Daniel Schmidt war mit diesem Beitrag im E&E-Kompendium 2019/2020 als einer von 100 Machern der Elektronikwelt vertreten.
Der im Maker-Markt beliebte Raspberry Pi überzeugt auch Ingenieure und erobert den anspruchsvollen industriellen Sektor. Er besitzt zwar keine industrietauglichen Onboard-Funktionen für Messtechnikanwendungen, wie beispielsweise A/D-Wandler oder geeignete digitale Ein-/Ausgänge. Diese Funktionen werden aber über einen USB-Anschluss oder eine 40-polige GPIO-Steckerleiste ergänzt. Mit diesen Aufsteckkarten, sogenannten HATs (Hardware Attached on Top), sind sehr kompakte und flexible Embedded-Messsysteme schnell, einfach und kostengünstig realisiert.
Für den Hobbybereich entwickelte HATs – meistens teilmontiert geliefert, ohne Spezifikationen, Programmierunterstützung und Leistungsversprechen – liefern Daten, die anspruchsvollen Anwendungen nicht genügen. In der industriellen Mess- und Automatisierungstechnik ist eine verlässliche Gerätevalidierung unabdingbar. Sie stellt sicher, dass Qualitätsmaßstäbe eingehalten und die spezifizierten Leistungen erfüllt werden.
Mess- und Steuerungssystem für Industrie 4.0
Genau hier setzten wir an. Die HAT-Messtechnikmodule von Measurement Computing (MCC) wurden speziell für den OEM/ODM-Einsatz konzipiert, um flexible Mess- und Prüfsysteme auf Basis des Raspberry Pi zu erstellen. Die HATs erweitern den Single-Board-Computer um gängige A/D- und D/A-Funktionen sowie um digitale I/O-Kanäle in einem platzsparenden und stapelbaren Format.
Mit zwei Aufsteckkarten startete die HAT-Produktreihe. Das Modell MCC 118 verfügt über acht Eingänge mit 12-Bit-A/D-Auflösung für analoge Spannungen bis ±10 V. Die maximale Abtastrate beträgt 100 kS/s bei kontinuierlicher getakteter Erfassung. Außerdem stehen ein externer Clock-I/O-Kanal und ein digitaler Triggereingang zur Verfügung.
Bis zu acht Module können auf einem Raspberry Pi übereinandergestapelt werden. Somit lässt sich ein kompaktes und flexibles Messsystem mit bis zu 64 Analogeingängen und einer Summenabtastrate von 320 kS/s realisieren. Das MCC 152 bietet zwei analoge Ausgabekanäle mit 12 Bit und zusätzliche acht 5-V- beziehungsweise 3,3-V-DIO-Kanäle. Beide Module zusammen ermöglichen den Bau eines multifunktionalen und äußerst leistungsfähigen Mess- und Steuerungssystems für viele Industrie-4.0-Applikationen.
Leichter Einstieg unter Linux
Mit ausführlicher Dokumentation und Spezifikation, umfangreicher Gerätevalidierung und professionellen Support- und Garantieleistungen sind die Aufsteckplatinen für den Einsatz in der Industrie prädestiniert. Für OEMs entscheidend ist auch die Open-Source-Linux-Bibliothek, die eine Programmierschnittstelle sowohl für Python als auch für C/C++ bietet. Sie ermöglicht eine einfache Konfiguration und Integration der Messtechnik-HATs in Linux-Applikationen und ist für mehrere Linux-Distributionen verifiziert, darunter Raspbian, die populärste Distribution auf Raspberry-Pi-Computern. Viele Beispielprogramme inklusive Sourcecode bieten Anwendern einen verständlichen Einstieg unter Linux.
MCC ist ein führender Anbieter für PC-gestützte Messtechnik, Datenlogger und Messtechniklösungen für das IoT. Die Produktpalette reicht von effizienten Multifunktionsmessgeräten und OEM-Messmodulen bis hin zu technisch ausgereiften Instrumenten für hochpräzise Messtechnik für die Schall- und Schwingungsanalyse, Temperaturerfassung und umfangreiche Spannungsmessungen.
