SNR-ERD: Von Pingovalka bis zur Gerätelinie

Der Beginn des zweitausendsten ist die rasche Entwicklung von Telekommunikationsnetzen . Die Installateure, die den ganzen Tag auf den Dächern verbrachten und das Kabel zum Endteilnehmer verlegten, benötigten dringend Geräte, um zu überprüfen, ob das Kabel mit dem angeschlossenen Anschluss übereinstimmt. Das Problem des „Einfrierens“ von Geräten war ebenfalls akut. Die Installer mussten ständig zwischen den Kommunikationsknoten wechseln und sie manuell neu starten. So entstand die Idee, das erste SNR-ERD zu entwickeln .

Infolgedessen kamen Spezialisten von „NAG“ auf die Idee, ein Gerät zu entwickeln, das an ein Kabel angeschlossen und an einen bestimmten Port gepingt werden kann. Wenig später wurde das Gerät mit der Remote-Neustartfunktion des Geräts ausgestattet. So gab es SNR-ERD-WEB, das zu einem universellen Assistenten für Installateure und Netzwerkadministratoren geworden ist.


Die ersten Pingovals

Das erste Modell war ein 8-Bit-Mikrocontroller mit 8 Kilobyte Flash-Speicher und 500 Byte RAM. Das Gerät wurde über das Webinterface gesteuert. Das Gerät kann mit Temperatursensoren arbeiten, Geräte neu starten und Türöffnungs- / Schließsensoren steuern.

Das Gerät fand sein Publikum schnell genug. Die Entwicklung und Verbesserung des Gerätes erfolgte regelmäßig. Darüber hinaus stammten die meisten Empfehlungen von ERD-Käufern, die das Gerät vor Ort verwendeten und verstanden, welche Verbesserungen er benötigte. Bereits bei der nächsten Änderung erhielt das Gerät das SNMP-Protokoll, das Remote-Firmware-Update, die Thermostatfunktion und den Phasensensor.

Die große Nachfrage nach dem Gerät führte zur Entwicklung einer Reihe von Geräten, deren Funktionalität ständig erweitert wurde. Der nächste Schritt in dieser Kette war SNR-ERD-2 , das immer noch als Budget-Tool für die Überwachung von Rechenzentrumsparametern positioniert ist und dessen Änderungen sehr gefragt sind.



Ein kostengünstiges kompaktes Instrument mit wachsender Funktionalität war sehr gefragt, was zur Entwicklung einer Reihe von Geräten mit einem gemeinsamen Index SNR-ERD-2 führte. Diese Geräte sind weiterhin als Budget-Tool zur Steuerung der grundlegenden physikalischen Parameter im Mini-Rechenzentrum positioniert.

ERD-2 wird von Telekommunikationsbetreibern häufig zur Überwachung der Temperatur in Rechenzentren (DPCs) verwendet. Beispielsweise hat die Mail.Ru Group mehr als 800 ERD-2 installiert.

Hier ist eine Bewertung von Sergey Kubasov, stellvertretender technischer Direktor der Mail.Ru Group:

„Wir verwenden ERD-2 zur Temperaturüberwachung in den Rechenzentren„ M100 “(Mail.Ru Group) und„ ICVA “(Vkontakte). Bei der Auswahl einer Lösung für uns war es wichtig:
Preis - Bei ERD sind die Kosten für einen Temperatursensor (in Verbindung mit dem Regler) einer der niedrigsten.
Peripheriegeräte - Für ERD ist es ausreichend, einen L2-Switch zu haben. Es müssen keine zusätzlichen Controller für Aggregationen gekauft werden.
Geschwindigkeit der Implementierung - Die Produkt-API wird so detailliert wie möglich beschrieben.
Lieferzeit - unabhängig von den von uns angeforderten Mengen wurde die Sendung „am nächsten Tag“ oder zu einem für uns akzeptablen Zeitpunkt ausgeführt;
Flexibilität der Produktion - Eine kleine Anpassung in Form einer Verlängerung des Temperatursensorkabels wurde umgehend und ohne zusätzliche Fragen durchgeführt.
Hohe Zuverlässigkeit - für die gesamte Betriebsdauer möchte ich einen sehr geringen Prozentsatz an Fehlern und eine nahezu vollständige Fehlerfreiheit feststellen.
Support - wir bekommen sehr schnell Antworten auf Probleme.

Was fehlt:
PoE - Sie müssen Strom ziehen, was sehr unpraktisch ist;
Feuchtigkeitssensoren - dann könnten wir bei ERD eine vollständige Klimaregelung durchführen. “

Kundenwünsche konnten nicht unbemerkt bleiben und nach einiger Zeit entwickelten die Spezialisten von „NAG“ ein Gerät der dritten Serie. Zusätzlich zu den bereits bekannten Funktionen haben sie in ERD-3 Folgendes hinzugefügt:

• serielle Datenübertragungsschnittstellen RS-232 und RS-485;
• zusätzlicher Phasensensor;
• externer Anschluss zum Anschluss von bis zu fünf 1-Draht-Sensoren (SNR-DTS-2);
• die Möglichkeit, ein GSM / GPRS-Modul zur Implementierung eines drahtlosen Datenkanals sowie zum Senden von SMS-Benachrichtigungen zu installieren;
• Passiver PoE mit 5V Versorgungsspannung.

Das Design des Geräts hat sich ebenfalls geändert. Das Gerät wurde in ein praktisches Metallgehäuse gelegt und auf einer DIN-Schiene montiert.



ERD-3 sind 3-in-1-Geräte: ein Ethernet / RS232- oder Ethernet / RS485-Schnittstellenkonverter, ein USV-Controller (unterbrechungsfreie Stromversorgung) mit Unterstützung des MegaTec-Protokolls und ein Gerät zur Überwachung des Zustands von Sensoren, mittlerer Temperatur und Spannung.
In jüngerer Zeit wurde ERD-2 übrigens auch in einem Metallgehäuse hergestellt. Dies war eine Antwort auf die Anfragen von Integratorunternehmen, die bereit waren, ihre Lösungen auf der Basis von ERD zu entwickeln, aber das Erscheinungsbild des Geräts entsprach nicht ganz ihren Anforderungen. Daher kann ERD-2 jetzt in zwei Versionen erworben werden: in Schrumpfschlauch oder in einem Metallgehäuse.


Fortgeschrittenes ERD-2

Kehren wir zu ERD-3 zurück . Neben der weit verbreiteten Nachfrage von Anbietern wird das Gerät von Integratoren für kleine Automatisierung und dem ASKUE-System als Ethernet / RS-485 und Ethernet / RS-232 für die Abfrage verschiedener Ressourcenmesser nachgefragt. Basierend auf ERD-Geräten funktioniert der Software- und Hardwarekomplex „LOAD“, über den wir zuvor geschrieben haben.

Weiteres ERD-3 wurde durch das GSM / GPRS-Modul zur Verwendung in Lösungen verbessert, bei denen GSM / GPRS der Hauptdatenübertragungskanal war. Das Gerät heißt ERD-GSM.

ERD-GSM Wärmebeständigkeitstest

Die Zeit stand jedoch nicht still und es wurde klar, dass moderne Anforderungen die Weiterentwicklung einer Reihe von ERD-Geräten vorschreiben und dafür neue Computer- und Hardwareressourcen benötigt wurden.

Als Basis für den neuen Hardware-Software-Komplex wurden ein 32-Bit-Mikrocontroller STM32F407 von ST und ein moderner PHY-Controller KSZ8031RNL für die Arbeit mit einem Ethernet-Netzwerk ausgewählt. Im Zusammenhang mit dem Plattformwechsel musste die Software komplett neu geschrieben werden. Gleichzeitig wurde beschlossen, funktionale Software unter der Kontrolle des RTOS-Echtzeitbetriebssystems zu übertragen. Das Betriebssystem ermöglichte es, den Steuerzyklus auszulösen und einen Funktionsaufruf basierend auf flexiblen Prioritäten zu erstellen. Außerdem erhielt das Gerät die Möglichkeit der Stromversorgung sowohl über externe dedizierte Kontakte als auch gemäß den PoE-Standards IEEE 802.3af-2003 und IEEE 802.3at-2009 sowie passivem PoE von 36 bis 48 V.

Der Übergang zur neuen Plattform erfolgte in mehreren Schritten. Zunächst wurde ein Gerät mit Grundausstattung namens ERD-Pro-mini geboren. Die ersten Geräte wurden im NAG-Labor provisorisch zusammengebaut.















Jetzt sieht das Gerät so aus:



Alle Vorteile des ERD-Pro-mini gingen vor dem Hintergrund der bereits während des Betriebs festgestellten Mängel etwas verloren. Aufgrund der Besonderheiten des Falles gab es eine fehlerhafte Spannungsversorgung der Kontakte, die nicht dafür vorgesehen waren, was wiederum zu einer irreversiblen Beschädigung des Geräts führte.

Einer der Hauptvorteile des ERD-3 war sein Gehäuse selbst sowie die Möglichkeit einer modularen Erweiterung und die Verfügbarkeit von RS-232- und RS-485-Schnittstellen. Der Engpass war der 8-Bit-ATmega328-Controller mit 32 KB Flash-Speicher gegenüber 1024 KB bei STM32F407. Wenn der Client mich bat, eine neue Funktion zu implementieren, musste ich dafür eine andere schneiden. So entstand die Aufgabe, das Beste aus ERD-3 und ERD-Pro-mini zu kombinieren.

Die ERD-3-Leiterplatte ist fast eineinhalb Mal kleiner als die ERD-PRO-Mini-Leiterplatte. Daher war die Dichte elektronischer Komponenten signifikant höher, was höhere Anforderungen an die Herstellung der Platine bedeutet. Dies war keine schwierige Aufgabe, aber bei der direkten Entwicklung stellte sich heraus, dass das neue Gerät zusätzlich zu den bereits im ERD-3 und ERD-PRO-mini vorhandenen eine Reihe zusätzlicher Merkmale aufweisen sollte.
An Bord musste das Gerät Folgendes platzieren:

• Schutz gegen Polaritätsumkehr;
• DC / DC-Aufwärtswandler 12V zur Versorgung externer Sensoren;
• 5V DC / DC-Wandler kompatibel mit PoE-Standards;
• Backup-Schaltkreise, die von PoE und über einen dedizierten Stromanschluss gespeist werden;
• Präzisions-DAC (DAC) zur Umsetzung der Funktion der PID-Regelung;
• leistungsstarkes Leistungsrelais zum Schalten von Lasten mit einer Spannung von bis zu 250 V und einem Strom von bis zu 10 A;
• fünf kombinierte Eingangs- und Ausgangsanschlüsse, die sogenannten DIO-Anschlüsse (Digital Input / Output);
• rücksetzbare Sicherungen zum Schutz von DIO- und DAC-Ports,
• zusätzlicher externer nichtflüchtiger Speicher zum Speichern von Einstellungen und Messergebnissen.

Darüber hinaus sollte das neue Gerät eine durchschnittliche MTBF von 75.000 Stunden bieten und die Anforderungen an die Immunität gegen elektromagnetische Einflüsse für Geräte der Informationstechnologie gemäß GOST CISPR 24-2013 erfüllen.
Infolgedessen wurde das Licht vom "Multifunktionscontroller SNR-ERD-4" gesehen oder einfach einfach ERD-4 abgekürzt.



Bei der Entwicklung von ERD-4 war es erforderlich , ein Schaltbild zu entwerfen, Komponenten auszuwählen und Proben herzustellen, die verschiedenen Experimenten unterzogen wurden, beispielsweise einem Test auf Beständigkeit gegen elektrostatische Luftentladungen mit einer Spannung von 8 kV.



Um die Anforderungen von GOST CISPR 24-2013 zu erfüllen, wurden Experimente mit der Störfestigkeit des Geräts gegen verschiedene Arten von Interferenzen durchgeführt.


ERD-4-Nanosekunden-Immunitätstest


ERD-4 Hochenergie-Mikrosekunden-Impulstest

Das Gerät wurde in Klimakammern getestet. Die Messungen der Endspannungen und -ströme wurden durchgeführt. Nach Dutzenden von Proben, die immer wieder getestet wurden, ist dies das endgültige Aussehen der Leiterplatte.



Wir sollten uns auch mit der Beschreibung der Funktionsweise der DIO-Ports und des DAC-Ausgangs befassen.


DIO Port Schematisches Detail


Die Besonderheit ihrer Implementierung besteht darin, dass jeder Port sowohl für die Eingabe (DI-Modus) als auch für die Ausgabe (DO-Modus) arbeiten kann. Dies wird dadurch erreicht, dass der Mikrocontroller mit zwei GPIO-Pins über spezielle Entkopplungsschaltungen D11 und Q17 an jeden Port angeschlossen ist. Diese Lösung hat die Flexibilität von ERD-4 erhöht. Der Benutzer kann nun die erforderliche Portkonfiguration ermitteln. Beispielsweise ist die Konfiguration von „5 Eingängen + Relais“ in solchen Anwendungen nützlich, in denen eine große Anzahl von Sensoren mit einem Relaisausgang verbunden werden muss (Perimeterschutz, Kontrolle von Wasserlecks). Das Relais in dieser Konfiguration kann eine Sirene oder eine Grundwasserpumpe enthalten. Wenn der Benutzer eine große Anzahl von Relais, Schützen oder Startern steuern muss, kann er die Konfiguration „5 Ausgänge + Relais“ verwenden. Zwischen diesen beiden Extremen sind beliebige Zwischenkonfigurationen möglich: "2 Eingänge + 3 Ausgänge", "4 Eingänge und 1 Ausgang" usw.

Zum ersten Mal in der ERD-Serie können ERD-4-Ausgänge Lasten mit einer Versorgungsspannung von bis zu 48 V und einem Nenn- / Impulsstrom von bis zu 0,5 / 1A schalten. Auf diese Weise können Sie die Möglichkeiten zur Anbindung von ERD-4 an externe Schaltgeräte und Lasten erheblich erweitern. Insbesondere können weit verbreitete 12-V- und 24-V-Relais verwendet werden. Wenn Fünf-Volt-Schaltgeräte wie SNR-SMART-Buchsen verwendet werden sollen, können Sie mit der eingebauten Spannungsquelle Lasten mit einem Gesamtstrom von bis zu 2 A versorgen.

Speziell für ERD-4 wurden zwei Mezzanine-Funkmodule entwickelt. Eine für die Arbeit mit GSM / GPRS und die andere für 868-MHz-ISM-Netze.

Das GSM / GPRS-Modul ermöglicht eine Backup-Verbindung über GSM / GPRS und die Steuerung per SMS. Mit dem Modul für ISM 868-Netzwerke können Sie verschiedene drahtlose Sensoren wie Impulszähler, Wärmezähler, Phasensensoren usw. anschließen.




Jetzt ist SNR-ERD eine ganze Reihe von Geräten, die von Telekommunikationsbetreibern, Integratoren automatisierter Systeme, Unternehmen des Wohnungsbaus und des kommunalen Sektors, Bankinstituten und IT-Unternehmen nachgefragt werden. Die Geräte werden in Kommunikationszentren, in Rechenzentren, in verschiedenen Schränken mit Geräten zur Automatisierung der Umgebungskontrolle, der Perimeterkontrolle sowie zur Lösung von Fernsteuerungsaufgaben verschiedener Lasten eingesetzt.