Kincony решила окончательно утвердить своё имя в зале славы производителей контроллеров всех времён и народов и выпустила уникальную модель KC868-A256 аж с 512 GPIO на борту. Насколько я понимаю, никто ранее ничего подобного не делал и это действительно уникальная в своём роде вещь.
(Особенно впечатляюще KC868-A256 смотрится в сравнении с контроллерами, которые имеют всего несколько GPIO на вход и несколько GPIO на выход, а то и не имеют таковых вовсе.)
Как к этому относиться — как к демонстрации возможностей и технологическому курьёзу или как практическому девайсу для автоматизации — каждый может решить сам, мы же далее посмотрим подробно как всё это устроено и как это работает.
❯ Групповое взвешивание
Всё познаётся в сравнении и для начала давайте посмотрим как внешний вид и габариты KC868-A256 соотносятся с его одногруппниками и предшественниками KC868-A128 и KC868-A64.
Чётко прослеживается эволюционная последовательность — добавляется количество входов и выходов и растут габариты контроллера. Тут встаёт вопрос о разумном пределе роста габаритов — уже KC868-A64 установишь не в каждый электрощит, что уж говорить о KC868-A256.
С другой стороны, похоже в Китае существуют свои традиции компоновки электрощитов и сами щиты отличаются от привычных нам своим устройством — там на (большое) основание в свободном порядке устанавливаются компоненты в соответствии с конкретным проектом и при таком подходе не возникает проблем с контроллерами любых габаритов.
Но в наш типовой «щиток на 3 автомата» KC868-A256 конечно не запихнёшь, в него вообще мало что можно «запихнуть».
Ну и для сравнения KC868-A256 рядом с «каноническим» родоначальником всей серии KC868-A4. Как говорится, почувствуйте разницу и величину творческой потенции компании Kincony.
Цена KC868-A256 впечатляет, но в пересчёте на порт составляет менее 200 руб., что вроде бы не так уж и много, а сколько будет стоить альтернативное решение 256 входов/256 выходов от других компаний — даже подумать страшно (и будет точно больше стоимости KC868-A256).
❯ KC868-A256
Теперь перейдём к более подробному рассмотрению ТТХ KC868-A256 и перечислим его составляющие части и характеристики.
- Микроконтроллер ESP32
- 256 цифровых опторазвязанных входов («сухой контакт»)
- 2 аналоговых входа 0–5 В
- 2 аналоговых входа 4–20 мА
- 256 MOSFET выходов 12/24 В/0,5 А
- 256 светодиодов состояний выходов
- Возможность подключения внешних блоков реле KC868-E16 или аналогичных
- Интерфейс RS485
- Ethernet LAN8270A
- Разъём USB Type-C для программирования
- Кнопки «Reset» и «Download»
- Питание от 12/24 В постоянного тока
В общем, KC868-A256 — это такая «матрица» из 256 цифровых входов и 256 MOSFET выходов с возможностью управления и коммуникации по Wi-Fi и/или Ethernet. Тут обращает на себя внимание следующий момент: 256 MOSFET выходов предполагают либо огромный жгут проводов, выходящий из щитка, либо наличие 16 (!) блоков реле наподобие KC868-E16 — а вот это уже точно не влезет ни в один электрощит. Видимо предполагается выводить жгут управляющих линий от контроллера KC868-A256 к каким-то специализированным стойкам с блоками реле.
❯ Схемотехника
Фото контроллера сверху, чтобы можно было оценить соотношение сторон и расположение элементов. Kincony, как истинный мастер, работает с большими формами и длина её контроллеров может запросто составлять полметра (смайл).
Обратная сторона KC868-A256 также прекрасна: нижняя часть содержит элементы входов, а верхняя логику и мосфеты выходов.
Подсистема питания
Подсистема питания выполнена на 2-амперном STEP-DOWN преобразователе BL8032CB6TR (5 В) и двух линейных стабилизаторах AMS1117 на 3,3 В.
ESP32
Распиновка ESP32 от производителя. На схеме также видны две шины управления входами «165» и выходами («595») контроллера.
USB-UART
В контроллере применена традиционная для Kincony схема переходника USB-UART. Сам USB разъём сделан в виде модного Type-C.
Цифровые входы
Поскольку KC868-A256 содержит огромное число входов, то разработчик разделил общее их количество на 16 условных блоков, которые подключены каскадом и каждый из которых содержит по 16 входов.
Ниже дана схема одного из таких блоков, сделанных на основе 8-битных сдвиговых регистров SN74HC165 и транзисторных оптопар PS2801-4 с соответствующей обвязкой.
Аналоговые входы
Джентльменский набор из двух аналоговых входов 0-5 В и двух аналоговых входов 4-20 мА, сделанных на операционном усилителе LM324.
MOSFET выходы
MOSFET выходы также организованы каскадом из 16 блоков, каждый из которых имеет по 16 MOSFET выходов.
Блоки сделаны на основе 8-битных сдвиговых регистров SN74HC595, матриц транзисторов Дарлингтона ULN2803A и мосфетов 40P05Y (40В, 5,3А).
Фото элементов подсистемы выходов крупным планом:
RS485
Интерфейс RS485 реализован на приёмопередатчике SP3485 (RS422/RS485).
LAN8720A
Типовая для Kincony схема Ethernet интерфейса на чипе LAN8720A.
❯ Распиновка
Проверенная и удобочитаемая распиновка ESP32 на плате KC868-A256.
❯ Схемы подключения
Карта подключений контроллера KC868-A256 от производителя, немного доработанная и исправленная.
Также пример подключения к KC868-A256 различной периферии: блока реле KC868-E16, герконового датчика открывания двери и многоканального настенного выключателя. Основная сложность здесь в подключении огромного количество проводов и грамотной прокладки их внутри щитка и снаружи по кабельным каналам.
❯ Заключение
Итого, аппарат оставляет двойственные впечатления: с одной стороны, он больше похож на экспонат кунсткамеры или Книги рекордов Гиннеса или даже на коллекционный образец, как выдающийся образчик техно-фетишизма, а с другой стороны, если вам нужно отслеживать состояние 256 входов и управлять 256 выходами, то почему бы и нет?
Возможно, захочется почитать и это:
- ➤ next.module: публичное обсуждение и рекомендации автору
- ➤ История компьютеров Compaq
- ➤ Туториал по Tokio
- ➤ Запускаем .NET на RISC-V и разрабатываем IoT приложение для Sipeed Lichee RV
- ➤ То, что мертво, умереть не может. Battletech
Новости, обзоры продуктов и конкурсы от команды Timeweb.Cloud — в нашем Telegram-канале ↩
Комментарии (40)
Moog_Prodigy
29.05.2024 14:30Такое ощущение что разработчики на выходных заигрались в factorio, а на работе воплотили "потому что копипаст это круто!". Не могу их осуждать, возможно они хотят в книгу рекордов Гиннеса попасть?
FGV
29.05.2024 14:30а мосфеты какие стоят?
smart_alex Автор
29.05.2024 14:30+1Так в статье указаны маркировка, основные ТТХ и есть даже фото мосфетов.
FGV
29.05.2024 14:30Хм, точно, виноват, пропустил, т.к. искал что то большое на 40В, и 5,3А постоянки (это должен быть слоновий корпус). А оказывается 40P05Y - в корпусе sot23 :))
f45d07
29.05.2024 14:30Интересно, там дорожки на текстолите, который явно не отличается толщиной, не потрескались, пока это прикручивали к корпусу...
smart_alex Автор
29.05.2024 14:30Плата не прикручивается, а просто (без усилий) вставляется в профиль.
Там проблема в другом - она очень длинная и при такой толщине текстолита её можно "перегнуть". Но если действовать аккуратно - то проблем нет.
Хотя текстолит можно было бы применить и потолще.
Vad55
29.05.2024 14:30Явно предназначено для чего ни будь дизайнерского или осветительного типа ЗD куба 80x80x80 или матрицы 128х128. Ну или сначала сделать девайс, а потом думать для чего. ))
tonyk_av
29.05.2024 14:30Хоть бы разъёмы двухъярусные применили, а то подключение без вынимания разъёма в первом ряду в дальнем ряду не сделать.
Ну и схемотехника входов и выходов полная лажа. Кто-то серьёзно будет применять такое на заводе?
smart_pic
29.05.2024 14:30Я не знаю зачем они это сделали,
Вот и я то же не знаю.
Все таки можно использовать для квест комнат или для стендов демонстрирующих работу агрегатов для техникумов. Например работа коробки передач.
smart_alex Автор
29.05.2024 14:30Если абстрагироваться от чисто рекламно-имиджевого назначения девайса, то такое количество входов/выходов намекает на какое-то матричное применение, наподобие автоматических систем хранения, многозонового полива, дизайнерского освещения и т. п.
256 - это всего лишь 16х16 или в объёме 6х6х7 :)
mlnw
29.05.2024 14:30+2Вот и я подобную хрень реализовывал на двух мультиплексорах на 16 каналов, расположенных матрично. В итоге одна ардуйня с 8 GPIO, две микрухи мультиплексоров за 3 копейки и два блока твердотельных реле по 16 каналов с опторазвязками могли управлять токовой нагрузкой на 256 замков постамата и на выход (1.2А 24В), и на вход (с опросом каждого замка по статусу открытости дверцы). Бюджет был, если не ошибаюсь, около 8-10 тыр, никакие подобные рояли не понадобились.
При этом, если надо было б сделать, скажем, 1024 входа-выхода, бюджет бы увеличился всего лишь тыр на 5.
smart_alex Автор
29.05.2024 14:30два блока твердотельных реле по 16 каналов с опторазвязками могли управлять токовой нагрузкой на 256 замков
Это как? Как 32 реле могут управлять 256 замками? Или мультиплексоры способны коммутировать нагрузку 1.2А 24В? Схемку бы, что-то с ваших слов не очень понятно как это работает.
mlnw
29.05.2024 14:30+1Мультиплексоры лишь управляют 32 мосфетами (твердотельными реле), сами они ничего мощного не коммутируют (можно и без них, но тогда на ардуйне потребуется аж 32 ножки под управление реле). 4 линии ардуины управляет одним мультиплексором, подавая управляющий сигнал на один из 16 мосфетов. С этого мосфета напруга подается на 16 замков. Землю с этих 16 замков коммутируют другие 16 мосфетов на втором мультиплексоре. Соответственно, одновременно и питание, и земля замкнуты лишь на одном из 256 замков.
Той схемы под рукой нету, но есть другая, почти аналогичная, на stm и матрице 4х4.
В качестве релейного модуля можно использовать вот такую или подобную штуку с алишки, в данном случае стоит 2.5 т.р. за 16 каналов.
smart_alex Автор
29.05.2024 14:30одновременно и питание, и земля замкнуты лишь на одном из 256 замков
Так, немного подумал и у меня возник вопрос: получается, что в один момент времени только один замок получает актуальное состояние, идёт сканирование матрицы, а остальные замки «ждут своей очереди на актуализацию состояния».
Тогда вопрос: каков период сканирования всей матрицы и что происходит с остальными замками всё это время? (они же просто «подвешены в воздухе»)?
mlnw
29.05.2024 14:30Период сканирования всех замков - раз в секунду, этого более, чем достаточно для постамата. При желании и при соотв. емкости линии можно на пару порядков ускорить. Также можно сканировать сразу рядами матрицы, находя ряд с хотя бы одним открытым замком, и если такой найдётся, уже пробегаться по каждому замку ряда. Если обычно открыто не более одной-двух ячеек, это также ускоряет скан примерно на порядок.
smart_pic
29.05.2024 14:30Ничего не мешало вместо одной длииииииной платы сделать несколько на 16 входов выходов (мне кажется оптимально) и потом соединяй их хоть до 512 , или даже до 1024 :).
подобным образом организованы экраны и бегущие строки на СД.
safari2012
Такое ощущение, что сделали просто из принципа "Because we can".
Кому вообще в быту может понадобится 256 сухих контактов?
В промышленности, вряд ли будут использовать ESP32 и что-то отличное от RS485, Modbus и т.п..
smart_alex Автор
Я не знаю зачем они это сделали, но это явно эксклюзив - насколько я понимаю, никто ничего подобного не делал.
vbifkol
А ведь можно было на 512 сделать. Или на 1024, чтобы еще долго никто ничего подобного не сделал. Точнее чтобы никто никогда ничего подобного не сделал. Причем не потому что не могут, а потому что нафиг не надо.
smart_alex Автор
Я думаю, что свою задачу они выполнили - послали миру недвусмысленное послание "Kincony может всё" и ожидать модели 512 и 1024 не стоит :)
mlnw
Вы так говорите, как будто добавить стопицот GPIO копипастом это какое-то достижение.
vbifkol
Я это послание читаю как "Kincony не понимают сами что и зачем они делают, не представляют себе сценариев использования их продуктов и не стоит от них ждать что они сделают то, что нужно".
В случае когда надо овердофига входов или выходов обычно ставят отдельные модули на общей шине. При этом и монтаж проще, и ремонтопригодность выше, и логику какую-нибудь можно в само расположение напихать, вплоть до разнесения входов/выходов на несколько шкафов.
smart_alex Автор
Это верно - у Kincony технологические возможности явно бегут впереди конструкторской мысли.
vbifkol
Это у всех так, просто не все свои возможности воплощают в продукте. Любой дурак может сделать разъем для этого контроллера на 2,54, тупо склеив стандартные гребенки. Будет ли это показателем его технологических возможностей? Ну да, наверное. Будет ли это полезным продуктом? Вряд ли.
smart_alex Автор
Просто посмотрите номенклатуру контроллеров Kincony (навскидку, моделей 60++) и их ТТХ.
Я не знаю ни одну компанию, которая делает хоть что-то подобное.
И тут ещё нужно учитывать, что Kincony только стартовала и быстро эволюционирует.
vbifkol
Что значит "подобное"? Как в данном случае - "штука, которая никому не нужна, но прикольная"?
smart_alex Автор
Нет, я не об этом: у меня в блоге есть обзоры контроллеров нескольких отечественных компаний - у них ассортимент 2-3 модели, которые они "делают" годами. И сами модели на уровне начальных Kincony.
На этом фоне 60++ моделей Kincony как бы говорят сами за себя.
CitizenOfDreams
А наличие 60++ моделей - это точно хорошо? Пользователи не будут сталкиваться с ситуацией, когда у дистрибьютора на складе лежит 5 популярных моделей, а остальные "под заказ через 5-8 недель"?
Или с ситуацией, когда на замену нужен контроллер определенной модели, но он уже не выпускается, потому что производителю стало скучно со старыми 60 контроллерами, и он вместо них нарисовал еще 60 новых?
smart_alex Автор
Судя по всему, у Kincony нет проблем с массовой разработкой, производством и продажей моделей (их же никто не заставляет выпускать такой ассортимент, верно?).
На мой взгляд такой ассортимент говорит о возможностях и амбициях (в хорошем смысле этого слова) компании.
vbifkol
Судя по чему? Я вот делаю штуковины с рассчетным сроком службы 20+ лет. По чему я могу судить что кинкони будет выпускать ту же модель, что я сегодня поставлю, чере 15 лет? Ассортимент и скорость его пополнения говорит об обратном.
smart_alex Автор
Ну вы даёте :) А по чему мы можем судить, что вы будете в состоянии что-то выпускать через год? (или вы бессмертный и неуязвимый, например для болезней?)
Ну и ссылку на ваши "штуковины" в студию - любопытно посмотреть о чём идёт речь.
vbifkol
А при чем тут я? Тому, кто будет эксплуатировать после меня нужно будет что-то ставить на место сломавшегося. И если я сейчас ставлю железки от шнайдера, то я в принципе могу предполагать что они и через 10 лет будут доступны. Конечно без гарантии, но опыт последних лет 30 показывает что скорее всего я прав.
Это внутризаводские поделки, не продается и в тырнетах не светится. Там в действительности все простое относительно, максимум пара десятков входов, полсотни выходов и тупая логика.
smart_alex Автор
Шнайдер, Сименс и прочие подобные - это совсем из другой оперы, не путайте, тут идёт речь о DIY контроллерах на ESP32, которые можно программировать как угодно.
Кстати, посчитайте-ка нам решение от Шнайдера на 256 входов / 256 выходов :)
vbifkol
DIY это DIY. Это берем есп и прикручиваем к ней по i2c ряд блоков реле. Совсем другая опера, действительно.
Я же говорю - оно такое просто не нужно. А в моих железках стоимость всей автоматики - единицы процентов от стоимости изделия. Ну будет автоматика стоить не 3%, а 1% или даже 0,3% - и что, кому-то легче от этого станет?
CitizenOfDreams
Да и в настоящем машиностроении никто в здравом уме не будет ставить в станок 256 дискретных датчиков и тянуть в одну точку к контроллеру 256 пар проводов.
То же самое с 256 исполнительными устройствами, только к проблемам добавляется еще и суммарный ток питания, если речь идет о чем-то мощнее SSR. Например, у типичного электромагнитного пневматического клапана номинальная мощность - около 5 ватт.
Moog_Prodigy
У меня был такой кейс когда-то, для промышленности. Но там не то чтобы надежность, лишь бы оно вообще работало. Такие монструозные платы дома изготовить нереал, просто делал шину и кучу модулей на них. Доходило до тысячи реле. И раза в три меньше входов. Тоже модульная система.
smart_alex Автор
А чем управляли? Что за проект?
Moog_Prodigy
Станок 2Е460.
smart_alex Автор
Что-то я не понял - для управления станком нужно 1000 реле? Это как?