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Raspberry-Pi-SPS

Schalten und walten

22. Juni 2021, 11:00 Uhr   |  Joachim Kroll

Schalten und walten
© Sfera Labs

Sfera Labs entwickelt Hutschienen-Geräte für die Automatisierung auf Basis von Arduino und Raspberry Pi. Neu ist ein universelles I/O-Gerät mit Raspberry Pi Compute Module.

Die italienische Hardware-Schmiede Sfera Labs hat den Raspberry Pi in eine Steuerung implantiert. Die zahlreichen Ein- und Ausgänge machen das System sehr flexibel und sorgen dafür, dass man nicht mit Shields hantieren und mühsam ein passendes Gehäuse entwickeln muss.

Besonders als Gateway und Steuerungscomputer wird der Raspberry Pi gerne in semiindustriellen Umgebungen eingesetzt. Sfera Labs (www.sferalabs.cc) hat sich auf den Bereich der Steuerungsanwendungen spezialisiert und hier in den letzten Jahren bereits zwei Produktfamilien mit CPU- und I/O-Geräten auf den Markt gebracht (Bild 1). Die Produkte der Familie »Strato« bilden das CPU-Segment und zielen auf rechenintensive Edge-Anwendungen. Innen steckt ein Raspberry-Pi-Board wie es auch im Consumer-Segment zum Einsatz kommt oder ein Compute Module. Die »Iono«-Familie bildet die I/O-Module, die wahlweise mit Arduino-Boards oder dem Raspberry Pi im Kreditkartenformat bestückt sind. Alle diese Geräte befinden sich in einem Hutschienengehäuse. Neu ist jetzt der Iono Pi Max (Bild), der beides vereint – einen Raspberry-Pi-Compute-Module und eine große Zahl von I/Os. Damit wachsen bisher auf mehrere Geräte verteilte Funktionen in einem Gerät zusammen. Die Strategie von Sfera Labs ist, keine proprietären Teile zu verwenden, deshalb kommen nur Standard-Boards beziehungsweise -Module von Arduino oder Raspberry Pi zum Einsatz.

Am Gehäuse des Iono Pi Max befinden sich der Ethernet- und die USB-Anschlüsse des Raspberry-Pi-Compute-Modules, ein RJ12-Sockel, der das I2C-Interface führt sowie Schraubklemmen mit industriellen I/Os. Auf diesen Ein-/Ausgängen liegen Relais, digitale I/Os (bidirektionale TTL-I/Os, digitale Eingänge und Open-Collector-Ausgänge), CAN-, RS-232- und RS-485-Schnittstellen, dedizierte Eingänge für Temperatursensoren und ein Wiegand-Interface. Letzteres ist als Anschluss für Kartenleser an Türzutrittsystemen weit verbreitet.

Zahlreiche Extras

Darüber hinaus weist der Iono Pi Max eine ganze Reihe von Besonderheiten auf, mit denen er an viele Einsatzgebiete angepasst werden kann. Dazu gehört ein Microchip-/Atmel-Mikrocontroller SAME54P20, der die Ein-/Ausgänge und einiges mehr steuert. Der mit einem Cortex-M4-Kern arbeitende Mikrocontroller konfiguriert die I/Os und bestimmt, ob die seriellen Schnittstellen im RS-232- oder RS-485-Modus arbeiten, ob einfaches CAN oder CAN-FD gefahren wird.

Eine weitere Besonderheit sind zwei Micro-SD-Steckplätze. Das Raspberry Pi Compute Module kann zwar zwei SD-Karten verwalten, aber nur von einer der beiden booten. Der M4-Mikrocontroller sorgt mit einer Schaltmatrix dafür, dass die Kartensteckplätze getauscht werden können, sodass das Booten von beiden SD-Karten möglich ist. Dies ermöglicht gefahrlose Firmware-Updates im Feld. Geht etwas schief beim Start mit der neuen Firmware, kann durch Umschalten und Reboot einfach wieder auf die alte Version zurückgeschaltet werden.

Noch ein Extra: Mit einer externen Batterie lässt sich eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für das Gerät realisieren. Bisher ist das nur mit 12- oder 24-Volt-Blei-Säure-Akkus möglich. Sfera Labs stellt aber in Aussicht, dass bei zukünftigen Firmware-Updates auch andere Batterietypen möglich sein werden. Die interne Ladeschaltung speist den Akku mit 600 mA. Für wenig stromhungrige Anwendungen empfiehlt Sfera Labs einen 1,2-Ah-Akku, der reicht, um das Gerät für ein geordnetes Herunterfahren für einige Minuten weiter zu betreiben. Bei leistungshungrigen Applikationen wird ein 7-Ah-Akku empfohlen.

Ebenfalls an Bord: Ein Secure-Element von Microchip (ATECC608A), das über den I2C-Bus an das Compute-Module angeschlossen ist. Dieses Element sichert den Bootvorgang ab und speichert bis zu 16 Schlüssel oder Zertifikate. Vertrieben werden die Sfera-Labs-Produkte direkt über die eigene Website sferalabs.cc oder über Mouser.

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Sfera Labs s.r.l., Mouser Electronics