В линейке контроллеров KinCony серии «A» присутствуют модели во всех конфигурациях от 2 до 256 управляющих выходов, но почему-то до сих пор отсутствовал довольно логичный вариант на 24 входа/выхода.

Теперь появился A24 который имеет на борту 24 реле, 24 цифровых входа, аналоговые входы, два канала DAC, три входа для термопар, RS485, Wi-Fi, Ethernet, GSM 4G и прочие возможности.

24 входа/выхода это вариант, который позволяет при помощи одного контроллера автоматизировать какой-то небольшой объект или процесс (когда 16 линий уже мало). Например, обслуживание 24 зон полива в теплице или управление 24 зонами освещения в здании и т. д. и т. п.

KinCony A24

Список характеристик и подсистем контроллера A24:

• Микроконтроллер ESP-WROOM-32UE
• Разъём и Wi-Fi антенна
• 24 цифровых входов «сухой контакт»
• 2 аналоговых входов 0-5 В
• 2 аналоговых входов 4-20 мА
• 2 DAC 0-10 В
• 24 реле 250В/7А (COM, NO)
• 24 светодиода состояний реле
• Встроенная плата с переключателями состояний реле (24 шт.)
• 1-Wire GPIO (для датчиков)
• Выход 3,3 В питания на датчик
• Интерфейс RS485
• 3 входа для термопар K-type
• Разъём для 4G GSM модуля
• Ethernet LAN8270A
• Разъём USB-B
• Кнопки «Reset» и «Download»
• Питание от 12/24 В
• Индикатор наличия питания

Более, чем внушительный набор, плюс ещё нечасто встречающиеся DAC выходы и входы для термопар K-type.

Внешний вид

Основа конструкции — пластмассовый нарезной профиль на DIN-рейку, а верхняя часть — металлическая крышка с прорезями и нанесёнными на ней обозначениями.

Фрагмент вида сверху на контроллер в сборе. Хорошо видно расположение всех элементов и все поясняющие надписи на корпусе.

Вид контроллера со снятой металлической крышкой.

На дополнительной плате находятся переключатели ручного управления реле и индикаторные светодиоды.

Схемотехника

Фото основной платы сверху (без дополнительной). Когда я первый раз увидел внутренности A24, то подумал, что это электронные реле. Но нет — это обычные электромеханические реле на 7 ампер. Кстати, половину этих реле можно было бы сделать электронными или вообще выпустить модель A24S с электронными реле вместо механических.

Обратная сторона платы.

Подсистема питания

Подсистема питания выполнена стандартным для KinCony образом на DC/DC преобразователях XL1509 (5 В) и LM1117 (3,3 В). Светодиод показывает наличие напряжения питания.

ESP32

Схема подключения выводов микроконтроллера ESP32 от производителя. В этот раз даже, кажется, ни в чём не ошиблись. Плюс разъём-переключатель режима работы GPIO12. Логика производителя понятна, но у меня вызывает сомнения необходимость такого переключателя (это нужно тестировать отдельно).

USB-UART

Переходник USB-UART на CH340C, USB-B разъёмом для самостоятельного программирования контроллера и двумя кнопками «Reset» и «Download».

Цифровые входы (DI)

Контроллер имеет 24 цифровых оптоизолированных входов «сухой контакт» на оптронах EL357. Для обеспечения их работы в связке с ESP32 применены расширители цифровых входов/выходов с I2C интерфейсом на двух микросхемах PCF8575TS.

Аналоговые входы (AI)

Стандартно сделаны два аналоговых входа 0-5 В и два аналоговых входа 0-20 мА на счетверённом операционном усилите LM224 и диодах Шоттки BAT54S.

DAC

В этом контроллере присутствуют два цифро-аналоговых преобразователя 0-10 вольт. Управление осуществляется по I2C интерфейсу. Эти два канала можно использовать для управления соответствующими актуаторами.

Сенсоры (1-Wire)

Один подтянутый к 3,3 В вывод для подключения датчиков или шины 1-Wire. Или любых других устройств с подключением на одно GPIO. Плюс в колодку выведены контакты 3,3 В и GND.

Термопары

A24 имеет три входа для подключения трёх термопар. Обслуживанием этих входов занимаются три микросхемы MAX31855 с интерфейсом SPI.

Реле и плата переключателей

24 реле управляются при помощи двух расширителей цифровых входов/выходов с I2C интерфейсом PCF8575TS. Непосредственно обслуживанием работы реле занимаются микросхемы 74HCT14 с инвертирующими триггерами Шмитта и ULN2003A с матрицами транзисторов Дарлингтона.

Плата переключателей и индикаторных светодиодов подключается к контроллеру при помощи двух разъёмов P15 и P16.

RS485

Стандартная для KinCony схема подсистемы RS485.

Ethernet

Так же, стандартная для KinCony схема подсистемы Ethernet на LAN8720A.

GSM 4G

A24 предусматривает возможность подключения 4G GSM модуля SIM7600, что добавляет новое измерение как самому контроллеру, так реализуемым на нём проектам.

Распиновка

Более наглядная распиновка ESP32 ядра контроллера KinCony A24.

Схема подключений

Немного доработанная схема подключений A24 от производителя.

И вольная фантазия разработчиков на тему того, что и как подключать к A24. Всё довольно наглядно и особых вопросов не должно возникнуть даже у новичков.

Софт

Обычно я игнорирую описание этого аспекта работы с контроллером (из-за его очевидности), но последнее время встречается много вопросов «а как программировать это чудо техники?». Отвечаю: основным и лично мне близким способом является самостоятельное программирование контроллера — в этом случае вы можете полностью раскрыть его потенциал и заставить делать нестандартные и нужные лично вам в ваших проектах вещи.

Но если вы не умеете самостоятельно программировать контроллеры (что очень обидно), то можете воспользоваться любой из множества доступных прошивок для ESP32. Правда в этом случае вам придётся довольствоваться функционалом, который автор реализовал в своей прошивке.

Нужно также понимать, что в погоне за универсальностью авторы общедоступных прошивок низводят функционал невероятно мощной (ESP32) системы до уровня детского конструктора по принципу «байт принял — байт отправил», а всю проект-ориентированную логику и интерфейс (в умолчаниях) делегируют «куда-то наверх», как правило, старшему «Linux» брату.

А умея программировать контроллер, «старший Linux брат» вам в 99% случаев просто не понадобится — ESP32 имеет достаточно ресурсов как для обслуживания периферии, так и для вычислительной работы, и для поддержки развитого веб-интерфейcа. Что, кстати, делает контроллер полностью самодостаточным и независящим от поломок «Главного Управляющего Компьютера», а саму вашу IoT экосистему более устойчивой к авариям, потери связи и нештатным ситуациям.

Итого

A24 имеет на борту набор возможностей который нужно ещё постараться, чтобы задействовать хотя бы наполовину. В то же время он сделан на демократичной ESP32 и его можно легко программировать в любой удобной вам среде разработки под ваши задачи.

Ну и конфигурация 24 входа/выхода позволяет ему (без дополнительных плат контроллеров и реле) покрывать большое поле потребностей проектов малой автоматизации.