使用您的Raspberry Pi控制多達65280個繼電器

描述

使用IO 擴展器和繼電器擴展器可控制多達 65,280 個繼電器。

需要在您的項目中添加大量繼電器嗎？然后您需要帶有繼電器擴展器的 IO 擴展器。每個 IO 擴展器最多可以控制 16 個菊花鏈繼電器擴展器，總共 256 個繼電器。然后將 255 個 IO 擴展器連接在一起，您可以選擇性地控制多達 65,280 個繼電器。

帶有單個 IO 擴展器的控制繼電器。

控制 64 個繼電器

功能列表

• 使用價格低于 15 美元的 Arduino 16 繼電器板。
• 易于使用的繼電器控制命令。
• 一次控制一個單獨的繼電器或一個組。
• 無需驅(qū)動程序。節(jié)省代碼空間。
• 沒有數(shù)據(jù)空間來維持中繼狀態(tài)。
• 不需要額外的電源。

構(gòu)建中繼庫所需的零件

• IO 擴展器
• IO 擴展器
• 繼電器擴展器
• Arduino 16 繼電器板

接線圖

64 個繼電器的接線

?

注意：在上面的接線圖中，IO 擴展器由第一個繼電器板供電。所有繼電器擴展器都由它們連接的繼電器板供電。

#!/usr/bin/env python
import ioexpander
import time

ioexpander.ser.flushInput()
ioexpander.SerialCmdDone(b'eb4')

relay = 1

while 1:
  cmd = b'e' + bytes(str(relay),'raw_unicode_escape') + b'f'  
    ioexpander.SerialCmdDone(cmd)
    relay += 1
  if relay > 64:
        relay = 1
  cmd = b'e' + bytes(str(relay),'raw_unicode_escape') + b'o'
    ioexpander.SerialCmdDone(cmd)
 
  time.sleep(0.1)

多個 IO 擴展器控制繼電器

另一種控制繼電器的方法是使用多個 IO 擴展器。這使我們能夠?qū)?a target='_blank' class='arckwlink_none'>傳感器和繼電器分配到中央網(wǎng)絡(luò)或星形網(wǎng)絡(luò)，但仍將所有 IO 擴展器互連到單個串行總線上。如果您必須將 IO 擴展器分離到 4000 英尺，則使用如下所示的IO 擴展器和標準藍色 Cat5 網(wǎng)絡(luò)線。

使用 IO 擴展器的 64 個繼電器

接線圖

使用多個 IO 擴展器為繼電器接線

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注意：在上面的接線圖中，所有的 IO 擴展器都由第一個繼電器板通過串行總線供電。所有繼電器擴展器都由它們連接的繼電器板供電。

#!/usr/bin/env python
import ioexpander9bit
import time

MAX_BOARDS = 4

ioexpander9bit.ser.flushInput()

# set IO Expander to 9-bit
ioexpander9bit.ser.write(b'\0')
# switch to simulated 9-bit mode using SPACE and MARK parity
ioexpander9bit.SerialSPACEParity()

for board in range(1, MAX_BOARDS+1):
    ioexpander9bit.SerialCmdDone(board, b'eb1')

board = 1
relay = 1

while 1:
  cmd = b'e' + bytes(str(relay),'raw_unicode_escape') + b'f'  
    ioexpander9bit.SerialCmdDone(board, cmd)
    relay += 1
  if relay > 16:
        relay = 1
        board += 1
  if board > MAX_BOARDS:
            board = 1
  cmd = b'e' + bytes(str(relay),'raw_unicode_escape') + b'o'
    ioexpander9bit.SerialCmdDone(board, cmd)
 
  time.sleep(0.1)

樹莓派 9 位

Raspberry Pi 不支持 9 位，因此我們必須使用 8 位標記和空間奇偶校驗。唯一的問題是 Raspbian 操作系統(tǒng)也不支持標記和空間奇偶校驗，因此對于使用BCM2711 （pg.186）的 Pi4，我們將不得不使用一些未記錄的代碼并使用由位 7 選擇的所謂的棒奇偶校驗(SPS) 在 LCRH 寄存器中。

樹莓派奇偶校驗表

?

默認情況下，頭針 14 和 15 上的主串行端口使用不支持任何奇偶校驗位的 UART1 (MiniUART/ttyS0)。我們將不得不切換引腳以使用不同的 UART0 (ttyAMA0) 作為主串行端口。

為此，將以下行添加到 /boot/config.txt 文件中。

enable_uart=1
dtoverlay=disable-bt

同樣在控制臺上運行以下命令，以斷開藍牙與 UART0 的連接。

pi@raspberrypi:~ $ sudo systemctl disable hciuart

用于設(shè)置 MARK 或 SPACE 奇偶校驗的 Python 代碼。

import serial
import termios

ser = serial.Serial(
    port='/dev/serial0',
    baudrate=115200,
    parity=serial.PARITY_NONE,
    stopbits=serial.STOPBITS_ONE,
    bytesize=serial.EIGHTBITS,
    timeout=5
  )

# extra termios flags
CMSPAR = 0x40000000  # Use "stick" (mark/space) parity

# select SPACE parity to clear the address bit
def SerialSPACEParity():
    iflag,oflag,cflag,lflag,ispeed,ospeed,cc = termios.tcgetattr(ser)
    cflag |= termios.PARENB | CMSPAR
    cflag &= ~termios.PARODD
  termios.tcsetattr(ser, termios.TCSANOW, [iflag, oflag, cflag, lflag, ispeed, ospeed, cc])

# select MARK parity to set the address bit
def SerialMARKParity():
    iflag,oflag,cflag,lflag,ispeed,ospeed,cc = termios.tcgetattr(ser)
    cflag |= termios.PARENB | CMSPAR | termios.PARODD
  termios.tcsetattr(ser, termios.TCSANOW, [iflag,oflag,cflag,lflag,ispeed,ospeed,cc])  

# select the IO Expander board by setting the 9th or address bit
def SerialWriteBoard(board):
  if board is not None and board > 0:
        SerialMARKParity()  
        ser.write(bytes(chr(board),'raw_unicode_escape'))
        SerialSPACEParity()

那么為什么我需要控制這么多繼電器呢？

一種這樣的應用是在 Aquaponics 或 Hydroponics 中。許多傳感器和設(shè)備需要自動化到每個種植床或單個植物。這需要極端的 IO，而 IO 擴展器可以提供。

因此，立即獲取您的 IO 擴展器并構(gòu)建您的系統(tǒng)！