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Andino X1

Andino X1 mit Raspberry auf der Hutschiene
Andino X1 mit Raspberry Pi montage im Schaltschrank

Beschreibung

Das Andino X1 ist eine Mikrocontrollerplatine für den Raspberry Pi in einem DIN-Schienengehäuse zum Einbau in einen Schaltschrank. Hiermit werden digitale Ein- und Ausgänge für eine Spannung von 24 V angepasst. Das X1 verfügt über einen eigenen Mikrocontroller zur präzisen Signalvorverarbeitung und Anpassung von Signalgebern und Aktoren. Es enthält auch einen Raspberry-Pi (2/3). Die Ein- und Ausgänge sowie die Stromversorgung des Pi sind optimal geschützt. Die Kommunikation zwischen dem Mikrocontroller und dem Pi erfolgt über die UART-Schnittstelle.

Das Andino X1 bietet folgende Vorteile:

  • Das empfindliche GPIO des Raspberry Pi ist geschützt.
  • Schnelle Signale können vom Mikrocontroller präzise erkannt werden.
  • Aktoren und Sensoren können elektrisch an den Raspberry Pi angeschlossen werden.
  • Es bietet eine industrielle Stromversorgung für den Raspberry Pi.
  • Kundenspezifische Adapter vom Raspberry Pi GPIO oder dem Mikrocontroller IO können elektrisch an Klemmen angeschlossen werden.
  • Ermöglicht die Montage auf einer DIN-Schiene zum Einbau in Verteiler.

Anwendungsbeispiele

  • Datenerfassung an Produktionsmaschinen
  • Sammeln und zählen der Anzahl von Gegenständen und Produkten
  • Ausfallzeiterkennung
  • Erstellen von Leistungsindikatoren
  • Erfassen der OEE, GAE und Auslastung
  • Fernwirk- und Protokollkonverter
  • Zentral in der Hausautomation
  • IoT-Knoten
Arduino und raspberry Pi Signalverarbeitung

Signalvorverarbeitung

Um schnelle digitale Signale präzise zu erfassen, bietet das Andino X1 einen Microcontroller zur Datenvorverarbeitung. Pin Wechsel an den digitalen Eingängen werden durch den Microcontroller erfasst, entprellt und gezählt. Die Zählerstände werden dann mittels UART (/dev/ttyAMA0) an den Raspberry übertragen. Somit ist der Raspberry nicht mit den Echtzeit-Ausgaben befasst und ist in der Lage die Signale mit hoher Frequenz präzise zu erfassen. Die Schnittstelle zwischen Raspberry Pi und dem ATMega ist dabei möglichst einfach gehalten und basiert auf einfachen Text-Kommandos und Text-Meldungen. Die Firmware des ATMega ist als Source Code verfügbar und kann mittels der Arduino IDE auf einem PC entwickelt, geändert und in das Andino X1 via USB geladen werden.

Arduino Raspberry Pi Diagramm

Raspberry Pi kompatibel

Der 40-polige Stecker ist kompatibel mit Raspberry Pi 3

Asus Tinker Board kompatibel

Der 40-polige Stecker ist kompatibel mit demAsus Tinker Board

Arduino kompatibel

Der Atmel-Mikrocontroller des Andino X1 ist mit einem Arduino-kompatiblen Bootloader ausgestattet. Die Kombination von Arduino und Raspberry Pi auf dem Andino X1 eignet sich ideal für den Einsatz in der Hausautomation und Sensortechnik sowie in anspruchsvolleren industriellen Automatisierungsanwendungen. Die Stärken beider Boards ergänzen sich perfekt. Während der Einplatinencomputer Raspberry Pi komplexe Aufgaben (z. B. Hosting von Datenbank und WebServer) als Vollwertcomputer ausführen kann, übernimmt der Arduino-Mikrocontroller die schnelle Signalvorverarbeitung. Der Atmel Controller kommuniziert über UART mit dem Pi. Programmierbar ist das Andino X1 mit der Arduino-IDE über USB von einem PC oder von einem Raspberry (Firmware-Update vor Ort).

HowTo: So richten Sie das X1 und das Programm mit der Arduino IDE ein

HowTo: Die Standard Firmware / Beispiel

Integriertes Netzteil

Die X1-Karte verfügt über einen 9-24-V-Weitbereichseingang mit Verpolungsschutz. Leistungsstarke, zuverlässige und stabile Stromversorgung: 5 Volt, 2,6 Ampere - genug Strom für den Raspberry, Ihre USB-Hardware und kundenspezifische Anpassung. Die integrierten EMV-Schutzschaltungen schützen den Pi vor Spannungsstößen und Stromstößen in der Versorgungsleitung.

8 Bit Mikrocontroller

Programmierbarer 8-Bit-Mikrocontroller (Atmega 168 8Mhz) zur Anpassung der Ein- und Ausgänge. Genaue und zuverlässige Erkennung von digitalen und analogen Signalen.

Galvanisch getrennt

Die X1-Karte verfügt über zwei galvanisch getrennte Eingänge (bis zu 5 kV) sowie zwei Relaisausgänge für 42 Volt und 1 Ampere. Das IO wird von einem Mikrocontroller gesteuert. Weitere GPIO des Raspberry Pi sowie IO des Microcontrollers sind auf einem internen Pin Header geführt. Dadurch ist es möglich, eigene Anpassungen an den Schraubklemmen vorzunehmen.

Erweiterbar

Über die SPI- und die I2C-Schnittstelle des Raspberry Pi können weitere Hardware-Erweiterungen angeschlossen und zu den freien Schraubklemmen geführt werden. Somit ist eine stabile, schaltschrankgerechte Verdrahtung möglich.

Further Interfaces:

  • RS485 / RS422 (2/4 lines) (planed for Q1/2017)
  • M-Bus (Meter Bus)
  • Analog Input (e.g. via Microchip MCP3008)
  • Digital Input

Echtzeituhr (RTC)

Die integrierte, batteriegepufferte Echtzeituhr liefert die korrekte Uhrzeit, auch wenn kein NTP-Server (Zeitserver) verfügbar ist. Verwendet wird der hochpräzise Zeitchip DS3231 von Dallas Semiconductors. Durch die interne Temperaturkompensation des Oszillators erreicht der Chip eine sehr hohe Genauigkeit von ± 2ppm bei 0 ° C bis + 40 ° C.

Installieren Sie die RTC

Made in Germany

Entworfen, entwickelt und hergestellt in Deutschland.

Anwendungsbeispiele

Anwendungsbeispiel Roter-Knoten Knoten

Sie finden den SourceCode auf  Github

Anwendungsbeistpied Node RED

Diese Anwendung zeigt das Andino X1 zusammen mit der Andino USV in einem Schaltschrank. Die USV stellt sicher, dass das X1 kleinere Stromausfälle überbrücken kann, und falls der Strom länger ausfällt, wird der Raspberry ordnungsgemäß heruntergefahren.

Andino X1 mit Raspberry Pi und USV im Schaltschrank

Tests und Standards

Getestete Standards - EMV

Das Andino X1 wurde zusammen mit einem Raspberry Pi im Hutschienengehäuse auf elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) getestet. Die Tests basierten auf der Störfestigkeit gegen elektrostatische Entladung, hochfrequente elektromagnetische Felder, schnelle transiente elektrische Störungen (Burst), Stoßspannungen, durchgeführte Störungen - hervorgerufen durch hochfrequente Felder und magnetische Felder mit energiebezogenen Frequenzen. Das Andino X1 hat diese Tests nicht nur mit Bravour gemeistert, sondern hält auch die strengeren Grenzwerte ein. Dies unterstreicht seine industrielle Eignung und bringt den Raspberry Pi in das industrielle Umfeld.

Sie können den EMC Report hier downloaden

Die getesteten Standards im Detail

Radiated field strength / conducted emissions DIN EN 55022: 2011 according to VDE 0875 part 22 of 12.2011 Emitted interference: Class B (residential area) (tighter limits) Immunity: class A (industrial area). (Higher irradiance)

Immunity ESD DIN EN 61000-4-2: 2009 according to VDE 0847 part 4-2 of 12.2009

Immunity radiated electromagnetic fields DIN EN 61000-4-3: 2006+A1:2008+ A2: 2010 according to VDE 0847 part 4-3 of 04.2011

Immunity Burst DIN EN 61000-4-4: 2012 according to VDE 0847 part 4-4 of 04.2013

Immunity Surge DIN EN 61000-4-5: 1995 +A1: 2014 according to VDE 0847 part 4-5 of 03.2015

Immunity high frequent uncoupled emission DIN EN 61000-4-6: 2014 according to VDE 0847 part 4-6 of 08.2014

Immunity magnetic fields DIN EN 61000-4-8: 2010 according to VDE 0847 part 4-8 of 11.2010

Warum ist das Andino X1 nicht VDE-zertifiziert?

Die einschlägigen EMV-Normen wurden bereits erfüllt.

"Die Überprüfung Ihrer eingereichten Unterlagen hat ergeben, dass es sich bei dem beschriebenen Produkt tatsächlich nur um eine VDE-Zertifizierung nach den genannten EMV-Normen handeln kann. Wenn Sie an den EMV-Prüfungen interessiert sind, zögern Sie bitte nicht, uns zu kontaktieren."

VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH

Technische Infos und Downloads auf GitHub