Produktbeschreibung #

Das RevPi AIO ist ein Erweiterungsmodul der Revolution Pi Produktfamilie mit 4 analogen Eingänge, 2 analogen Ausgänge und 2 RTD- Kanälen.

Aufbau #

revpi-aio-aufbau
Position Komponente Verwendung

1

3 × Status-LED

LEDs

2

6 × Analoger Eingang, 2 × Analoger Ausgang

Pinbelegung,
Analoge Eingänge,
Analoge Ausgänge

3

X4-Stecker

Spannungsversorgung anschließen

4

Arretierklammern

Gerät auf einer Hutschiene montieren

5

Lüftungsschlitze

Gerät auf einer Hutschiene montieren

6

2 × PiBridge

Erweiterungsmodule anschließen

Pinbelegung #

Das RevPi AIO verfügt über

  • 2 analoge Ausgänge für Strom oder Spannung

  • 4 analoge Eingänge für Strom und Spannung

  • 2 RTD-Kanäle für Widerstands-Temperaturfühler (Pt100/1000)

Die Pins am Steckverbinder sind wie folgt belegt:

revpi-aio-pinout

Für die Konfiguration siehe RevPi AIO im PiCtory Value Editor konfigurieren.

LEDs #

Die LEDs zeigen verschiedene Gerätestatus an.

Power #

Signal Bedeutung

Grün

Die Verbindung zum RevPi Basismodul ist hergestellt.

Blinkt rot

Die Verbindung zum RevPi Basismodul ist im Aufbau (Initialisierungsphase).

Rot

Die Verbindung zum RevPi Basismodul wurde unterbrochen.

OUT #

Signal Bedeutung

Aus

Es wurde noch keine Verbindung zum RevPi Basismodul hergestellt (Initialisierungsphase).

Grün

Ausgänge sind betriebsbereit.

Blinkt rot

Bereichsfehler. Die Werte des RevPi Basismoduls sind zu hoch oder zu niedrig.

Rot

Fehler an den Ausgängen.

IN #

Signal Bedeutung

Aus

Es wurde noch keine Verbindung zum RevPi Basismodul hergestellt (Initialisierungsphase).

Grün

Eingänge sind betriebsbereit.

Blinkt rot

Bereichsfehler. An einem oder mehreren Ausgängen liegt eine zu hohe Spannung oder ein zu hoher Strom an.

Kompatible Basismodule #

  • RevPi Connect 5

  • RevPi Connect 4

  • RevPi Connect SE (nur linke Seite)

  • RevPi Connect+ (nur linke Seite)

  • RevPi Connect S (nur linke Seite)

  • RevPi Core (alle Varianten)

Siehe Regeln für die Geräteanordnung.

Lieferumfang #

Im Lieferumfang enthalten sind

  • RevPi AIO - analoges I/O-Modul

  • PiBridge Steckbrücke

  • X4-Stecker

  • 2 × 14-polige I/O-Steckerleiste

  • 2 × Blindstecker für PiBridge

Montage und Anschluss #

Der RevPi wurde für den Einsatz in einem Schaltschrank entwickelt. Beachte die Vorgaben für den bestimmungsgemäßen Gebrauch und alle Sicherheitshinweise.

Warning
Lebensgefahr durch elektrischen Schlag

Bei Arbeiten an Geräten im Schaltschrank unter Beteiligung von 230-V-Netzspannung besteht tödliche Stromschlaggefahr.

▷ Arbeiten im Schaltschrank nur von Elektrofachkräften durchführen lassen.

▷ Vor allen Arbeiten im Schaltschrank die Spannungsversorgung ordnungsgemäß abschalten.

Führe die Montage und den Anschluss in folgender Reihenfolge aus:

  1. Montiere das RevPi Basismodul und alle Erweiterungsmodule auf einer Hutschiene.

  2. Schließe das Erweiterungsmodul über die PiBridge Steckbrücke an.

  3. Schließe alle sonstigen Geräte wie Sensoren und Aktoren an.

  4. Schließe zuletzt die Spannungsversorgung an.

Konfiguration #

Die RevPi Erweiterungsmodule werden innerhalb der Systemkonfiguration mit PiCtory konfiguriert.

RevPi AIO in PiCtory konfigurieren #

Für das RevPi AIO stehen zur Verfügung:

  • 2 analoge Ausgänge für Strom oder Spannung

  • 4 analoge Eingänge für Strom und Spannung

  • 2 RTD-Kanäle für Widerstands-Temperaturfühler (Pt100/1000)

Diese können über PiCtory im Value Editor konfiguriert werden.

Beachte die Pinbelegung.

▷ Starte PiCtory.

▷ Aus dem Device Catalog › I/O Devices den RevPi AIO an den richtigen Slot in das Revolution Pi System auf dem Configuration Board einfügen.

▷ Ggf. Basiskonfiguration des RevPi AIO unter Device Data anpassen.

▷ Im Value Editor die Einstellwerte konfigurieren (siehe unten).

▷ Mit File › Save as Start-Config. die Konfiguration speichern.

▷ Mit Tools › Reset Driver den Treiber neu starten.

Analoge Eingänge #

Die Eingänge können entweder als Spannungs- oder Stromeingang eingestellt werden, z. B. für Näherungs- oder Füllstandsensoren mit Analogausgängen (typischerweise 4 …​ 24 mA oder 0 …​ 10 V).

IN 1 — Eingang 1 #

PIN Verwendung

24

- negativer Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 1

26

von hier zu Pin 28 muss für Strommessungen eine Drahtbrücke eingebaut werden

28

+ positiver Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 1

IN 2 — Eingang 2 #

PIN Verwendung

23

- negativer Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 2

25

von hier zu Pin 27 muss für Strommessungen eine Drahtbrücke eingebaut werden

27

+ positiver Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 2

IN 3 — Eingang 3 #

PIN Verwendung

17

- negativer Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 3

19

von hier zu Pin 21 muss für Strommessungen eine Drahtbrücke eingebaut werden

21

+ positiver Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 3

IN 4 — Eingang 4 #

PIN Verwendung

11

- negativer Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 4

13

von hier zu Pin 15 muss für Strommessungen eine Drahtbrücke eingebaut werden

15

+ positiver Eingang für Strom oder Spannungsmessung Kanal 4

Input Values im PiCtory Value Editor #

Name Value Bedeutung

Input1Range …​ Input4Range

-10 … 10 V
0 … 10 V
0 … 5 V
-5 … 5 V
0 … 20 mA
0 … 24 mA
4 … 20 mA
-25 … 25 mA

Eingangsbereich für Spannungs- oder Strommessung entsprechend dem angeschlossenen Sensor, typisch für industrielle Sensoren sind 0 …​ 10 V oder 4 …​ 24 mA.

ADC_DataRate

5 Hz
10 Hz
20 Hz
40 Hz
80 Hz
160 Hz
320 Hz
640 Hz

Frequenz für Datenrate am Analogwandler für alle 4 Eingänge.
Die Rate, mit der die Werte im Prozessabbild aktualisiert werden, ist ungefähr 1/5 dieser ADC-Datenrate.

Skalierung Eingang 1 …​ 4:
Input1Multiplier
Input1Divisor
Input1Offset

Skalierung Eingangskanäle.
Wird durch die drei Konfigurationswerte bestimmt und aus dem Originalwert in mV bzw. µA berechnet mit:
Y = Multiplier/Divisor*X + Offset

Statusmeldungen #

Auf OutputStatus_1 …​ 2 werden im Fehlerfall Statusmeldungen ausgegeben:

Bitposition Statusmeldung

Bit 0 (LSB)

0 = Wert ist höher als die Untergrenze des konfigurierten Bereichs.
1 = Wert ist mindestens 20 mV bzw. 20 µA niedriger als die Untergrenze des konfigurierten Bereichs.

Bit 1

0 = Wert ist niedriger als die Obergrenze des konfigurierten Bereichs.
1 = Wert ist mindestens 20 mV bzw. 20 µA höher als die Obergrenze des konfigurierten Bereichs.

Analoge Ausgänge #

Die Ausgänge können entweder Spannung oder Strom ausgeben, z. B. für Aktoren wie Frequenzumrichter zur Drehzahlsteuerung.

OUT 1 — Ausgang 1 #

PIN Verwendung

1

V+ positiver Ausgang für Spannungsbereiche Kanal 1

3

I+ positiver Ausgang für Strombereiche Kanal 1

5

- gemeinsame Masse beider Ausgangskanäle 1 und 2 (Strom und Spannung)

7

- gemeinsame Masse beider Ausgangskanäle 1 und 2 (Strom und Spannung)

OUT 2 — Ausgang 2 #

PIN Verwendung

2

V+ positiver Ausgang für Spannungsbereiche Kanal 2

4

I+ positiver Ausgang für Strombereiche Kanal 2

6

- gemeinsame Masse beider Ausgangskanäle 1 und 2 (Strom und Spannung)

8

- gemeinsame Masse beider Ausgangskanäle 1 und 2 (Strom und Spannung)

Output Values im PiCtory Value Editor #

Name Value Bedeutung

Output1Range
Output2Range

Off (Output inactiv)
0 …​ 5 V
0 …​ 10 V
-5 …​ 5 V
-10 …​ 10 V
0 …​ 5.5 V
0 …​ 11 V
-5.5 …​ 5.5 V
-11 …​ 11 V
4 …​ 20 mA
0 …​ 20 mA
0 …​ 24 mA

Wertebereiche für Strom oder Spannung

Output1EnableSlew
Output2EnableSlew

On
Off

Anstiegsrate verwenden / nicht verwenden.

Output1SlewStepSize
Output1SlewStepSize

1
2
4
8
16
32
64
128

Schrittweite der Anstiegsrate.
Schrittweite 1 entspricht dem kleinsten Bitwert (LSB) des Wandlers.

Output1SlewUpdateFreq
Output1SlewUpdateFreq

258 kHz
200 kHz
154 kHz
131 kHz
116 kHz
70 kHz
38 kHz
26 kHz
20 kHz
16 kHz
10 kHz
8.3 kHz
6.9 kHz
5.5 kHz
4.2 kHz
3.3 kHz

Schritt-Taktfrequenz für die Anstiegsrate

Skalierung Ausgang 1:
Output1Multiplier
Output1Divisor
Output1
OffsetSkalierung Ausgang 2:
Output2Multiplier
Output2Divisor
Output2Offset

16-Bit-signed Multiplier
16-Bit-unsigned Divisor
16-Bit-signed Offset

Skalierung Ausgangskanäle.
Wird durch die drei Konfigurationswerte bestimmt und aus dem Originalwert in mV bzw. µA vorliegt berechnet mit:
Y = Multiplier/Divisor*X + Offset

Statusmeldungen #

Auf OutputStatus_1 …​ 2 werden im Fehlerfall Statusmeldungen ausgegeben:

Bitposition Statusmeldung

Bit 0 (LSB)

Temperaturfehler Ausgangsbaustein (längere Überlastung, Kurzschluss)

Bit 1

Open-Load-Fehler Stromausgang (angeschlossener Stromkreis zu hochohmig, z. B. Leitung unterbrochen)

Bit 2

Interner CRC-Fehler Ausgangsbaustein (z. B. Hardware-Defekt, gravierende externe Störsignale)

Bit 3

Bereichsfehler: Ausgangswert im Prozessabbild liegt außerhalb des konfigurierten Ausgangsbereichs.

Bit 4

reserviert für interne Zwecke

Bit 5

Versorgungsspannung für das Erweiterungsmodul <10,2 V. Ausgänge wurden abgeschaltet.

Bit 6

Versorgungsspannung für das Erweiterungsmodul >28,8 V. Die Ausgänge wurden abgeschaltet.

Bit 7 (MSB)

Timeout bei der Verbindung zum RevPi Basismodul (z. B. Störung PiBridge, Störung piControl). Die Ausgänge wurden abgeschaltet.

Falls die Ausgänge aus Sicherheitsgründen abgeschaltet wurden, stehen die Ausgänge erst wieder nach einem Neustart des Gerätes oder einem Reset der PiBridge (z. B. piTest -x) zur Verfügung.

RTD-Kanäle #

Über die RTD-Kanäle kann die Temperatur von angeschlossenen Pt100 und Pt1000 Sensoren ermittelt werden.

Beachte die Pinbelegung.

Grafik aus RTD-Kanäle für Temperaturmessungen konfigurieren (revpi-aio-rtd-channels)

Das RevPi AIO verwendet für einen 2-Draht Sensor die 3-Draht Messmethode. Daher muss der fehlende 3. Draht durch eine Drahtbrücke am RevPi AIO zwischen den Pins 10 und 12 (RTD1) bzw. 9 und 18 (RTD2) simuliert werden.

MEM Memory Values im PiCtory Value Editor #

Angaben für RTD1 gelten analog zu RTD2.

Name Value Bedeutung

RTD1Type

Pt100
Pt1000

Auswahl des Messfühlertyps

RTD1Wiring

2-Wire
3-Wire
4-Wire

Auswahl Messverfahren.

RTD1Multiplier
RTD1Divisor
RTD1Offset

16-Bit-signed Multiplier
16-Bit-unsigned Divisor
16-Bit-signed Offset

Skalierung für RTD-Kanäle festlegen. Diese wird durch die drei Konfigurationswerte bestimmt und nach folgender Formel aus dem Originalwert (der in 1/10 °C vorliegt) berechnet:
Y = Multiplier/Divisor*X + Offset

Die Skalierung kann für Umrechnung in andere Einheiten oder zur nachträglichen Kalibrierung eines Temperaturfühlers verwendet werden. Bei der Berechnung im RevPi AIO wird eine 32-Bit-Integer-Arithmetik verwendet. Die Ergebnisse werden als 16-Bit-Werte im Prozessabbild hinterlegt. Sollte das Ergebnis Y die Grenzen eines 16-Bit-signed Wertes überschreiten, wird der Fehler erkannt und der Wert begrenzt. Die Ausgangswerte müssen für einen Skalierungsfaktor 1 immer in der Einheit mV bzw. µA ins Prozessabbild abgelegt werden.

Beispiel #

Um die Temperatur in °C ohne Nachkommastellen im Prozessabbild zu haben muss die Einstellung so aussehen:

Multiplier = 1, Divisor = 10, Offset = 0

Um die Temperatur in °F ins Prozessabbild zu bekommen müssen die parameter so eingestellt werden:

Multiplier = 18, Divisor = 100, Offset = 32

Für Prozessdaten in °Kelvin brauchst du diese Werte:

Multiplier = 1, Divisor = 10, Offset = 273

Tritt ein Fehler auf, erhältst du in den Eingangswerten des Prozessabbilds mit dem Namen Bytes RTDStatus_1 und RTDStatus_2 Fehlermeldungen. Die Werte haben folgende Bedeutung:

Bitposition Bedeutung

Bit 0 (LSB)

0 = Temperatur ist höher als -200 °C
1 = Temperatur ist niedriger als -200 °C (z. B. Kurzschluss im Sensor oder Kabel)

Bit 1

0 = Temperatur ist niedriger als 850 °C
1 = Temperatur ist höher als 850 °C (z. B. kein Sensor angeschlossen oder Leitungsbruch)

Falls die ermittelte Temperatur außerhalb des Bereiches ist, wird der jeweilige Grenzwert aus­gegeben (-200,0 °C oder 850,0 °C) und zusätzlich das entsprechende Statusbit gesetzt.

In den Feldern RTDValue_1 und RTDValue_2 kannst du symbolische Namen für die beiden Temperaturwerte festlegen. Unter diesen Namen kannst du dann mit piTest, einem selbstgeschriebenen Programm oder einer Anwendungssoftware, Messwerte der angeschlossenen Sensoren aus dem Prozessabbild auslesen. Die Werte werden dort in 1/10 °C angegeben, falls du die Skalierung auf 1 belassen hast.

Statusmeldungen im Prozessabbild #

Um einen Fehlerzustand des RevPi AIO genau auszuwerten, muss deine Anwendungssoftware die Statuseinträge im Prozessabbild auswerten. Statuseinträge werden als Eingangswerte vom PiControl Treiber dort abgelegt. Die Position (Offset) im Prozessabbild kannst du zum Beispiel dem Offsetexport in PiCtory entnehmen oder über die symbolischen Namen der jeweiligen Statuswerte auch mit dem Kommandozeilen-Tool piTest abfragen. Die Bedeutung der einzelnen Bits der Status-Bytes findest du in der folgenden Tabelle:

Bit Ursache LED Anzeige Reaktion

Statusmeldungen Analogausgänge

Bit 0 (LSB)

Temperaturfehler vom Ausgangsbaustein. Der Ausgangsbaustein ist durch eine längere Überlastung (Kurzschluss) überhitzt

rot an

-

Bit 1

Open Load Fehler vom Stromausgang. Im Betriebsmodus Stromausgang ist der angeschlossene Stromkreis zu hochohmig, weil zum Beispiel die Leitung unterbrochen ist.

rot an

-

Bit 2

Interner CRC Fehler vom Ausgangsbaustein. Dieser Fehler deutet auf einen Hardwaredefekt oder gravierende externe Störsignale hin.

rot an

-

Bit 3

Bereichsfehler: Der Ausgangswert im Prozessabbild liegt außerhalb des konfigurierten Ausgangsbereichs.

rot blinkt

Der Ausgang wird auf den maximal oder minimal zulässigen Wert gesetzt.

Bit 4

Reserviert für interne Zwecke

-

-

Bit 5

Versorgungsspannung des RevPi AIO liegt unter 10,2 V.

rot an

Die Ausgänge werden auf 0 gesetzt, da kein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.

Bit 6

Versorgungsspannung des RevPi AIO liegt über 28,8 V.

rot an

Die Ausgänge werden auf 0 gesetzt, da kein sicherer Betrieb gewährleistet werden kann.

Bit 7 (MSB)

Timeout bei der Verbindung zum RevPi Connect (z.B. wegen einer Störung der PiBridge oder wenn das Treiberprogramm piControl nicht mehr korrekt auf dem RevPi Connect läuft.

rot an

Die Ausgänge werden auf 0 gesetzt. Dies ist der angenommene sichere Zustand, der auch beim Starten des RevPi AIO an den Ausgängen anliegt.

Statusmeldungen Analogeingänge

Bit 0 (MSB)

Eingangswert liegt mindestens 24 mV bzw. 20 µA unter dem konfigurierten Eingangsbereich

rot blinkt

-

Bit 1

Eingangswert liegt mindestens 24 mV bzw. 20 µA über dem konfigurierten Eingangsbereich

rot blinkt

-

Statusmeldungen Temperatureingänge

Bit 0 (MSB)

Ermittelte Temperatur unter-200 °C oder Kurzschluss des Sensors

-

-

Bit 1

Ermittelte Temperatur über 850 °C oder kein Sensor angeschlossen bzw. Leitungsbruch.

-

-