XN30 - 2 x 4-20mA Inputs

El X-NODE 2 x 4-20mA Inputs es un módulo diseñado para la integración de sensores industriales que trabajen bajo un rango de 4 a 20 mA, ya sea de forma pasiva o activa. Integra un conector tipo clema de 6 pines que facilita la conexión con cables AWG de calibre 26 al 18. El uso de este X-NODE es de propósito general, ideal para medir señales en esquemas industriales como sensores de presión, temperatura, humedad, nivel, flujo, desplazamiento, posición y pH.

TABLA DE CONTENIDO

I. ¿Cómo funciona?

El módulo X-NODE 2 x 4-20mA Inputs posee un controlador en hardware integrado con el cual es posible adquirir señales de sensores industriales sin tener conocimientos avanzados de hardware, ya que solo es necesario enviar una serie de comandos en formato ASCII por medio del protocolo de comunicación serial UART o usando el protocolo I2C, esto permite que el X-NODE sea compatible con cualquier sistema basado en un microcontrolador, microprocesador o equipos industriales.

X-NODE 2 x 4-20mA Inputs es compatible con el estándar mikroBUS™ de Mikroe® para un uso fácil con un gran ecosistema de kits para desarrollo de hardware, también posee conectores JST compatibles con el estándar Qwiic® de SparkFun® para una comunicación entre diversos módulos y tarjetas de desarrollo por medio del protocolo I2C de manera rápida y sencilla.

II. Descripción del hardware

Conector tipo clema de 6 pines para cables AWG de calibre 26 a 18
Selector de funcionamiento general: Activo <> Pasivo
Conectores JST compatibles con Qwiic®
Controlador en hardware
Puertos de comunicación UART <> I2C
Modelo de X-NODE
Tipo de X-NODE
Jumpers de configuración: CFG1 > Forzar Pasivo en IN1, CFG2 > Forzar Pasivo en IN2
Conectores estándar mikroBUS™
Versión de hardware: R1
Característica principal en el X-NODE

III. Especificaciones

Tipo

Entradas de 4 a 20 mA

Aplicaciones

Integración en proyectos industriales y de IoT con uso de propósito general. Ideal para lectura de señales de 4 hasta 20 mA como sensores de presión, temperatura, humedad, nivel, flujo, desplazamiento, posición y pH.

Características

Conector tipo clema de 6 pines compatible con cables AWG de calibre 26 a 18. Operación de trabajo en un rango de temperatura de 0 hasta 80 °C.

Interfaz

UART, I2C

Compatibilidad

Estándar mikroBUS™ y estándar Qwiic®

Tamaño

65 x 25.4 x 22 mm

Voltaje

3.3 V

IV. Pinout

La siguiente tabla muestra el pinout del X-NODE 2 x 4-20mA Inputs con respecto al estándar mikroBUS™ (este último se encuentra en las dos columnas del centro).

V. Modo de uso

Para un uso fácil y rápido del X-NODE se puede hacer a través de los comandos en formato ASCII que proporciona el controlador en hardware integrado mediante una comunicación serial UART o de forma más avanzada a través del protocolo I2C.

Protocolo UART

Para poder establecer comunicación con el X-NODE se debe conocer el ID, éste se conforma por el modelo que se localiza en el punto 6 del apartado “Descripción de hardware”, con la clave “XN30” y se complementa con un index que por defecto es la letra “A“, siendo posible configurarlo hasta la letra Z del abecedario, brindando la posibilidad de conectar hasta 10 módulos del mismo tipo.

Configuración

Velocidad de comunicación: 115,200 bps
Paridad: Ninguna
Bits de datos: 8
Bits de paro: 1

Lista de comandos

XN30A?<CR+LF>

Verifica si se estableció una comunicación con éxito.

Respuesta: OK<CR+LF>

XN30A+V<CR+LF>

Obtiene la versión del firmware actual que integra el X-NODE.

Respuesta: XN30A=Versión<CR+LF>

Ejemplo: XN30A=0.1.0<CR+LF>

XN30A+ID=

(A-Z)<CR+LF>

Cambia el index del ID por una letra diferente del abecedario de la A a la Z, la nueva letra debe ser en mayúscula. Una vez modificado, para volver a cambiarlo es necesario colocar el ID con el nuevo index.

Respuesta: OK<CR+LF>

Ejemplo de envío: XN30C+ID=H<CR+LF>

XN30A+TW=

(1-126)<CR+LF>

Cambia el address I2C que viene de fábrica por uno diferente. El nuevo address se escribe en decimal seleccionando un valor de 1 a 126.

Respuesta: OK<CR+LF>

Ejemplo de envío: XN30A+TW=28<CR+LF>

XN30A+G(1-2)<CR+LF>

Obtiene el estado del canal de corriente 1 o 2. Retorna el valor en µA (microamperios).

Respuesta: XN30A=VAL<CR+LF>

Ejemplo de envío: XN30A+G2<CR+LF> Ejemplo de respuesta: XN30A=4000<CR+LF>

Comandos avanzados

XN30A+ETW=(0-1)<CR+LF>

Habilita (1) o deshabilita (0) la interfaz I2C del dispositivo.

Nota: Esta configuración es volátil, desconectar el dispositivo del suministro de energía o enviar el comando de reinicio restaurará la interfaz I2C.

Respuesta: OK<CR+LF>

Ejemplo de envío: XN30A+ETW=0<CR+LF>

XN30A+RST<CR+LF>

Reinicia el dispositivo, los valores no volátiles (ej. ID, address I2C) se conservarán y los valores volátiles volverán a su configuración por defecto.

Respuesta: OK<CR+LF>

XN30A+A(1-2)<CR+LF>

Obtiene el valor del I2C del canal de corriente 1 o 2, la resolución es de 12 bits (0-4095). Este valor es útil durante el proceso de calibración del dispositivo.

Respuesta: XN30A=VAL<CR+LF>

Ejemplo de envío: XN30A+A1<CR+LF>

Ejemplo de respuesta: XN30A=4095<CR+LF>

XN30A+C(1-2)=(ADC_H),(C_H),(ADC_L),(C_L)<CR+LF>

Calibra el canal de corriente 1 o 2 (no volátil). Los parámetros son:

ADC_H: El valor del ADC cuando la corriente es igual a C_H.

C_H: El valor de corriente obtenido de un instrumento calibrado (en µA), este valor debe ser mayor a C_L.

ADC_L: El valor del ADC cuando la corriente es igual a C_L.

C_L: El valor de corriente obtenido de un instrumento calibrado (en µA), este valor debe ser menor a C_H.

Consulte la sección de calibración del dispositivo para obtener más información.

Respuesta: OK<CR+LF> Ejemplo de envío: XN30A+C2=3500,20000,500,4000<CR+LF>

*Calibra el canal 2, cuando la corriente es de 20 mA el valor del ADC es 3500, cuando la corriente es de 4 mA el valor del ADC es de 500.

Protocolo I2C

Para poder establecer comunicación se debe conocer la dirección (address) del X-NODE, este se conforma por los dos últimos dígitos del modelo después de “XN”, el cual es necesario convertirlo a formato hexadecimal.

Configuración

Velocidad de comunicación: 100 kHz
Address: 7 bits

Nota: Verifica que no cuentes con otro dispositivo con la misma dirección (Address), si es así es necesario cambiarla.

Canales del ADC y Canal de corriente

Escritura:

Registros:

0x01: ADC del canal 1
0x02: ADC del canal 2
0x03: Valor de corriente del canal 1
0x04: Valor de corriente del canal 2

Lectura:

Calibración de los canales de corriente

Escritura:

Registros:

0x05: Canal 1
0x06: Canal 2

Parámetros:

ADC_H: El valor del ADC cuando la corriente es igual a C_H.
C_H: El valor de corriente obtenido de un instrumento calibrado (en µA), este valor debe ser mayor a C_L.
ADC_L: El valor del ADC cuando la corriente es igual a C_L.
C_L: El valor de corriente obtenido de un instrumento calibrado (en µA), este valor debe ser menor a C_H.

Consulta la sección Calibración del dispositivo para obtener más información.

Estado de la calibración del canal de corriente

Escritura:

Registros:

0x05: Estado de la calibración del canal de corriente 1
0x06: Estado de la calibración del canal de corriente 2

Lectura:

0x00: El canal se encuentra calibrado
0x01: El canal se encuentra en proceso de calibración
0x02: El canal no se pudo calibrar debido a un error en los parámetros.

Consulta la sección Calibración del dispositivo para obtener más información.

Comandos avanzados

Estado de la interfaz de comunicación I2C

Escritura:

Lectura:

0x01: La interfaz I2C funciona correctamente
Cualquier otro valor: La interfaz I2C encontró un problema y ha dejado de funcionar.

Versión del firmware

Escritura:

Lectura:

Versión del firmware en formato: Versión Mayor . Versión Menor . Parche

Ejemplo: 0x00.0x01.0x00 es la versión 0.1.0.

Cambiar ID (protocolo UART)

Escritura:

Leer ID (protocolo UART)

Escritura:

Lectura:

Cambiar dirección TW (protocolo I2C)

Escritura:

Nota: Para aplicar el cambio se requiere reiniciar el dispositivo.

Habilitar/Deshabilitar la interfaz UART

Escritura:

Nota: Esta configuración es volátil, desconectar el dispositivo del suministro de energía o enviar el comando de reinicio restaurará la interfaz UART.

Reiniciar el dispositivo

Escritura:

RS: Confirmar reinicio del dispositivo (0x01).

Consultar modelo de X-NODE

Escritura:

Lectura:

Modelo: 30 (0x1E).

Calibración del dispositivo

Cada canal de medición de corriente puede calibrarse de manera independiente, este mecanismo permite corregir la desviación entre el X-NODE 2 x 4-20mA Inputs y un instrumento de medición calibrado.

El proceso de calibración requiere de un dispositivo que pueda generar una referencia de corriente variable con un rango de 4 a 20 mA por lo menos, un instrumento de medición calibrado, un dispositivo que pueda enviar y recibir comandos a través del socket mikroBUS™ y el X-NODE 2 x 4-20mA Inputs.

El proceso de calibración es el siguiente:

Coloca el interruptor del X-NODE 2 x 4-20mA Inputs en la posición PAS si su referencia de corriente requiere alimentación o ACT si su referencia de corriente ya está alimentada.
Conecta el instrumento de medición en serie con el canal del X-NODE 2 x 4-20mA Inputs que se requiere calibrar, asegúrate que la polaridad sea la correcta.
Configura la referencia de corriente con una salida cercana a 20 mA.
Envía el comando para obtener el valor ADC del canal que se está calibrando en el X-NODE 2 x 4-20mA Inputs, guarda este valor junto al valor que arroja el instrumento de medición calibrado.
Configura la referencia de corriente con una salida cercana a 4 mA.
Repite el paso 4.
Convierte ambos valores arrojados por el instrumento de medición calibrado a µA.
Envía el comando de calibración conforme a los siguientes parámetros: A) ADC_H: el valor del ADC que arrojó el X-NODE 2 x 4-20mA Inputs cuando la referencia era cercana a 20 mA. B) C_H: el valor que arrojó el instrumento de medición calibrado en µA cuando la referencia era cercana a 20 mA. C) ADC_L: el valor del ADC que arrojó el X-NODE 2 x 4-20mA Inputs cuando la referencia era cercana a 4 mA. D) C_L: el valor que arrojó el instrumento de medición calibrado en µA cuando la referencia era cercana a 4 mA.
Configura la referencia de corriente con un valor entre 4 y 20 mA.
Envía el comando para obtener el valor de corriente del canal que se está calibrando. Compara el resultado contra el valor que arroja el instrumento de medición calibrado.
Si el resultado no es satisfactorio realiza nuevamente el procedimiento desde el paso 3.