Index
1. Introducción
2. Escudo del SAI
3. Especificaciones técnicas
4. El reloj en tiempo real
5. La interfaz RS-485
6. Descarga de supercondensadores
7. Conectar dos PLCs industriales Arduino usando RS-485 para abrir y cerrar un relé
Introducción
En esta publicación encontrarás información general sobre UPS Shield y la configuración que se debe hacer a la Raspberry Pi.
UPS Shield
El módulo UPS Shield es un almacenamiento de energía basado en supercondensadores. Contiene dos convertidores DC / DC independientes. El primero es un convertidor elevador / reductor bidireccional que funciona como interfaz entre el riel de suministro estable de 5 V y el supercondensador. Durante la carga, el convertidor funciona en modo reductor y transporta energía desde la fuente de alimentación externa al supercondensador. En caso de un corte de energía, el dispositivo de carga (Raspberry Pi u otro SBC) se alimenta desde el supercondensador a través del convertidor CC / CC en modo step-up. El segundo convertidor CC / CC es un convertidor reductor de front-end. La única función es convertir una entrada alta a 5,1 V para el riel de 5 V.
Especificaciones Técnicas
General
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Max. Tiempo total de respaldo Ttb | Min. 57 s Typ. 81 s | Funcionamiento hasta que no se descarguen los supercondensadores.Tamb = 25 ºC. |
| Tiempo de respaldo por falla de energía por plazo de clasificación Tst | Min. 22 s Typ. 31 s | Funcionamiento hasta que no se descarguen los supercondensadores.Tamb = 25 ºC. |
| Tiempo de carga (carga rápida) = configuración predeterminada | Typ. 25 s | Funcionamiento hasta que no se descarguen los supercondensadores.Tamb = 25 ºC. |
| Tiempo de funcionamiento (carga lenta) | Typ. 60 s | Funcionamiento hasta que no se descarguen los supercondensadores.Tamb = 25 ºC. |
| Rango de temperatura de funcionamiento (módulo) | -40 ºC a +85 ºC -25 ºC a +70ºC | PCB ensamblado Incluye terminales de botón y de tornillo |
| Rango de temperatura de funcionamiento (supercondensadores) | -40 ºC to + 60ºC | Tipo de supercondensador: 22F / 2.7V / DxL = 16 x 26 mm |
Entrada
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Rango de voltaje de entrada | 7V DC ... 28 DC | en terminal de tornillo |
| Corriente de entrada promedio | 1 A 0.5 A | Modo de carga + Arranque RPi3 a Vin = 12 V Modo de carga + Arranque RPi3 en Vin = 24 V |
| Consumo actual | Typ. 15 mA | Funcionamiento normal (sin modo de carga, sin modo de apagado), Tamb = 25 ºC |
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Rango de voltaje de salida | 4.75 V DC ... 5.25 V DC | |
| Rango de corriente de salida | 0 Aavg ... 1 Aavg | |
| Typ. ondulación de salida | 10 mVpp | En el modo de apagado, Tamb = 25 ºC, ondulación a fSW = 1200 kHz |
Interfaz de supercondensador
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Voltaje de trabajo en los contactos del supercondensador | 1 V ... 5.25 V | |
| Corriente máxima a través del supercondensador | 7 A | |
| Método de carga | 7,5 W (carga rápida, predeterminado) = 1,5 A a 5 V2,5 W (carga lenta) = 0,5 A a 5 V | Carga de energía constante Carga de energía constante |
| Equilibrio | +/- 300 mA | Circuito de equilibrio activo para dos supercondensadores en serie |
El reloj en tiempo real
La placa contiene un circuito integrado PCF8563 que se comunica a través del bus I2C con RaspberryPi. Una batería de moneda de litio suministra el chip RTC cuando la Raspberry Pi no está encendida. Recomendamos utilizar la batería CR2032.
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Tipo de chip RTC | DS3231 | Compatible con el sistema operativo Raspbian |
| Soporte de la batería | CR2032 | 3 V, Lithium |
| Vida útil de la batería | > 20 años | a una capacidad de 200 mAh |
| Comunicación | I2C-bus | Los pines 3 y 5 de la interfaz GPIO (SDA y SCL), requieren un controlador RTC instalado en el RPi |
En el archivo /boot/config.txt descomente la línea
dtparam=i2c_arm=on
y al final agrega la línea
dtoverlay=i2c-rtc,ds3231
La interfaz RS-485
El módulo de protección del UPS contiene un transceptor RS-485 (o RS-422) de 2 cables. El transceptor es impulsado por la interfaz UART Raspberry Pi en los pines GPIO14 y GPIO15. Enviamos y revelamos datos por / dev / ttyS0.
En el archivo /boot/config.txt agregue la línea
enable_uart=1
| Parámetros | Valor | Condiciones |
| Tipo de comunicación de interfaz RS-485 | 2 hilos, semidúplex | Chip transceptor ISL8483E |
| Control de dirección RX / TX | Controlado por la GPIO24 | Buceador habilitado por un bit de datos TX bajoEl controlador se deshabilitó 25 us después del final de un bit de datos TX bajo. Opcional |
| Sesgo a prueba de fallos | 390R a GND 390R a 5V | |
| Terminación de línea | 120R | 390R//220R//390R+2*10R |
| Protección | ESD a +/- 15 kV | Sin protección contra sobretensiones / ráfagas |
| Función de eco | RX siempre habilitado TX habilitado en los datos | Opcional |
| Velocidad de transmisión de datos | 0 ... 250 kbps velocidad de respuesta limitada | 25 pausa de transmisión de EE. UU. Entre TX y RX requerido |
La línea de habilitación del controlador sigue los datos con un breve retraso (25 μs) antes de desactivar el controlador. No es necesario ajustar la constante de tiempo para diferentes velocidades de transmisión. El control de dirección de la automatización funciona desde cero hasta la velocidad máxima de transmisión. El único requisito es una pausa de transmisión de 25 μs entre los datos enviados y recibidos. Este breve intervalo de tiempo corresponde a un intervalo de tiempo de aproximadamente 3 bits de datos a 115 kbps. A 9600 bps, el intervalo de tiempo de 25 μs corresponde a una fracción de un bit de datos.
En lugar de mantener el transmisor habilitado para toda la transmisión, el controlador se habilita en el borde delantero del bit de inicio o cualquier lógica baja en la entrada del conductor. También deshabilita el controlador 25 μs después del borde delantero del bit de parada o cualquier lógica alta en la entrada del controlador. Cuando el controlador está desactivado, las resistencias de polarización garantizan que la salida del receptor sea un nivel lógico alto.
Descarga de supercondensadores
| Paramétros | Valor | Condición |
| Carga de descarga | 2 ohmios Traza de PCB de meandro utilizada como monitor de derivación | a 25 ºC |
| Tiempo de descarga típico ar supercondensadores 2x22F por defecto | 1 min. | Corta las almohadillas R83 con una pinza. |
UPS Shield para Raspberry Pi