Raspberry Pi HAT แบบซ้อนกันได้พร้อม ADC ความละเอียดสูง 24 บิตจำนวน 8 ช่องสัญญาณ

“Eight 24-bit ADC 8-layer Stackable HAT” ของ Sequent Microsystems เป็นบอร์ดขยาย Raspberry Pi ที่ออกแบบมาสำหรับโครงการระบบอัตโนมัติภายในบ้าน รองรับ Raspberry Pi ทุกรุ่นที่มี GPIO header 40 พิน และมาพร้อมกับดีไซน์แบบซ้อนกัน (stackable) ซึ่งช่วยเพิ่มความสามารถในการขยายระบบให้รองรับการตั้งค่าที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น

Stackable HAT มาพร้อมกับช่องสัญญาณ ADC อิสระที่มีความละเอียดสูง 24 บิตจำนวน 8 ช่อง ช่วยให้สามารถวัดสัญญาณอนาล็อกขนาดเล็กได้อย่างแม่นยำ นอกจากนี้ยังมีตัวขยายสัญญาณแบบปรับค่าได้ (Programmable Gain Amplifier) ในแต่ละช่องสัญญาณอินพุต เพื่อช่วยขยายสัญญาณที่อ่อนและเพิ่มประสิทธิภาพของช่วงสัญญาณอินพุตของ ADC สามารถซ้อนกันสูงสุด 8 ชั้น ทำให้รองรับอินพุตอนาล็อกแบบ differential ได้ถึง 64 ช่อง

อุปกรณ์นี้สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าต่อเนื่อง 4A และกระแสไฟฟ้าสูงสุด 5A ให้กับ Raspberry Pi ผ่าน GPIO header อีกทั้งยังใช้การสื่อสารผ่าน I2C lines ทำให้ขา GPIO อื่น ๆ ยังคงสามารถใช้งานได้ และยังรองรับการเชื่อมต่อ RS485 แบบสัญญาณ (isolated) เพื่อการสื่อสารระยะไกล

Stackable HAT 8-layer สำหรับ Raspberry Pi นี้เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง เช่น ระบบเก็บข้อมูลทางอุตสาหกรรม การตรวจสอบสภาพแวดล้อม เครื่องมือวัดในห้องปฏิบัติการ เกษตรอัจฉริยะ ระบบอัตโนมัติภายในบ้าน รวมถึงการวิเคราะห์เสียงและการประมวลผลสัญญาณ

มีทางเลือกที่น่าสนใจ เช่น MCC 118 และ MCC 128 DAQ HATs สำหรับ Raspberry Pi โดย MCC 118 รองรับอินพุตอนาล็อกแบบ single-ended 12 บิต จำนวน 8 ช่องขณะที่ MCC 128 มี 16 บิต

สเปคของ Eight 24-bit ADC 8-layer Stackable HAT:

MCU – STMicro STM32G431CBT6 Arm Cortex-M4 @ 170MHz พร้อมหน่วยความจำแฟลช 128KB
การสื่อสาร – RS485/MODBUS
การขยาย – GPIO female header 40 พิน สำหรับ Raspberry Pi
อินพุตแบบอะนาล็อก
- 8x ช่องสัญญาณอินพุตอะนาล็อก ความละเอียด 24 บิต
- 2x Texas Instruments ADS131 (ADC แบบ Delta-Sigma 24 บิต)
- ความต้านทานอินพุต: 300 kΩ ถึง 1 MΩ
- อัตราการรับส่งข้อมูลสูงสุด 64 kSPS
- รองรับการเลือก Clock และ Trigger ผ่านซอฟต์แวร์
- Programmable Gain Amplifier (PGA) ในแต่ละช่อง
- TVS diodes บนอินพุตทุกช่องเพื่อป้องกัน ESD (ไฟฟ้าสถิต)
อื่นๆ
- 8x ไฟ LED แสดงสถานะ พร้อมค่าเกณฑ์ตั้งโปรแกรมได้
- Real-time Clock (RTC) พร้อมแบตเตอรี่สำรอง
- Hardware Watchdog
- DIP switch 6 ตำแหน่ง
- TX/RX jumper (เลือกการเชื่อมต่อ RS485 ระหว่าง Raspberry Pi หรือโปรเซสเซอร์), ปุ่มกดอเนกประสงค์
- สามารถซ้อนกัน (stackable) สูงสุด 8 HAT
แหล่งจ่ายไฟ
- แรงดันไฟเข้า: 5V หรือ 10V-24V DC ผ่าน screw terminal 2 พิน
- ตัวแปลง DC-DC บนบอร์ดสร้างไฟ 5.2V และปรับแรงดันลงเป็น 5V และ 3.3V
- แรงดันไฟออก: 5V DC และ 3.3V DC
- มีฟิวส์รีเซ็ตอัตโนมัติ ป้องกันไฟลัดวงจร
ขนาด – ไม่มีข้อมูลระบุ

ด้านซอฟต์แวร์ บอร์ดรองรับซอฟต์แวร์และไลบรารีโอเพ่นซอร์สต่างๆ เพื่อการผสานการทำงานและการตั้งค่าง่าย Sequent Microsystems ได้จัดเตรียมไลบรารี Python สำหรับการอ่านข้อมูลจากช่อง ADC การตั้งค่าการขยายสัญญาณ และการจัดการ HAT หลายๆ ตัวที่ซ้อนกัน บอร์ดยังรองรับซอฟต์แวร์ MODBUS และสามารถเชื่อมต่อกับแพลตฟอร์ม IoT เช่น Node-RED และ Home Assistant ไดรเวอร์สำหรับใช้ในคำสั่งสามารถดาวน์โหลดได้จาก GitHub และไฟล์ฮาร์ดแวร์สามารถดาวน์โหลดได้จากเว็บไซต์ของ Sequent Microsystems

HAT อยู่ในแคมเปญระดมทุนบน Kickstarter โดยบอร์ดมีราคาประมาณ $130 (~4,400฿) ต่อหน่วย โดยมีส่วนลดสำหรับการซื้อหลายหน่วย การจัดส่งฟรีและคาดว่าจะเริ่มส่งในเดือนเมษายน 2025

แปลจากบทความภาษาอังกฤษ : Stackable HAT brings high-resolution 24-bit ADC to Raspberry Pi (Crowdfunding)