Carte d'entrées-sorties multifonctions (SBC_IO card)

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26/10/2024, 10h30
banjo33333

Carte d'entrées-sorties multifonctions (SBC_IO card)

Bonjour à tous,

Je viens vous présenter un projet participatif sur Ulule d'une carte d'entrées-sorties multifonctions (SBC_IO card) qui pourra se connecter sur n'importe quelle outil de développement (Arduino, Raspberry, etc..., et même PC ou Mac).

Cette carte permet, via des métacommandes puissantes, d'avoir un accès simple et immédiat à des ressources comme une horloge temps réel ou un afficheur LCD, ainsi qu'à des entrées-sorties physiques du monde réel (avec des tensions autres que 5V) quasiment sans aucun câblage.
Elle s'adresse non seulement aux makers débutants, qui pourront se concentrer sur le développement de leur projet sans trop de câblage, mais également aux développeurs confirmés, qui disposeront d'une carte pour tester rapidement et facilement des projets de toute taille.

Voici la liste (évolutive) des fonctionnalités :

- raccordement via UART, RS232, et USB
- sortie UART supplémentaire pour compenser l'utilisation de votre UART
- prise en charge directe d'un LCD jusqu'à 4 lignes de 20 caractères
- horloge temps réel (RTC) sauvegardée par pile
- entrées et sorties analogiques
- entrées digitales multi-tensions
- entrée opto-isolées jusqu'à 230VAC
- sorties PWM à collecteur ouvert (pour relais, buzzer, moteur, etc...)
- sorties TOR avec fonctions intégrées ON/OFF/blink
- sorties contacts secs (relais intégrés sur la carte)
- automatisme intégré (déclenchement de sortie sur niveau des entrées)
- mémoire non volatile (EEPROM)

Tous les détails sur Ulule, merci de vos retours (intérêt, critiques CONSTRUCTIVES, idées supplémentaires, etc...) sur ce projet.
26/10/2024, 11h03
f-leb

Bonjour,

Citation:

Envoyé par banjo33333

Tous les détails sur Ulule...

Sur Ulule ? Un lien vers le projet ou une documentation peut-être ?

Edit : Ah, c'est ce projet là ? :fleche: carte E/S universelle pour SBC Arduino Raspberry PC Mac...
27/10/2024, 19h20
Jay M

Vous avez la doc de ces "méta-commandes puissantes"?

Comment allez vous gérer la sérialisation des signaux en entrée et en sortie alors que vous avez des tas d'entrées sorties ? ce n'est pas un goulot d'étranglement ?
28/10/2024, 10h44
Vincent PETIT

2 pièce(s) jointe(s)

Bonjour,
Il y a des bonnes idées :ccool: et aussi des choses qui, je pense, ont peu d'intérêt.

:plusser: - raccordement via UART, RS232, et USB
:plusser: - sortie UART supplémentaire pour compenser l'utilisation de votre UART
:moinsser:- prise en charge directe d'un LCD jusqu'à 4 lignes de 20 caractères
:moinsser:- horloge temps réel (RTC) sauvegardée par pile
:plusser: - entrées et sorties analogiques
:question: - entrées digitales multi-tensions
:plusser: - entrée opto-isolées jusqu'à 230VAC
:moinsser:- sorties PWM à collecteur ouvert (pour relais, buzzer, moteur, etc...)
:moinsser:- sorties TOR avec fonctions intégrées ON/OFF/blink
:plusser: - sorties contacts secs (relais intégrés sur la carte)
:plusser: - automatisme intégré (déclenchement de sortie sur niveau des entrées)
:moinsser:- mémoire non volatile (EEPROM)

Attention ce qui suit est une critique constructive
Pour l'afficheur LCD je pense que c'est d'un autre temps, à part peut être pour des projets perso et beaucoup de SBC ont un port HDMI de disponible. Concernant l'horloge temps réelle les SBC sont souvent connectés à internet et ont accès à NTP. On ne retrouve que très rarement des SBC au milieu de nul part en tant qu'IoT car la consommation ne s'y prête pas du tout, il faut le secteur pas loin et bien souvent on a accès à la connectivité au même endroit. La sortie collecteur ouvert pour le PWM est une bonne idée mais en pratique on n'arrive pas à mettre le transistor passe partout qui va bien. Il y a trop de paramètres en jeu en fonction de la charge sur le collecteur/drain. L'échauffement du transistor, le courant de saturation pour un bjt, si la charge est capacitive ou inductive on peut avoir des soucis ou de la casse. Les sorties TOR avec fonctions intégrées ON/OFF/blink ; je pense que la grande majorité des SBC ont ce qu'il faut en I/O pour faire ça et pour l'EEPROM, je ne connais pas de SBC n'ayant pas déjà un moyen de stockage.

Qu'est ce que tu veux dire par "entrées digitales multi-tensions" ? I2C, SPI etc... ?

Tu prévois quoi comme alimentation ? Un adaptateur secteur ?

Dans ton projet il y a des challenges qui vont être difficiles à relever. Par exemple l'entrée via optocoupleur jusque 230V, entre un utilisateur qui va commander l'opto en 5Vdc et celui en 24Vdc la résistance de la LED d'émission ne va pas être dimensionnée de la même façon. Idem pour les entrées analogiques, il y a des protections à mettre pour empêcher une erreur de câblage de tout faire cramer. Je te conseille de ne pas permettre la connexion du secteur sur ta carte sinon tu vas être embêté pour l'apposition du marquage "CE" car ton PCB relèvera de la directive basse tension. Tu devras gérer des distances d'isolement (flèche rouge), des lignes de fuite (flèche jaune), faire des slots dans ton PCB (rond rouge)

Pièce jointe 661079

Pièce jointe 661080

A+
Vincent
29/10/2024, 13h40
banjo33333

Bonjour, merci de vos premiers retours.

Pour éviter de répondre à tous avec probablement de la redondance, j'ai rajouté directement une publication sur Ulule, qui répond (enfin je l'espère) à toutes les questions posées ici et ailleurs. S'il y a encore des zones d'ombre, je répondrai volontiers aux questions complémentaires. Merci à Vincent pour ton commentaire fourni :), c'est une carte qui s'adresse à TOUS (donc y compris les débutants qui seront probablement les plus intéressés), donc toutes les fonctions proposées serviront (mais pas en même temps et pas pour les mêmes projets).
29/10/2024, 16h23
Vincent PETIT

3 pièce(s) jointe(s)
Bonjour,
Toujours concernant ma remarque sur le 230Vac, pour être plus précis, au moment où tu voudras vendre ta carte sur le marché de l'UE il te faudra apposer le marquage "CE", faire une déclaration de conformité et c'est là où tu seras bloqué à cause du 230V. Voir ci-dessous.

*********************************************

Pour ceux que ça intéresse, le contexte normatif... c'est chiant, mais si vous voulez vendre des cartes électroniques il n'y a que deux exceptions pour passer à côté et qui sont sacrément difficiles à contourner :aie:
- 1er exception : votre carte a été conçu depuis le cahier des charges d'un client, c'est le client qui devra être conforme aux normes, pas vous.
- 2eme exception : votre carte a été conçu dans but expérimental et sera utilisée dans un laboratoire R&D ou Bureau d'études, elle ne sortira pas de là donc elle n'a pas besoin d'être conforme aux normes.
Dans les autres cas, c'est à dire 99% du temps, ça va de "ouf... je pensais que c'était pire que ça les normes" (cas d'un produit non fini comme une carte électronique) à "je serai mort avant d'avoir lu toutes les normes applicables à mon produit" (cas d'un produit fini avec des exigences aéro, auto, nucléaire, ...)

Il y a 4 normes obligatoires sur le marché de l'UE, sauf les 2 exceptions plus haut:
:arrow: RoHS: grosso modo c'est le sans plomb, facile a contrôler puisque tout le monde l'est normalement, du fabricant de PCB au fabricant de composant.
:arrow: CEM (EMC en anglais): votre carte ne doit pas polluer électromagnétiquement parlant son environnement et elle doit être immunisée contre des perturbations
:arrow: RED: votre carte ne doit pas interférer avec les canaux radios autres que ceux prévus, avoir une puissance encadrée, ...
:arrow: DBT (LVD en anglais): votre carte ne doit pas être un danger avec les tensions trop haute.

Voici la déclaration de conformité d'un Arduino UNO : https://docs.arduino.cc/static/c512f...005-DoC_CE.pdf

Pièce jointe 661126

Pour RoHS je passe, pour LVD Arduino dit qu'il s'est conformé aux exigences de sécurité des équipements des technologies de l'audio/vidéo, de l'information et de la communication (la norme EN 62368-1). Dans ce document on va discuter des exigences en présence du secteur mais aussi des tensions d'alimentation, du comment prévenir des inversions de tension etc... Arduino s'est conformé à cette norme parce qu'on y branche un adaptateur secteur. Pour la CEM ils se sont conformés aux exigences d'émission des équipements multimédia, aux exigences d'immunité des équipements multimédia aux limites pour les émissions de courant harmonique et aux limites de la pollution du secteur. Il n'y a pas de référence à la directive RED car il n'y a pas de module radio.

Jusque là tout va bien ? Ayant fait des tests CEM sur les cartes électroniques que je concevais je pourrai éventuellement approfondir mais ce n'est pas l'objet, je veux juste insister sur le fait qu'il y a des tests à faire des normes applicables.

:alerte: Maintenant voilà l'astuce de la carte 4 relai Arduino https://docs.arduino.cc/static/6228a...110-DoC_CE.pdf !

Pièce jointe 661127

RoHS bon ça c'est ok, la CEM ce sont les mêmes tests qu'au dessus par contre pas de référence à la DBT ! Pourtant les relais dessus peuvent très bien couper le 230V du secteur.

C'est parce qu'il est impossible de se conformer à la DBT avec du secteur et des pièces nues apparentes, quelqu'un pourrait très bien s'électrocuter en attrapant le PCB et toucher les pad dessous. Sachant cette impossibilité et le risque d'un accident, ils ont écrit dans la doc du shield https://docs.rs-online.com/9cd7/0900766b816e4141.pdf 48V max pour qu'en cas de problème personne de chez eux n'aille en tôle parce qu'en cas de problème c'est celui qui a signé la déclaration qui est pénalement responsable.

Pièce jointe 661128

C'est pour ça qu'on peut lire 48V max alors que les relais sont ok pour du 230V. Si quelqu'un fait n'importe quoi, Arduino peut se dégager de tout problème de justice en disant que dans la doc s'est écrit 48V (soit de la TBT, très basse tension)
29/10/2024, 17h49
banjo33333

Merci pour la piqure de rappel, il y a bien trop longtemps que je ne fais plus de produits reliés au secteur.
Donc ce sera une carte officiellement utilisable en TBT ;)
01/12/2024, 20h35
destroyedlolo

Salut,

Interessant ... et j'ai fait plus où moins la même carte pour mon BananaPI (j'ai ai parlé sur le fofo Framboise314).

Juste mes commentaires persos suite à la réponse de Vincent ;)

Citation:

Envoyé par banjo33333

- raccordement via UART, RS232, et USB

Pour les UARTs, j'ai laissé tombé les RS-232 car toutes mes machines ont maintenant des ports USB et les convertisseurs UART 3.3v -> USB sont suffisants. Pour quelques centimes, ces adaptateurs sont largement moins cher que les MAX3232 ou autre et ca fait toujours ça de moins à souder.

Citation:

Envoyé par banjo33333

- sortie UART supplémentaire pour compenser l'utilisation de votre UART

Pas concerné : mon BananaPI a 3 ou 4 UARTs dispo + la console (contrairement au Rasberry où la console est le seul et unique UART dispo). Bref, c'est suffisant pour mon usage qui est de récupérer les infos de mes Linky.

Ca aussi ca peut être interessant : mettre un convertisseur Linky :lol:

Citation:

Envoyé par banjo33333

- prise en charge directe d'un LCD jusqu'à 4 lignes de 20 caractères

Alors là, je ne suis pas d'accord avec Vincent : très très utile. Beaucoup de mes BananaPI sont headless et ce genre d'écrans est très utile pour avoir une IHM de commande simple où simple un écran d'information.
Mais plutot que de réservé l'usage à ce genre d'écran, j'ai juste intégré des bus I2C en 3.3v et 5v ce qui me permet entre autre d'y connecter indifferement des écrans LCD 1602/2004 mais aussi Oled 128x64 ou LCD 128x64 + évidement ajouter des GPIOs.

Citation:

Envoyé par banjo33333

- horloge temps réel (RTC) sauvegardée par pile

Ben pareil : ca se connecte facilement par I2C. Mais comme Vincent le dit, mes machines se synchronisent par NTP.

Citation:

Envoyé par banjo33333

- entrées et sorties analogiques
- entrées digitales multi-tensions
- entrée opto-isolées jusqu'à 230VAC
- sorties PWM à collecteur ouvert (pour relais, buzzer, moteur, etc...)
- sorties TOR avec fonctions intégrées ON/OFF/blink
- sorties contacts secs (relais intégrés sur la carte)

Tout ca oui. Mais comment ? I2C, SPI ?
Il peut être aussi interessant de prévoir une sortie CAN.

Pour les connexions plus longue distance, je suis très fan du 1-wire.

Citation:

Envoyé par banjo33333

- automatisme intégré (déclenchement de sortie sur niveau des entrées)

Qu'entends tu pars là ?

Citation:

Envoyé par banjo33333

- mémoire non volatile (EEPROM)

Je ne vois pas trop l'interet.

Citation:

Envoyé par banjo33333

Tous les détails sur Ulule, merci de vos retours (intérêt, critiques CONSTRUCTIVES, idées supplémentaires, etc...) sur ce projet.

J'espère que ma réponse est dans cette esprit :mouarf:
07/12/2024, 13h14
banjo33333

Destroyedlolo, merci pour tes commentaires !

Destroyedlolo, merci pour tes commentaires !

Effectivement pour l'EEPROM tout le monde s'accorde à dire que c'est inutile. Ceci étant dit, il y a des SBC qui n'ont pas d'EEPROM (si, si!).

La partie la plus puissante de cette carte c'est l'automatisme intégré qui sera entièrement programmable. Ca sera quelque chose du genre : si l'entrée du port 1 analogique dépasse la valeur 0x0C00, alors écrire la valeur 0xF3 sur le port de sortie digital numéro 2. En sachant que la condition portera sur n'importe quelle ressource d'entrée de la carte (y compris la RTC), et que l'exécution concernera n'importe quelle ressource de sortie de la carte (y compris l'afficheur), ça donnera quelque chose comme : si l'horodate RTC = 01/01/2025 à 07:45:00, alors écrire "debout c'est l'heure" sur la ligne 3 de l'afficheur. Sans aucune intervention du SBC, et tout ceci avec une méta-commande de programmation ultra-simple.

Pour suivre l'évolution du projet, voir l'onglet "Publication" du projet sur Ulule :D
07/12/2024, 14h38
destroyedlolo

Je suis sur Ulule pour voir les avancées :lol: