Будинок для Raspberry Pi

Компактний комп’ютер Raspberry Pi мав значний успіх як технологічний продукт для ентузіастів. Однак для ефективного використання в професійних системах, що застосовуються в шафах керування та розподільчих щитах, мікрокомп’ютер повинен мати функціональний та безпечний корпус, оснащений засобами кріплення на монтажних рейках. Нові моделі Raspberry Pi, такі як Raspberry Pi 4 Model B, забезпечують вищу продуктивність, більше портів та покращені можливості взаємодії з зовнішніми пристроями, що робить їх ще більш привабливими для професійного використання.

Мікрокомп’ютер Raspberry Pi перевершив очікування своїх творців. Багато розробників-аматорів використовували цей мініатюрний комп’ютер для автоматизації, наприклад, власних будинків. У той же час дедалі більше компаній та організацій відкривають переваги використання Raspberry Pi у комерційних системах автоматизації виробництв та будівель. Ідеї були реалізовані у різних сферах, включно зі створенням прототипів, розробкою недорогих міні-контролерів та реєстраторів даних. Такі пристрої застосовуються для керування кліматом у будівлях або як системи збору даних у випробувальних пристроях, наприклад, при налагодженні масового виробництва.

 

Вимоги щодо скорочення часу виконання замовлень та зниження витрат на розробку й серійне виробництво, а також тенденції Industrie 4.0 та Інтернет речей сприяють розвитку успіху Raspberry Pi та інших одноплатних комп’ютерів (SBC). Іноді розробники електронних пристроїв використовують готові модулі електроніки, купуючи все складніші модулі з мікроконтролерами, ОЗУ та флеш-пам’яттю для інтеграції з власними платами вводу/виводу. Такий підхід є зручним, адже модульні компоненти, що мають складну конструкцію та часто занадто дорогі для закупівлі у невеликих кількостях, вже доступні на масовому ринку. Комп’ютер Raspberry Pi саме такий компонент: високопродуктивний комп’ютер з великою кількістю входів/виходів і широким набором програмного забезпечення. Крім того, його можна модернізувати за допомогою плат розширення, як власноруч розроблених, так і придбаних у сторонніх постачальників.

Для використання у складі професійних установок комп’ютер Raspberry Pi потребує якісного та функціонального корпусу, а також засобів підключення. Пристрої мають бути змонтовані в шафах керування та розподільчих щитах так, щоб забезпечити безпеку експлуатації та відповідність стандартам, особливо якщо вони входять до систем автоматизації промисловості чи комерційних будівель.

 

Більшість стандартних корпусних рішень дозволяють розмістити лише плату Raspberry Pi. Найчастіше вони використовуються як настільні комп’ютери, хоча можливо і кріплення на стіну. Проте такі корпуси не передбачають монтаж на рейку для установки в розподільчому щиті. Корпуси доступні в різних кольорах і матеріалах: пластмасі, металі та навіть дереві. Підключення, або GPIO (універсальні входи/виходи), виконуються через шлейфи.

 

Корпуси для Raspberry Pi, призначені для кріплення на монтажній рейці, забезпечують стандартизований та надійний метод монтажу модуля в шафі керування або розподільчому щиті. Вони дозволяють інтегрувати плати розширення та підключати їх до GPIO через промислові штекерні роз’єми. Можливий монтаж пристрою через шинні з’єднувачі. Багато корпусних рішень дозволяють встановлювати модулі поруч один з одним, забезпечуючи зручність підключення HDMI, USB, micro-USB та RJ45. Корпуси RPI-BC від Phoenix Contact сумісні з Raspberry Pi серій A+, B+, B2 і B3 та забезпечують всю описану функціональність. Для підключення USB на моделях A+ потрібен спеціальний перехідник.

При використанні Raspberry Pi у виробничому середовищі важливо забезпечити простоту та надійність підключення проводки, наприклад, датчиків до GPIO. Підключення має виконуватися швидко, а з’єднання GPIO з платами розширення не повинно потребувати додаткових операцій, що збільшують час монтажу.

 

Корпус RPI-BC дозволяє підключати GPIO та плати розширення через штекерні роз’єми Phoenix Contact моделі PTSM із кроком 2,5 мм. Технологія push-in дозволяє підключати проводи без інструментів. Плати розширення фіксуються без інструментів, залишаючи вільне місце для плат користувача. Для спрощення монтажу є плати для накрутки. Плати розширення автоматично підключаються до Raspberry Pi через клеми PTSD, що пайкою закріплені на платах та підключаються безпосередньо до GPIO та шини Raspberry Pi.

 

Важливим компонентом Raspberry Pi є модуль пам’яті micro-SD, який використовується як «жорсткий диск». Якщо під час роботи система втратить накопичувач, наприклад, через несанкціоноване вилучення, це може призвести до критичних наслідків. Корпус RPI-BC запобігає такій ситуації: проріз закривається самоклеючим ущільнювачем, який залишає слід при видаленні модуля пам’яті.

Шинні з’єднувачі широко використовуються при розробці пристроїв, особливо у модульних системах. Блоки живлення, центрального процесора та вводу/виводу дозволяють зручно комплектувати системи різної конфігурації. З’єднувачі економлять час підключення проводки при монтажі модулів на рейці та забезпечують підвод живлення й обмін даними між модулями.

 

При використанні Raspberry Pi у корпусі RPI-BC доцільно застосовувати шинні з’єднувачі, такі як H-Bus. Це дозволяє Raspberry Pi виконувати функцію CPU, а додаткові модулі — блоків вводу/виводу. H-Bus забезпечує зв’язок між GPIO та модулями вводу/виводу. Модулі встановлюються на рейку простим вставлянням.

 

Одноплатні комп’ютери не є новинкою: ще в 70-х вони використовувалися для розробки та виготовлення систем. Сучасні мікрокомп’ютери мають дві інновації: більшу потужність та надійність при меншій вартості завдяки розвитку ринку смартфонів і планшетів, а також економічність компонентів для контролю та моніторингу промислових і будівельних установок.

 

Однак одноплатні комп’ютери, їхня ОС та ПЗ не призначені для автономної роботи як повнофункціональні пристрої. Для використання у промисловому середовищі потрібні якісні електромеханічні компоненти, такі як корпус для монтажу на рейці та інтерфейси. Розробники-аматори також оцінять професійні рішення, що відповідають їхнім потребам. Корпус RPI-BC і засоби підключення для Raspberry Pi — наступний крок у розвитку ринку.

за матеріалами Phoenix Contact