LoxBerry Input/Ouput Hardware Module - Mitstreiter gesucht

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  • Prof.Mobilux
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    • 25.08.2015
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    #1

    LoxBerry Input/Ouput Hardware Module - Mitstreiter gesucht

    Moin Leute,

    bei meinem Poolbau Projekt brauchte ich im Poolhaus viele digitale Ein- und Ausgänge. Ich hatte keinen Miniserver in der Nähe, also wollte ich die Ein-/Ausgänge per LoxBerry realisieren. Es waren aber so viele, dass die GPIOs des Raspberrys dafür nicht ausreichten. Daher habe ich das Multi-IO-Plugin entwickelt, mit dem zusätzliche GPIOs quasi in beliebiger Anzahl über PCF7485 GPIO Expander per I2C Bus an den Raspberry angeschlossen werden können. Zusätzlich kann das Plugin noch zahlreiche Hardware-Platinen aus dem Arduino/Raspberry Bereich ansprechen, so z. B. Analog-Digitalwandler.

    Das Ganze läuft seit einiger Zeit bei mir sehr stabil (16 Ausgänge, ca. 24 Eingänge) am Pool. Die Verkabelung im Schaltschrank habe ich per Jumperkabel, gedruckten 3D-Halterungen, selbst gelöteten Lochraster-Platinen mit Pull-Down-Widerständen usw. eher "provisorisch" realisiert. Es funktioniert - aber es war doch eine extreme Frickelei Eine spätere Fehlersuche wird zur Katastrophe werden...

    Generell muss man die Realisierung von Ein-/Ausgängen über den LoxBerry wohl als Bastelei/Frickelei abstempeln, trotzdem läuft das System so gut, dass mir die ganze Zeit im Kopf herumschwirrt, das System auf etwas solidere Beine zu stellen.

    Und dafür suche ich Mitstreiter, weil das einfach meine elektrotechnischen Fähigkeiten übersteigt. Vielleicht findet sich ja sogar ein kommerzieller Shopbetreiber, der Lust hat das System als Bausatz später zu vertreiben. Es soll aber definitiv OpenSource und frei zugänglich sein.

    Meine Idee:

    Verschiedene Hardware-Ein-/Ausgangsmodule entwickeln, die per I2C an den LoxBerry angeschlossen werden. Basis sollen bestehende verfügbare Breakout-Boards sein (z.- B. Relaisboards, die PCF7485-Boards, etc.), die aber in ein passendes 3D-Druck-Hutschienengehäuse gebaut werden (mit korrekten Bohrungen an den richtigen Stellen, etc.). Dazu Breakout-Platinen, die die Anschlüsse sauber aus dem Hutschienengehäuse heraus auf Schraubklemmblöcke bringen, sodass man außerhalb des Gehäuses eine saubere Verkabelung durchführen kann. Ein "Haupt"-Modul enthält den LoxBerry + Zubehör, wo ebenfalls alle notwendigen Anschlüsse auf einem Breakout-Board aus dem Gehäuse auf Schraubklemmen rausgeführt sind.

    Bei den Hutschienengehäusen kann ich sicherlich mit viel Mühe in Fusion 360 etwas zusammenbauen, aber bei den Platinen bin ich aufgeschmissen...

    Ziel:
    • LoxBerry auf Raspberry Basis, Zero2-Variante als besonders stromsparend, Pi4 als Alternative
    • Insgesamt Möglichkeit von 512 I/Os pro Raspberry/Loxberry - ggf. später mehr
    • Ausgangsmodul mit 8 oder 16 Ausgängen als Wechselrelais (Bistabil habe ich leider nirgends auf den vorgefertigten China-Boards gefunden), eventuell mit Notfall-Bedienebene?
    • Eingangsmodul mit 8, 16, 32 digitalen Eingängen, 24V fähig
    • Analogeingangsmodul mit 4 analogen Eingängen 0-10V
    • Mehr?

    So würde eine grobe Übersicht aussehen, wie man 512 I/Os per I2C an den LoxBerry bringt. Der Raspberry hat 2 echte I2C-Busse, man kann aber beliebig viele per Software auf beliebigen GPIOs emulieren. Für 512 digitale I/Os würde man 4 Busse benötigen. Näheres zu den einzelnen Modulen und meinen ersten Entwürfen bzw. Ideen in den nächsten Postings.

    Klicke auf die Grafik für eine vergrößerte Ansicht  Name: image.png Ansichten: 0 Größe: 38,2 KB ID: 399209

    Wer hat Lust mitzuarbeiten und seine Ideen mit einzubringen? Wer hat Lust später Bausätze zu vertreiben?

    Grüße
    Michael
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    LoxBerry - Beyond the Limits

  • Prof.Mobilux
    Supermoderator
    • 25.08.2015
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    #2
    LoxBerry Modul

    Ein Hutschienengehäuse, dass den LoxBerry bzw. Raspberry enthält. Ideal wäre ein flexibles Gehäuse, das entweder einen Zero2 oder ein Pi4 aufnehmen kann.

    Alle notwendigen Anschlüsse für die I2C Busse und die notwendigen Interrupt-Pins für die PCF7485 auf Schraubklemmen auf einer passenden Platine herausgeführt. Die unten aufgeführten Optionen sollten auf der Platine direkt vorgesehen werden.

    Optional: Das Sheepwalk-I2C-1-Wire Modul, bietet 2 vollwertige 1-Wire-Busse. Kostet ca. 25 EUR inkl. Zoll und Porto. Das Modul wird vom 1-Wire-NG Plugin unterstützt. https://www.sheepwalkelectronics.co....products_id=73

    Optional: Das Sheepwalk SPI LAN-Modul (sinnvoll für den Zero2, wenn kein WLAN gewünscht). Kostet ca. 20 EUR inkl. Zoll und Porto. https://www.sheepwalkelectronics.co....products_id=80

    Optional: 24V Stepdown-Wandler LM2596HV mit 3 Ampere (1x für Zero2, 2x parallel für Pi4), ca. 2 Euro bei Ali. Muss man schauen, ob das stabil funktioniert. https://www.aliexpress.com/item/1005...r_detail.order _detail_item.3.6f6d6368FB9N0b&gatewayAdapt=glo2deu

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    • Prof.Mobilux
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      • 25.08.2015
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      #3
      Digital Output Modul – 8 oder 16fach Relais – 230V/30V 10A

      Ein Hutschienengehäuse, dass ein ein 8fach oder ein 16fach Modul aufnehmen kann. Das 16fach Modul könnte für ein Standard-Hutschienengehäuse knapp zu groß sein. Zusätzlich benötigt man 1 bzw. 2 PCF7485 Module (je 8 Pins), die ggf. direkt mit einer "Doppel-Buchsenleiste" auf die Relaismodule gesteckt werden könnten?

      Alle notwendigen Anschlüsse für die I2C Busse auf Schraubklemmen auf einer passenden Platine herausgeführt.

      Passende Relaisboards gibt es wie Sand am mehr - leider habe ich noch keines mit Bistabilen Relais gefunden.

      Alternativ eventuell eine Notbedienebene, die per Taster (auf der Vorderseite des Hutschienengehäuses) 3.3V bzw. GND auf die Pins des Relaismoduls ziehen.

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      • Prof.Mobilux
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        #4
        Digital Input Modul – 8 oder 16fach (oder 32fach?)

        Ein Hutschienengehäuse, dass die notwendigen PCF7485 Module und passende OPtokoppler-Module für die Eingänge aufnehmen kann. Für je 8 Eingänge benötigt man einen PCF7485. Dazu einen "echten" GPIO vom Raspberry als Interrupt.

        Die Optokoppler 817 sind notwendig, damit man die Eingänge mit 24V beschalten kann. Im Netz gibt es dazu Beispiele. Es ist noch ein Vorwiderstand auf der 24V Seite notwendig.

        Alle notwendigen Anschlüsse für die I2C Busse und die notwendigen Interrupt-Pins für die PCF7485 auf Schraubklemmen auf einer passenden Platine herausgeführt.

        Ich habe die Eingänge auf dem PCF7485 nur stabil mit externen PullUp- bzw. PullDown-Widerständen hinbekommen. Die sollten direkt mit auf der Platine verbaut werden können. Eventuell geht's auch ohne - müsste man noch einmal sauber testen.

        Anstatt ein fertiges Optokoppler-Modul zu verwenden, könnte man natürlich auch alles auf einer eigenen Platine unterbringen. Wäre vermutlich platzsparender, dafür aber mehr Lötarbeit.

        Die 8fach Optokopplermodule kosten bei Ali 1,50 EUR und haben soweit ich das sehe sogar noch Status-LEDs. https://de.aliexpress.com/item/1005001785475440.html

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          #5
          Analog Input Modul – 4fach

          Ein Hutschienengehäuse, dass das notwendige ADS1115 Modul aufnimmt. Das ADS1115 kostet bei Ali 2 Euro und bietet 4 analoge Eingänge. https://de.aliexpress.com/item/32817162654.html

          Damit man 0-10V an den Eingängen belegen kann, ist ein Spannungsteiler auf max. 3.3V des Raspberry notwendig. Das wird einfach mit 2 Widerständen aufgebaut.

          Alle notwendigen Anschlüsse für die I2C Busse und die Analogeingänge auf Schraubklemmen auf einer passenden Platine herausgeführt. Die 4 Spannungsteiler inklusive auf der Platine.

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          Zuletzt geändert von Prof.Mobilux; 05.08.2023, 16:38.
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