Dla wersji 1.0 AquaPi powstała dedykowana wersja elektroniki, która zapewniała podstawowe funkcjonalności i umożliwiła przetestowanie konceptu AquaPi w praktyce. Elektronika ta, pomimo że dedykowana do wersji 1.0, może pracować z późniejszymi wersjami AquaPi.

Rysunek 4.30. Płyta główna elektorniki do wersji 1.0

Rysunek 4.31. Zmontowana i podłączona do RPI elektronika do wersji 1.0

Pomimo ograniczonych możliwości, elektronika w tej wersji jest prosta do wykonania w domowych warunkach (mała liczba elementów, płytka jednostronna, montaż przewlekany), oraz zapewnia podstawowe funkcjonalności umożliwiając pracę również z nowszą wersją oprogramowania.

Rysunek 4.32. Kompletna listwa zasilająca

Na zdjęciu widać kompletną listwę zasilającą, wyposażoną w 4 gniazdka 230v sterowane przekaźnikami, oraz przewodem zasilającym. W obudowie znajduje się RPI wraz z elektroniką do wersji 1.0. Z boku zamontowane zostały gniazda mini-jack, umożliwiające podpięcie czujników temperatory DS18B20.

Dla wersji 2.0 AquaPi powstała dedykowana wersja elektroniki, która zapewnia obsługę sprzętową wszystkich funkcjonalności które obsługuje oprogramowanie. Ta wersja elektroniki zaprojektowana jest jako modułowa, w której elementy wykonawcze znajdują się na osobnych płytkach, a całość łączona jest ze sobą przewodami z wtyczkami RJ12. Płytki są bardziej skomplikowane, przez co trudniejsze do wykonania w domu, jednak w obecnych czasach ceny wykonania profesjonalnych płytek w serwisach typu pcbway są na tyle niskie, iż wybrano właśnie to rozwiązanie. Pomimo większego skomplikowania płytek drukowanych, są one nadal zaprojektowane tak, aby korzystać z montażu przewlekanego, wiec do montażu wystarczą podstawowe umiejętności z zakresu lutowania. Tam gdzie jest wymóg stosowania elementów SMD, wybierane są moduły w postaci dostępnych kitów, które można zamontować na płytkach. Wszystkie płytki są projektowane w programie KiCad.

4.6.2.1. Płyta główna

Płyta główna zawiera wyprowadzone na zewnątrz 3 złącza 1-wire, 1 złącze krańcówki trybu serwisowego, 3 złącza RJ12 z liniami I/O (4 linie na złącze), oraz miejsce na przetwornik ADC ADS1115 z wyprowadzonymi na płycie złączami do podłączenia mostków pomiarowych (4 kanały).

Rysunek 4.33. Płyta główna elektorniki do wersji 2.0

BOM (spis elementów) płyty głównej:

• 4 x Rezystor 4,7kΩ

• 3 x Gniazdo RJ12 6P6C kątowe

• 3 x Gniazdo Jack 3,5mm (PJ-327)

• 1 x Gniazdo DC 1.7/4.0mm (GDC1.7/4.0K2)

• 1 x PCF8574

• 1 x ADS1115 w postaci kitu

• 1 x Gniazdo żeńskie 2x20 raster 2,54mm

• 1 x listwa kołkowa 1x4 raster 2,54mm (prosta)

• 1 x listwa kołkowa 1x4 raster 2,54mm (kątowa)

• 3 x listwa kołkowa 1x3 raster 2,54mm (prosta)

• 1 x listwa kołkowa 1x3 raster 2,54mm (kątowa)

• 1 x Gniazdo żeńskie 1x10 raster 2,54mm

Rysunek 4.34. Zmontowana i podłączona do RPI elektronika do wersji 2.0

4.6.2.2. Płyta PWM

Płyta PWM została zaprojektowana pod 4 tranzystory MOSFET IRF520, umożliwając niezależne sterowanie 4 odbiornikami zasilanymi napięciem max 24V (maksymalne dopuszczalne napięcie tranzystora), i prądzie max 3A (maksymalny prąd projektowy obwodu drukowanego). Należy jednak pamiętać, iż powyżej 1A, IRF520 wymaga radiatora. Płyta ta została zaprojektowana aby pasować do obudowy Kradex Z6. Używając tej płyty, można zgodnie z jej nazwą, sterować urządzeniami podając sygnał PWM, np. symulująć wschód i zachód słońca przy oświetleniu LED.

Rysunek 4.35. Zmontowana płytka PWM w obudowie Kradex Z6

BOM (spis elementów) płyty PWM:

• 4 x Rezystor 100kΩ

• 1 x Gniazdo RJ12 6P6C kątowe

• 5 x Gniazdo DC 2.1/5.5mm

• 4 x IRF520

• 4 x radiator TO220 (dla prądów > 1A)

• 2 x stopka pod bezpiecznik rurkowy 20mm

• 1 x bezpiecznik rurkowy 20mm 1A

4.6.2.3. Typy złącz

Ta sekcja opisuje jakie złącza są wykorzystywane w projekcie, oraz jakie na nich występują sygnały

4.6.2.3.1. RJ12 - łączenie modułów

To złącze używane jest do łączenia płyty głównej z modułami wykonawczymi. Do połączenia wykorzystywane jest wszystkie 6 przewodów. W złączu tym występuje zasilanie (+5v), masa, oraz 4 linie GPIO.

Rysunek 4.36. Schemat podłączenia pinów we wtyku RJ12

4.6.2.3.2. DC 2.1/5.5mm - zasilanie urządzeń

To złącze używane jest w płycie PWM do podłączania urządzeń zasilanych z zewnętrznego źródła (do 24v). W tym złączu + zasilania znajduje się na bolcu.

4.6.2.3.3. DC 1.7/4.0mm - czujniki

To złącze używane jest do podłączania krańcówek lub czujników (np. kontaktronów, czujników poziomu cieczy, otwarcia klapy, itd). W tym złączu +3.3v zasilania znajduje się na bolcu.

Rysunek 4.37. Typowa podłączenie złącza na płycie

4.6.2.3.4. Jack stereo 3,5mm - termometry DS18B20

To złącze używane jest do podłączania czujników 1-wire, w przypadku AquaPi sprowadza się to do termometrów DS18B20.

Rysunek 4.38. Położenie sygnałów we wtyczce