如何给GPIO扩展器添加引脚，便于在带DIN导轨安装的电气柜里安装

本项目提供了一种简单的方法，通过MCP23017芯片为您的微控制器添加16个额外的I/O引脚。该设计便于在带DIN导轨安装的电气柜中进行安装，适用于实际的自动化项目。该板具有内置保护功能、灵活的电源选项(5V或24V)，以及每个输入和输出的可视化指示灯。

材料

主IC：

•MCP23017(I²C I/O扩展器)

•ULN2803A(高电流驱动器)

•TLP291-4(光电耦合器)

功率：

•MB2S(桥式整流器)

•XL1509-5.0E1(DC-DC转换器)

•AMS1117-3.3(稳压器)

PCB与组装：

•双层PCB(103×60mm)

•SMD元件(电阻、电容、LED)

•端子块(螺丝连接器)

•3D打印的DIN导轨外壳(含STL文件)

可选：

•Arduino UNO(用于测试)

•I²C 电缆

•焊接工具(热板、熨斗、镊子)

方案设计

在Altium中设计电路，从电源输入开始：先使用桥式整流器实现反向极性保护，然后通过DC-DC转换器将电压降压至5V。MCP23017连接到I²C总线，并通过ULN2803A驱动8个输出。

输入端使用TLP291-4光电耦合器将8个输入通道与外部设备隔离。添加一个三档滑动开关用于硬件地址选择(0-7)，并配备一个七段数码管显示地址。

PCB布局

双层PCB线路遵循工业PLC标准：电源输入位于左上角，输出沿顶部边缘，输入沿底部边缘，I²C接口位于右下角。

电路板尺寸为103×60毫米，包含所有16个I/O通道的状态指示灯。您可以通过我的链接访问完整的项目设计文件。

Altium在线库。用于制造，导出Gerber文件并上传至JLCPCB。

装配

通过模板涂覆焊锡膏，然后用镊子放置SMD元件(电阻、电容、IC)。

将电路板置于加热板上，以245°C的峰值温度进行回流焊接，然后使用焊锡枪对过孔元件(端子块、连接器)进行焊接。

用异丙醇清洁板面，并在显微镜下检查是否有桥接。

测试与封装

将I²C接口连接到Arduino，并上传一个程序。

循环切换输出。对于输入，将输入状态镜像到输出，以测试所有通道。

使用滑动开关设置I²C地址，并在7段数码管上进行确认。最后，3D打印DIN导轨外壳，用M3螺纹嵌件固定电路板，并安装导轨夹。

将模块安装在DIN导轨上，并验证所有功能。

本文编译自hackster.io