения, создаваемые регулятором. При значении сигнала 10В система выдает 100% яркости. При 0В – 0% яркости, полное гашение.
Стандарт 1-10В предполагает пассивный регулятор, который выполняет роль потребителя это потенциометр и активный диммер, который создает электрическое напряжение для регулятора. При значении сигнала 10В система выдает 100% яркости. При 1В или ниже – минимальная яркость, уровень яркости зависит от производителя. Для полного гашения необходимо разрывать цепь питания 220В. Поэтому такие регуляторы часто снабжают выключателем, который при повороте потенциометра на минимальное значение разрывает цепь питания.
Диммеры 1-10В могут работать с любыми регуляторами как с 1-10В, так и с 0-10В. Но для полного выключения может потребоваться дополнительный выключатель.
Диммеры 0-10В могут работать только с активным регулятором 0-10В.
Модуль-регулятор DDL84R-V может управлять четырьмя диммерами как с интерфейсом 0-10В, так и 1-10В.
К выходу 0-10 В подключим электронную нагрузку и измерим напряжение. На максимальном уровне напряжение 10,29 В.
Включим нагрузку и измерим максимальный выходной ток операционного усилителя. При 0 токе выходное напряжение 10,29 В, при токе 20мА напряжение 9,08 В, при 40мА - 8 В, при 43мА выход отключается и напряжение нулевое. Операционный усилитель не очень мощный и на его выходе ещё установлены ограничительные резисторы 20 Ом, которые так же уменьшают напряжение. Желательно нагрузку на выходе 0-10 В использовать меньше 20мА.
Сравнение DDL84R с DDL04R.
Функционально эти модули похожи. Отличия у них следующие:
- Усилены выходы ШИМ, теперь 7А, вместо 3А. Установлены более мощные MOSFET транзисторы.
- Добавлены 8 входов. В модуле DDL04R входов не было.
- Отдельные модификации для выходов ШИМ и 0-10В. В модуле DDL04R оба типа выходов запаяны одновременно.
- Установлены разъёмные винтовые клеммы, вместо нажимных.
- Изменена внутренняя схемотехника, установлены более современные детали.
- Изменена программа, улучшена работа, добавлены новые функции.
Внутреннее устройство модуля.
Модуль выполнен на печатной плате. На плате установлены разъёмные клеммные блоки: 4 контактный для подключения питания и шины RS485; 4 контактный для подключения входов с 5 по 8; Девяти-контактный для подключения выходов с 1 по 4 и входов с 1 по 4.
На плате так же есть источник питания от 24В, драйвер шины RS485, микроконтроллер ARM Cortex M3, цепи входных сигналов, цепи формирования выходных сигналов, ОУ для выхода 0 – 10В, MOSFET транзисторы для выходов ШИМ, цепи защиты, держатель батарейки CR1220, кнопка, светодиод.
Поскольку выходы могут быть только одного типа, то запаиваются только необходимые детали. На плате не могут быть запаяны одновременно все детали. Запаиваются или MOSFET транзисторы для выходов ШИМ; или ОУ для выхода 0 – 10В; или ОУ и биполярные транзисторы для выхода 4 – 20 мА.
Аналоги: WB-MRGBW-D.
Выводы.
Модуль DDL84R это обновленная модель диммера DDL24 или DDL04R. Изменена схемотехника, обновлены элементы, заменены клеммные блоки, добавлены входы, улучшены характеристики. По основным регистрам MODBUS модуль полностью совместим со старшими моделями. Модуль DDL84R может являться заменой более старших моделей.
Видео обзор модуля DDL84R.
Основное назначение — это управление уровнем яркости светильников.
Способы регулирования – изменение ШИМ для светодиодных лент, изменение уровня напряжения 0 – 10 В для управления регулируемыми драйверами светильников.
Еще одно назначение – это управление температурой. Выходы ШИМ или 0 – 10В могут управлять сервоприводами кранами системы отопления для каждой комнаты.
На входы можно подключить выключатели, регуляторы или датчики температуры.
Корпус.
Модуль выполнен в корпусе на DIN рейку шириной 2 DIN.
В названии заложены функциональные свойства устройства. D это корпус на DIN рейку, D диммер, L серия для LED светильников, 8 входов, 4 выхода, R это RS485, P выход PWM, V выход 0-10 В, I выход 4-20 мА.
Может быть собрано несколько разновидностей этого устройства. Два типа корпуса: на DIN рейку с первой буквой D и в корпусе микромодуля с первой буквой M. Три типа выходов: P выход PWM, V выход 0-10 В, I выход 4-20 мА.
Подключение входов.
У модуля есть 8 входов. - входы 1, 2, 3, 4 могут быть аналоговые, со встроенным АЦП 12 бит или дискретные, возвращать 0 или 1 в регистрах DI или импульсные, считать количество импульсов со счетчиков или частоту для вентиляторов.
- входы 5, 6, 7, 8 могут быть дискретные 0 или 1 в регистрах DI или импульсные, считать количество импульсов со счетчиков. АЦП на этих входах нет.
- Ещё 4 входа – это входы 9 – 12 это контакты на плате под названием DIN1 – DIN4. Они подключены непосредственно к микроконтроллеру без цепей защиты и фильтрации. Могут быть только дискретные, возвращать 0 или 1 в регистрах DI.
Все эти входы можно использовать во встроенных сценариях.
Импульсный вход имеет разрядность 64 бит. Максимальное число может достигнуть значения 18446744073709551616. Для перевода в единицы измерения для каждого счетчика есть коэффициенты.
Аналоговые входы, подключенные к АЦП, разрядностью 12 бит. Для увеличения точности есть усреднение – количество накоплений, указывается в регистре HR75. Для перевода в единицы измерения для каждого входа есть коэффициенты. Для расчета коэффициентов есть встроенный калькулятор.
Значение 0 соответствует минимальному напряжению на входе, а значение 1 соответствует максимальному напряжению. Если на вход подключить кнопку, то при замыкании кнопки на общий, на входе будет минимальное напряжение и DI будет показывать 0. А при размыкании кнопки, с помощью подтягивающего резистора входное напряжение поднимется до максимального и DI покажет 1. Т.е. при нажатой кнопке – 0, при отпущенной – 1.
Есть регистр для чтения сразу всех входов – это IR19. Каждый дискретный вход в регистре занимает свой бит.
Подключение выходов.
У модуля есть 4 выхода. К одним и тем же клеммам могут быть подключены разные выходы в зависимости от модификации.
- DDL84RP - 4 канала ШИМ для управления светодиодной лентой. На выходе каждого канала установлен транзистор, который может коммутировать 30В 7А.
- DDL84RV - 4 канала 0-10В для управления диммерами и приводами, током до 20мА.
- DDL84RI - 4 канала 4-20мА для управления приводами.
Уровень устанавливается в регистрах HR5 – HR8 или HR30 – HR34. Два диапазона регистров сделано для перехода на унифицированное адресное пространство регистров HR30 – HR34.
Выходами можно управлять через Coil1 – Coil4.
Добавлен регистр HR15. Это максимальный диапазон значений. Можно установить 1023 или 1000 или 256 или 100%.
В регистре HR14 можно поменять частоту выхода ШИМ. Частота устанавливается в Герцах.
В регистрах HR10 – HR13 можно установить скорость изменения уровня на выходе ШИМ. Устанавливается в миллисекундах на один инкремент или декремент. При значении 10 уровень будет изменяться на 1 значение в течении 10 миллисекунд. И от 0 до 1000 (100%) уровень поднимется через 10000 миллисекунд, т.е. через 10 секунд.
При значении 0 выход полностью выключится, транзистор ШИМ закрыт, на выходе 0-10В напряжение полностью пропадет. При значении максимальном на выходе будет уровень 100%. Если записать значение больше максимального, тогда модуль установит максимальный уровень 100% и вернет ошибку «Illegal Data Value». При отключении питания уровни в каналах 1 - 4 и уровень общий сохраняются в регистры Backup. Это ячейки ОЗУ, питающиеся от батарейки. При условии, что батарейка подключена, при включении питания восстановятся ранее установленные уровни. Если батарейка отключена, тогда уровни в каналах установятся в 0, а общий в 100.
Потребление и нагрев.
Подключим к источнику питания и измерим ток потребления. При напряжении 12В ток потребления 16мА. При напряжении питания 24В ток 10мА.
На рисунке приборы: сверху источник питания, посередине генератор, внизу электронная нагрузка.
С генератора подаем импульсы 0 и 3В с частотой 1 Гц и смотрим в программе, регистр DI1 меняется 0 и 1.
Подаем постоянное напряжение, видим как меняется показания в регистрах IR1 и IR11. Через коэффициенты значение можно преобразовать в милливольты.
Подаем с генератора Меандр амплитудой от 0 до 3В и меняем частоту на генераторе. Смотрим увеличение показания счетчика в регистре IR100 и измерение частоты в регистре IR200.
Увеличиваем частоту на генераторе. Максимальная частота, которую может измерить модуль 120Гц.
Теперь измерим температуру модуля.
Видно, что слегка греется источник питания, микроконтроллер, но больше всего греются 4 микросхемы формирователей сигналов с выхода микроконтроллера. Температура около 30 грС. Это нормальная работа для такого устройства.
Интерфейс 0-10В.
Существуют два интерфейса управления диммерами 0-10В и 1-10В, в чем их отличие.
Стандарт 0-10В предполагает активный регулятор и пассивный диммер, отвечающий на сигналы регулятора. Регулятор играет роль активного источника напряжения. К регулятору всегда подается питающее напряжение 12-24В. Диммер пассивный, он реагирует изменением светового потока на изменения напряжения, создаваемые регулятором. При значении сигнала 10В система выдает 100% яркости. При 0В – 0% яркости, полное гашение.
Стандарт 1-10В предполагает пассивный регулятор, который выполняет роль потребителя это потенциометр и активный диммер, который создает электрическое напряжение для регулятора. При значении сигнала 10В система выдает 100% яркости. При 1В или ниже – минимальная яркость, уровень яркости зависит от производителя. Для полного гашения необходимо разрывать цепь питания 220В. Поэтому такие регуляторы часто снабжают выключателем, который при повороте потенциометра на минимальное значение разрывает цепь питания.
Диммеры 1-10В могут работать с любыми регуляторами как с 1-10В, так и с 0-10В. Но для полного выключения может потребоваться дополнительный выключатель.
Диммеры 0-10В могут работать только с активным регулятором 0-10В.
Модуль-регулятор DDL84R-V может управлять четырьмя диммерами как с интерфейсом 0-10В, так и 1-10В.
К выходу 0-10 В подключим электронную нагрузку и измерим напряжение. На максимальном уровне напряжение 10,29 В.
Включим нагрузку и измерим максимальный выходной ток операционного усилителя. При 0 токе выходное напряжение 10,29 В, при токе 20мА напряжение 9,08 В, при 40мА - 8 В, при 43мА выход отключается и напряжение нулевое. Операционный усилитель не очень мощный и на его выходе ещё установлены ограничительные резисторы 20 Ом, которые так же уменьшают напряжение. Желательно нагрузку на выходе 0-10 В использовать меньше 20мА.
Сравнение DDL84R с DDL04R.
Функционально эти модули похожи. Отличия у них следующие:
- Усилены выходы ШИМ, теперь 7А, вместо 3А. Установлены более мощные MOSFET транзисторы.
- Добавлены 8 входов. В модуле DDL04R входов не было.
- Отдельные модификации для выходов ШИМ и 0-10В. В модуле DDL04R оба типа выходов запаяны одновременно.
- Установлены разъёмные винтовые клеммы, вместо нажимных.
- Изменена внутренняя схемотехника, установлены более современные детали.
- Изменена программа, улучшена работа, добавлены новые функции.
Внутреннее устройство модуля.
Модуль выполнен на печатной плате. На плате установлены разъёмные клеммные блоки: 4 контактный для подключения питания и шины RS485; 4 контактный для подключения входов с 5 по 8; Девяти-контактный для подключения выходов с 1 по 4 и входов с 1 по 4.
На плате так же есть источник питания от 24В, драйвер шины RS485, микроконтроллер ARM Cortex M3, цепи входных сигналов, цепи формирования выходных сигналов, ОУ для выхода 0 – 10В, MOSFET транзисторы для выходов ШИМ, цепи защиты, держатель батарейки CR1220, кнопка, светодиод.
Поскольку выходы могут быть только одного типа, то запаиваются только необходимые детали. На плате не могут быть запаяны одновременно все детали. Запаиваются или MOSFET транзисторы для выходов ШИМ; или ОУ для выхода 0 – 10В; или ОУ и биполярные транзисторы для выхода 4 – 20 мА.
Аналоги: WB-MRGBW-D.
Выводы.
Модуль DDL84R это обновленная модель диммера DDL24 или DDL04R. Изменена схемотехника, обновлены элементы, заменены клеммные блоки, добавлены входы, улучшены характеристики. По основным регистрам MODBUS модуль полностью совместим со старшими моделями. Модуль DDL84R может являться заменой более старших моделей.
Видео обзор модуля DDL84R.