Představení UniPi – nejlevnější a nejjednodušší řešení pro inteligentní budovy a IoT
Brněnský internet provider s více než dvacetiletou historií, který má jednu z nejrozsáhlejších optických sítí po Brně a mnohaleté zkušenosti v oboru práce s daty a jejich uchovávání, přemístil část svých aktivit do oboru měření a regulace se zcela novým pohledem na tento obor.
Oddělení vzniklo na základě potřeby řešení řízení energetických hodnot vlastního DC Zelená Data, které společnost Faster CZ zprovoznila v roce 2013. Chytrá budova je pojem, o kterém se hovoří už dlouho, ale díky vysokým cenám není tento obor rozšířen tak, jak bychom očekávali. Jednoduchost a univerzálnost jsou základní kameny, na kterých oddělení MaR staví.
Raspberry Pi – mozek celého systému
Obr. č. 1: Raspberry Pi model B+
Základním stavebním kamenem celé regulace je využití výkonného mini počítače Raspberry Pi, který oplývá výkonným procesorem (700 MHz) a mnoha vstupy a výstupy. Jeho hlavní výhodou je však cena, která je nižší než 1000 Kč. Čímž totálně nabourává myšlenku drahých řídicích jednotek. Ano, každý nyní může namítnout, že to není realtime řešení, ale stabilní odezva je na úrovni 5 ms, což je ve většině případů dostačující.
Řídicí jednotka UniPi
K silnému mozku (Raspberry Pi) je nutné mít i „pracanta“, který má za úkol sbírat vstupní informace a řídit zařízení třetích stran pomocí výstupů. K tomuto účelu slouží právě UniPi board. Zařízení bylo vyvinuto primárně jako rozhraní pro příjem vstupních signálů, jejich vyhodnocení a realizaci výstupní reakce na základě naprogramovaných algoritmů.
UniPi je název, odvozený od slov Pi (Raspberry) a UNIVERZÁLNÍ. Škála odvětví, kde je možné UniPi nasadit, je zatím tak obsáhlá, že ani samotní vývojáři nedokáží vyčíst všechny aplikovatelné obory. Pro inspiraci jmenujme několik příkladů:
- Docházkové a přístupové systémy
- Bezpečnostní systémy
- Rezervační hotelové, plánovací systémy
- Topné, chladící prvky i řízení
- Větrání, rekuperace
- Řídící systémy, které nejsou kompletní
- Dohledové systémy
- Ovládání světelných prvků
- Datové vypínače
- Řízení pivovarnických technologií
- Zavlažovací systémy
- Wellness systémy – vířivé vany, bazény, sauny
- Solární systémy
Vše je navrženo pro vzdálené ovládání přes internet (WAN, LAN, WLAN) pomocí „user-friendly“ prostředí.
Jsme na začátku komerčního prodeje a teprve čas ukáže, kde všude naši zákazníci UniPi využijí, sami jsme na to velmi zvědavi.
Jeho základní vlastnosti:
Obr. č. 2: UniPi Board v. 1.0
- 14 digitálních vstupů 5–24 V slouží ke čtení informací například z elektroměrů, vodoměrů, či stavy otevření dveří/oken, pohybových čidel nebo i informací o množství srážek pro zavlažování.
- 1Wire sběrnice pro měření teploty a vlhkosti. Velkou výhodou řídicí jednotky UniPi je zabudovaný mikročip, který obsluhuje digitální teplotní čidla. Digitální teploměr má svou adresu, není nutné ho jakkoliv kalibrovat či nastavovat, prostě zapojíte a sbíráte data. Na každé jednotce je možné připojit až 15 teploměrů a jejich přesnost je 0,3 °C. S konektorem RJ45 a cenou pod 200 korun, je to ideální kombinace pro orientační měření teplot v kotelnách či na rozvodech tepla a chladu v budovách.
- 8× 250V/5A AC nebo 24V/5A DC relé od společnosti Omron, které slouží jako řídící spínací prvky.
- Pro připojení nestandardních modulů slouží 4 USB konektory.
- 1× Analogový výstup 0–10 V. Pro proporcionální řízení ovládaných zařízení.
- 2× Analogový vstup 0–10 V
- Modul reálného času sloužící pro správné časování při nedostupnosti internetu
- I2C sběrnice sloužící k připojení rozšiřujících modulů
- EEPROM paměť pro uchování důležitých informací
- Notifikační diody pro zobrazení stavu
- UART konektor pro připojení čtečky bezkontaktních karet
Pro instalaci je určeno uchycení na DIN lištu. UniPi má rozměry 87 mm – 197 mm. Pro rozsáhlejší instalace se využívá několik řídících jednotek v kaskádě, popřípadě je možné připojit externí moduly.
Maximální spotřeba zařízení v plném výkonu je 15 W. Standardně je spotřeba kolem 5 W. UniPi je tedy nejen zařízení pro úsporu, je úsporné samo o sobě.
Cena je 119 € bez DPH za UniPi v. 1.0, čímž se stává jednou z nejlevnějších jednotek na trhu. Díky softwaru zdarma je možné vyřešit např. domácí automatizaci a regulaci jednoduše a velmi levně.
Síla digitálního teploměru
Jeden ze základních stavebních kamenů je 1wire mikročip, který se stará o komunikaci s digitálními teploměry. Nejen pro regulaci v oblasti řízení budov je teploměr nejčastějším snímačem pro získání znalostí o fungování celého systému, proto si necháváme teploměry vyrábět na zakázku.
Obr. č. 3: Digitální teplotní čidlo a 8portový HUBVyužití 4žilového kabelu s konektorem RJ45 zjednodušuje celou strukturu kabeláže a zapojení. Hlavní výhodou této technologie je možnost připojit několik desítek teploměrů na jednu sběrnici.
Teploměry (obr. č. 3) stačí zapojit do hubu a následně jej propojit pomocí síťového UTP kabelu s konektorem RJ45 do UniPi a vytvořit tak tzv. hnízdo. Pro připojení více teploměrů stačí vytvořit tato hnízda a opět je mezi sebou propojit zmíněným UTP kabelem. Nemusíte nic konektorovat, spojovat či pájet.
Software
Obr. č. 4: Schéma řídicího systému REX od společnosti REX Controls s.r.o
Hlavní výhodou otevřené platformy Raspberry Pi je možnost použít zákazníkem zvolený libovolný software. Neexistují omezení ze strany výrobce, proto si může každý svoje řešení postavit na míru.
Pro ovládání UniPi jsme vyvinuli vlastní systém EVOK, o kterém jsme psali v minulém článku.
Pro zájemce, kteří nemají rozsáhlé programovací schopnosti, nabízíme dvě varianty softwaru. První variantou je využití opensource driverů pro ovládání.
Druhou variantou je využití řídicího systému REX od české společnosti REX Controls s.r.o. (obr. č. 4), který plně podporuje Raspberry Pi a desku UniPi. Díky němu se z UniPi stává profesionální progamovatelné PLC.
- Umožnuje grafické programování pomocí funkčních bloků, hierarchické uspořádání řídicích algoritmů pomocí subsystémů
- Obsahuje rozsáhlou knihovnu funkčních bloků prověřených průmyslovou praxí, od jednoduchých až po velmi pokročilé (časovače, komparátory, filtry, sekvenční automaty, PID regulace, …)
- Jednotlivé funkční bloky jsou podrobně zdokumentovány v českém i anglickém jazyce
- Umožnuje sledování veškerých signálů v reálném čase
- Umožnuje jednoduché vytváření vizualizací (HMI) založených na HTML5 – ovládání přes smartphone, tablet nebo počítač
- Lze nadefinovat několik samostatných úloh řídicího algoritmu, kde každá úloha má svoji prioritu a periodu spouštění (od milisekund po hodiny až dny)
- Zajišťuje synchronizaci jednotlivých úloh a konzistentnost dat vyměňovaných mezi jednotlivými úlohami
- Obsahuje možnost výměny dat a spouštění externích skriptů synchronizovaně s během řídicího algoritmu (tvorba reportů, odesílání notifikačních e-mailů či SMS)
- Podporuje komunikaci s externími zařízeními přes TCP/IP, TCP/UDP, I2C nebo sériovou linku
- Podporuje komunikační protokoly Modbus (TCP i RTU, master i slave) a 1-Wire (přes OWFS)
- Jednoduše a přímo lze přistoupit ke všem vstupům a výstupům desky UniPi
- Umožnuje naprogramovat si vlastní funkční bloky pomocí volně programovatelného funkčního bloku REXLANG
- Lze využít mikrokontrolér Arduino jako rozšiřující vstupně-výstupní zařízení (open-source projekt REXduino)
- Možnost archivace dat přímo na RPi, online prohlížení archivních dat
- PID regulátory s možností automatického nastavení parametrů (autotuning)
- Algoritmus lze přenést na výkonnější platformy, pokud by výpočetní výkon RPi nestačil
- Je přímo kompatibilní s portálem PIDlab.com, který je dobře známý v oblasti PID regulace, ať už v průmyslovém nebo akademickém prostředí
Spouštíme E-shop!
Díky úspěšné kampani na serveru Indiegogo.com se nám otevřela možnost otevření elektronického obchodu, na kterém je možné koupit všechny naše produkty. Díky již vybudované základně vývojářů a odborníků napříč světem, probíhá softwarový vývoj na velmi vysoké úrovni. Již v prvních dnech prodeje jsme se spojili s eshopy v Australii, USA, Macau, Holandsku, či Irsku.
V rámci e-shopu, byly spuštěny stránky Wikipedia s návody a radami pro zapojení a software a v nejbližší době bude spuštěno diskusní forum, které bude sloužit jako studnice nápadů a nových řešení.
E-shop najdete na stránce: www.unipi.technology/shop
Všechny činnosti jsou určeny pro světový trh, proto je vše v angličtině. Pro zájemce o informace v češtině se nebojte nás kontaktovat na info@unipi.technology.
Rádi Vám odpovíme na Vaše dotazy.
Vývoj a výroba programovatelných řídicích jednotek (PLC), převodníků, senzorů a systémů pro technická zařízení budov, BMS, chytré domácnosti, výrobu, průmysl a automatizaci.
