Komponujemy systemy embedded
| TechnikaSystemy embedded (wbudowane) to urządzenia specjalnego przeznaczenia, takie jak kontrolery automatów sprzedaży, komputery pokładowe, sprzęt pomiarowy, bankomaty, sterowniki PLC nadzorujące konkretne procesy, systemy alarmowe czy automatyki budynków. Jak wygodnie je projektować? W tym artykule staramy się na przykładzie podać kilka praktycznych wskazówek ułatwiających pracę projektantom urządzeń elektronicznych takich rozwiązań.
Weźmy na warsztat automatyzację ogrzewania i wentylacji w budynku jednorodzinnym ogrzewanym kotłem kondensacyjnym z systemem grzejników naściennych. Koszty gazu rosną dramatycznie, warto więc stworzyć system, który pozwoli na dostarczanie ciepła we właściwe pomieszczenia o odpowiedniej porze dnia i w wymagane dni tygodnia.
Załóżmy, że domownicy opuszczają budynek po godzinie 7.30 i wracają do niego po 16.00, a weekendy zazwyczaj spędzają całe w domu. Nie dość, że podczas ich nieobecności nie ma potrzeby utrzymywania stałej, wysokiej temperatury, to dodatkowo niektóre pomieszczenia (jak np. łazienka) dla komfortu ich użytkowania wymagają podwyższonej temperatury powietrza podczas porannego prysznica lub wieczornej kąpieli. Idealnie byłoby więc mieć możliwość pomiaru temperatury każdego pomieszczenia indywidualnie oraz sterowania głowicą zaworu grzejnikowego na podstawie pory dnia (godziny), dnia tygodnia oraz aktualnej temperatury danego miejsca.
Do tego celu można wykorzystać dowolny komputer jednopłytkowy, jak na przykład powszechnie dostępny i tani Raspberry Pi, rozbudowany o odpowiednie moduły. Istnieją gotowe darmowe systemy programowe, które można wykorzystać do tego celu, ale nic nie stoi na przeszkodzie, aby stworzyć własne oprogramowanie firmware.
Jak to się odnosi do "systemu embedded"? Skoro mamy już komputer jednopłytkowy jako serce naszego systemu i wiemy, jakie dodatkowe elementy funkcjonalne powinna ta konstrukcja posiadać jako całość, możemy dokładać odpowiednie rozszerzenia. Można tu wymienić np. moduł zegara czasu rzeczywistego pozwalający uniezależnić się od chwilowych zakłóceń w zasilaniu, moduły wejść-wyjść, jak np. komunikację przewodową (np. do termometrów One-Wire), jak i bezprzewodową (jeśli gdzieś nie możemy dociągnąć kabla), moduł przekaźnikowy do sterowania zaworami i podobne. Warto to wszystko zamknąć w stosownej obudowie, która nie tylko zabezpieczy nam elektronikę przed przypadkowymi uszkodzeniami, ale także nada profesjonalnego wyglądu całości (fot. 1).
I tu dochodzimy do sedna tematu. Jaką obudowę, gdzie ją znaleźć, co ona oferuje? Jak połączyć projektowane moduły między sobą, jak okablować całość, aby efekt był intuicyjny i wygodny w użyciu?
Warto sięgnąć do oferty firmy Phoenix Contact, gdzie znaleźć można odpowiednie obudowy uniwersalne serii UCS oraz szeroką gamę złączy – zarówno płytka-płytka, jak i złączy wtykowych zasilających, sygnałowych i do transmisji danych (fot. 2).
Seria UCS składa się z wielu wariantów pod względem wielkości. Ich rozmiar nie jest dobrany przypadkowo – są tak zaprojektowane, aby pomieścić wewnątrz najpopularniejsze komputery jednopłytkowe, stanowiące bazę np. dla systemów embedded. Ich mocowanie we wnętrzu jest banalnie proste – wykorzystuje się elementy narożnikowe mające odpowiednie otwory na wkręty albo korzysta z akcesoryjnych, dowolnie wklejanych wsporników. Wysokość obudowy można zwiększać, dokładając poszczególne poziomy, a ścianki boczne wyfrezować pod stosowne gniazda. Same obudowy można postawić na blacie, powiesić na szynie DIN lub przykręcić wprost do ściany – wszystko dzięki szerokiemu programowi dostępnych akcesoriów. Co więcej – górna powierzchnia może być użyta jako ramka wyświetlacza lub baza klawiatury membranowej, aby tworzony system można było obsługiwać bezpośrednio na urządzeniu (fot. 3).
Złącza to od lat domena Phoenix Contact – warto wspomnieć, że w 2022 roku minie 50 lat od opracowania pierwszych takich elementów do PCB. Pół wieku doświadczeń i stałej obecności w branży, jak i ogromne zaufanie, jakim obdarzyli te złącza wiodący producenci urządzeń, pozwalają na potwierdzenie słuszności dokonywania wyboru z najlepszej oferty na rynku. Warto także wspomnieć, że portfolio niemieckiego producenta Phoenix Contact okazało się najczęściej kopiowane, zwłaszcza przez azjatyckie firmy. Pojawiło się dużo alternatywnych produktów, do złudzenia wyglądających jak markowe komponenty, wręcz wzajemnie kompatybilne. Niemniej jednak diabeł zawsze tkwi w szczegółach – niektóre detale są trudne lub niemożliwe do podrobienia. Warto odpowiedzieć sobie na pytanie, czy lepiej postawić na długofalowe doświadczenie poparte odpowiednimi inwestycjami w badania, czy użyć w ważnej aplikacji taniej kopii, która po czasie może zawieść (fot. 4).
W zakresie elementów do połączeń międzypłytkowych, polecane są serie w małych rastrach – FQ 2,54, FQ 1,27, FP 1,27, FP 0,8 czy najnowsza seria FS 0,635. Łączenie prostopadłe, równoległe (w szerokim zakresie odstępów między laminatami), niektóre w wersjach ekranowanych czy o wysokiej odporności na wibracje – tak szerokie portfolio zaspokoi wszelkie potrzeby konstruktorów.
Dla przyłączy zewnętrznych (np. w celu podpięcia zasilania, modułów I/O, portów komunikacyjnych) także dostępne są odpowiednie elementy. Różne liczby biegunów, techniki przyłączania przewodów, sposoby ryglowania wtyków na gniazdach, kolorystyka, opisy bezpośrednio na złączach – wszystko, aby finalne urządzenie było jak najbardziej funkcjonalne i intuicyjne w obsłudze.
Zapraszamy do Strefy Elektronika (www.strefaelektronika. com) – znajdziecie tam kompletne portfolio złączy i obudów do Waszej elektroniki.
Phoenix Contact
tel. 694 485 087|
www.phoenixcontact.pl/Obudowy
pzientarski@phoenixcontact.pl
