Nemzetközi elektronikaikomponens-disztribútor termékfejlesztő szerepkörben – Az Endrich IoT

Az Endrich GmbH, Európa egyik vezető elektronikaialkatrész-disztribútora elkötelezett az IoT-fejlesztések támogatásában, elsősorban alkatrész és támogatás oldalról kíván részt venni a projektekben

2021. május 06., csütörtök, 06:00

Címkék: elektronika elektronikai ipar Endrich Bauelemente Internet of Things ipari elektronika szenzor szenzortechnika

A saját fejlesztésű IoT-alapú bemutató ökoszisztéma – mely tartalmaz minden olyan hardver-szoftver és szolgáltatáselemet, ami ezen a területen szükséges – azt a célt szolgálja, hogy a partnerek számára egységes, könnyen hozzáférhető és átlátható mintarendszert tegyen elérhetővé. A megoldások hardver- és szoftverelemei szabadon hozzáférhetők, az Endrich IoT ökoszisztéma egyes szolgáltatásai, mint például az Endrich Cloud Database vagy az Endrich Visual Gateway szolgáltatás, bizonyos feltételekkel a fejlesztőmérnökök számára ingyenesen rendelkezésre áll.

A teljes egészében magyar fejlesztésű rendszer bemutatására a müncheni Electronica, a nürnbergi EmbeddedWorld és a magyarországi TechFerence kiállításokon és ez utóbbi rendezvényhez kapcsolódó konferencián került sor, és az Endrich kiemelt témája volt az IOT Show 2020 és az Ipar Napjai kiállításokon is, ahol a Hungexpo nagydíjas terméke lett. Az IoT-rendszer elsődleges feladata, hogy a mesterséges intelligencia algoritmusok számára adatokat gyűjtsön szenzorok alkalmazásával, ezeket az adatokat egy távoli, jellemzően felhőalapú adatbázisba juttassa valamilyen kommunikációs eszköz segítségével, és gondoskodjon ezek megjelenítéséről is. Megfelelő nagyságú adathalmaz statisztikai alapú kiértékelést tesz lehetővé, nincs szükség előre meghatározott szabályrendszereket programozni az AI mikroprocesszoraiba, elegendő az adatokból nyert mintázatok feldolgozásán alapuló döntéseket hozni.

Endrich IoT Single Board Computer

Egy fontos alkalmazási terület lehet például a prediktív karbantartás, érzékelők megfigyelései és a bekövetkező különféle hibák összevetéséből kinyerhető minták időben jelezhetnek előre egyes karbantartási feladatokat, figyelembe véve az előrejelzésnél a cserélendő alkatrész szállítási idejét is. Ezzel a kopó-fogyó anyagok raktárkészletértékeit lehet optimális szinten tartani, mely sokkal gazdaságosabb működést tesz lehetővé. Előre látható, hogy az elkövetkező évtized kiemelt feladata a szenzorok adataiból felépülő, az emberiség egyetemes tulajdonát képező „BIG DATA” analízise és az ebből származtatott következtetések levonása és beprogramozása az MI-alapú rendszerekbe. A mesterséges intelligencia adatot igényel, az adatokat a szenzorok hálózata szolgáltatja, és az ezt a komplett rendszert kiszolgáló infrastruktúra az IoT, a „dolgok internete”.

Az Endrich IoT ökoszisztéma

Az IoT-rendszerekhez cégünk, mint Európa egyik vezető komponensdisztribútora, minden szakmai területen illeszkedik. A cég szenzorkínálata több mint 40 év munkájával alakult azzá a széleskörűen elismert portfólióvá, ami magában foglalja az optikai szenzoroktól a mágneses térérzékelés, az akusztikai, ultrahangos és radarszenzorok területén át a hőmérsékletmérésre, gázérzékelésre és jelenlét-érzékelésre alkalmas eszközöket is.

A mikrovezérlőktől az egylapos számítógépeken keresztül a panel PC-k és okoskijelzők kínálata biztosítja a vezérlést az IoT-rendszer számára, ezek széles körét kínálja az Endrich partnereinek.

A vezeték nélküli kommunikációs modulok kínálata magában foglalja a WiFi, Thread, BlueTooth LPLAN és a 2G/3G/4G/5G GSM és az NB-IoT & LTE-M LPWAN modulokat, a hozzájuk tartozó antennákkal és kiegészítőkkel egyetemben. A kijelzők az egyszerű LCD üvegektől a pmOLED és E-papír megoldásokon, a PCap érintésvezérlővel ellátott TFT modulokon keresztül egészen az okoskijelzőkig terjednek. A felhőalapú adatbázist és annak szolgáltatásait – melyeket a cég szintén Budapesten fejlesztett – ingyen bocsátja az IoT területén aktív mérnökök rendelkezésére. Az ECD (Endrich Felhőalapú Adatbázis – Endrich Cloud Database) rendszer részleteit a lap korábbi számában már részletesen bemutattuk.

A vevők támogatására emellett az Endrich budapesti kompetencia-központja kifejlesztett egy IoT-hardvereszközcsaládot is, ami alkalmas egy ilyen fent leírt rendszer minden adatgyűjtő, telekommunikációs és vezérlési feladatát ellátni. A hardver és a szoftver is nyílt forráskódú, szerződött partnereink számára hozzáférhető. Az alkalmazott kulcsalkatrészek a képviselt beszállítók által forgalmazott komponensek, ha valaki ezeket szeretné használni, az Endrich konkrét felhasználási példával, áramköri rajzzal, beágyazott mintaszoftverrel, a szenzorok illesztésének módjával tudja segíteni a gyors termékfejlesztést. Ezenfelül kidolgoztunk egy, a szenzorok által mért értékek grafikus bemutatására szolgáló, bizonyos mértékig skálázható internetalapú grafikus felületet, ami az Endrich Felhőalapú Adatbázisára épülve az oda beérkező adatok vizuális megjelenítéséről gondoskodik az adott IoT-eszköz számára.

A család egy alap IoT-kártyából és hozzá kapcsolható külső mini szenzor áramköri lapkákból áll, melyek I2C, SPI vagy az Endrich által jegyzett, nagy távolság áthidalására képes EI2CTM interfészen keresztül kapcsolódnak az IoT-alaplaphoz. Ezek részletes bemutatására a következő bekezdésekben kerül sor.

Az eszközök kiértékelő szettként is megvásárolhatók, de elődlegesen arra hivatottak, hogy az alkalmazott alkatrészek működését, illesztését és programozását demonstrálni tudjuk (http://e-iot.info). A koncepció kiterjesztéséhez az Endrich Európa-szerte a magyarországi számítástechnikai partnerén, az eNet Kft.-n keresztül igyekszik egyedi megoldást kínálni egy vezérlőtermi szoftver kialakításával, ahol a szenzoradatok azok fizikai elhelyezkedését grafikusan ábrázolva az értékek a mérés helyén jelennek meg, és a beavatkozó szervek is feltüntetésre kerülnek.

Az Endrich IoT áramkörök

Az Endrich moduláris IoT áramkörcsalád különböző szintű szolgáltatásai

Az általános IoT-eszközök három alapfeladatát, az érzékelést, az adatgyűjtés és az adattovábbítás vezérlését, valamint magát az adatkommunikációt az Endrich IoT kártyacsalád modulárisan együttműködő elemei egyenként vagy egymással kombinálva kínálják.

A szenzoradatgyűjtő kártyák

A legegyszerűbb építőelem a különböző szenzorokat felvonultató külső szenzorlap, mely valamilyen szabványos interfészen (I2C, SPI) kapcsolódik a felhasználó által preferált mikrokontrollerhez. Ezzel az eszközzel az Endrich saját szenzorkínálatát igyekszik támogatni. Tetszőleges egylapos számítógéphez (Arduino, Raspberry Pi, ARM, RISC-V stb.) illeszthető, de az erre kidolgozott speciális interfészen keresztül az Endrich IoT család magasabb szinten integrált tagjaihoz is kapcsolható.

Az így létrejött külső szenzorkártya koncepció elemei I2C vagy SPI interfészen keresztül kapcsolódnak a fő IoT-vezérlő áramkörhöz. Természetesen ugyanazok a szenzorok kaptak helyet ezeken a kis kártyákon is, mint a „nagytestvéreken”, de sem mikrovezérlőt, sem kommunikációs eszközt nem tartalmaznak, egészen olcsó, néhány dolláros értéket képviselnek.

Minden szenzorkártya csatlakoztatható az Endrich IoT alapkártyákhoz is, ekkor SPI, hagyományos I2C vagy nagy távolságú speciális I2C interfész közül választhat a mérnök. Az utóbbi EI2CTM porton keresztül akár 50 méter áthidalására is lehetőség van, a kapcsolás az IoT-lapon lévő I2C szenzoroktól való különválasztás érdekében a mikrokontroller egy másik I2C buszát használja. Így lehetőség nyílik nemcsak az eszköz közvetlen közelében, de attól viszonylag nagy távolságban is környezeti paramétereket mérni. Az Endrich koncepciója szerint a mikrokontroller és kommunikációs kártya változatlanul tartása mellett egyedi igényekre alakított, választható érzékelőkkel szerelt szenzoradatgyűjtő kártyák rendelésére is lehetőség lesz.

Az Endrich külső szenzorkártya

Ami az érzékelni kívánt fizikai jellemzőket illeti, igyekeztünk alapértelmezésben általános megoldásokat kínálni. Az ezekre a feladatokra szánt szenzorok mind helyet kaptak a család összes elemén, de természetesen vevői igények szerinti egyedi kivitelezésre is van lehetőség. A Micronas Hall szenzora mágneses tér jelenlétének érzékelésére teszi alkalmassá áramkörünket, mely alapelvárás például okos fogyasztásmérők területén, az Everlight ALS szenzora látható fény érzékelésére való, minden intelligens világításkapcsoló vezérlése ezzel a szenzorral oldható meg, de kiválóan alkalmazható például készülékburkolat megbontásának érzékelésére, kamionok raktérajtajának nyitásérzékelésére is. A Tateyama és a Semitec NTC termisztorai hőmérsékletmérésre és monitorozásra, a SENSOLUTE rezgésszenzora pedig mozgatás, behatolás vagy gépcsoport indulásának érzékelésére teszi alkalmassá az IoT-eszközt. Egy, a lapra integrált I2C digitális szenzor a légnyomás nagy pontosságú mérésével beltéren is használható, ~deciméteres felbontású magasságmérést tesz lehetővé (például lépcsők mászásának követése), míg maga a kommunikációs eszköz, az MA510 LPWA modem felruházza az áramkört a globális helymeghatározás képességével is.

Legújabb fejlesztésként helyet kapott a felvonultatott „szenzorarzenálban” a BSE MEMS-alapú nagy érzékenységű mikrofonja is, melyre folyamatban van olyan beágyazott FFT mintaszoftverek kidolgozása, mellyel előre rögzített hangmintákkal való összevetés útján felismerhetők olyan jelenségek, mint például üvegtörés (betörésvédelem), láncfűrészhang (erdőgazdálkodás), de realizálható háttérzajszint mérése, tapskapcsoló és egyéb olyan fizikai jellemző mérése, melyre célszenzor nem elérhető vagy esetleg túl drága lenne.

Az Endrich „3In1” szenzor, mikrovezérlő és kommunikációs kártya

A „három az egyben” IoT-kártyacsalád

Természetesen a kínálatból nem hiányozhat a „zászlóshajó” sem, az IoT-képességek teljes skáláját felvonultató, független IoT-csomópont. Ez a kártya egy adat gyűjtő-továbbító és vezérlőkártya is egyben, mely tartalmazza a szenzorokat, az adatgyűjtés „karmesterét”, a mikrokontrollert, valamint a kommunikációs csatornát biztosító GSM modemet is. A Gigadevice RISC-V architektúrájú mikrokontrollere folyamatosan mintavételezi mind a fedélzeti szenzorokat, mind az egyes külső szenzorkártyák felől érkező adatokat is. Elkészíti az Endrich Cloud Database számára értelmezhető JSON datagrammot, és automatikusan felveszi a kapcsolatot a szerverrel. Képes a keskenysávú NB-IoT hálózaton, az LTE-M (CAT-M1) hálózaton vagy ezek hiányában akár a GPRS (2G) hálózaton is kommunikálni.

Az Endrich ipari szenzor interfészekkel ellátott alaplapja és a hozzá csatlakozó E-IoT SBC v052

Egy ebből a megoldásból iterált új családtag a szintén a fenti érzékelőkkel és kommunikációs képességekkel ellátott, azonban a 450 MHz-es LTE sávot használó (LTE-M) SBC. A kártyacsalád minden tagja rendelkezik 3 külső GPIO kimenettel is, melyek 5 V-os TTL szinttel vezérelhető relé modulok kapcsolására használhatók, és a megfelelő védelemmel is el vannak látva. Így a szenzorok mérte adatok alapján közvetlen beavatkozásra is van lehetőség, mint például hőmérséklet-emelkedés esetén nagy teljesítményű ventilátor indítása, sötétség leszálltakor világítás kapcsolása.

A kiegészítésként kifejlesztett passzív alaplap tartalmazza mind a szokásos ipari szenzor interfészeket (4–20 mA áramhurok, RS485), mind pedig a GPIO-khoz illeszkedő teljesítményfokozatot (FET) is.

Minden kártya saját vizuális interfésszel rendelkezik

Az SBC áramköri lapon a GSM modem AT parancsvezérlésre használható UART bemenete egy mini USB csatlakozón keresztül ki van vezetve, így ez a kártya használható a Fibocom próbapanel kiváltására is, ezen a porton keresztül PC-hez kapcsolva a GSM modem külön is működtethető. Hasonlóan a mikrokontroller „in-circuit” programozó UART bemenete is kivezetésre került, így egy külső GD-LINK eszköz használatával vagy az USB-C csatlakozáson keresztül közvetlenül egy számítógéphez kapcsolva és a Windows/Linux által DFU eszközként felismerve a kezünkben van egy jól felszerelt GIGADEVICE RISK-V MCU próbapanel is. Minden egyes kártya egyedi azonosítóval van ellátva, és a szenzorok adataihoz tartozó grafikus megjelenítést egy QR-kódon keresztül az interneten elérhető saját felület biztosítja. Az applikációban a GPS-adatokra kattintva a Google Maps szolgáltatásban betöltődik a szenzorkártya pillanatnyi helye.

Kiss Zoltán exportigazgató

Endrich Bauelemente Vertriebs GmbH

www.endrich.com

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek