SNR-ERD: De pingovalka à linha de equipamentos

O início dos dois milésimos é o rápido desenvolvimento de redes de telecomunicações . Os instaladores, que passaram o dia inteiro nos telhados, depositando o cabo no assinante final, precisavam urgentemente de dispositivos para verificar se o cabo correspondia à porta conectada. O problema de “congelamento” de equipamentos também foi agudo. Os instaladores precisavam se dobrar constantemente entre os nós de comunicação e reiniciá-los manualmente. Então surgiu a idéia de desenvolver o primeiro SNR-ERD .

Como resultado, especialistas do “NAG” tiveram a ideia de criar um dispositivo que pudesse ser conectado a um cabo e executar ping em uma porta específica. Um pouco mais tarde, o dispositivo foi equipado com a função de reinicialização remota do dispositivo. Havia o SNR-ERD-WEB, que se tornou um assistente universal para instaladores e administradores de rede.


O primeiro pingovalka

O primeiro modelo foi um microcontrolador de oito bits com 8 kilobytes de memória flash e 500 bytes de RAM. O dispositivo foi controlado pela interface da web. O dispositivo pode funcionar com sensores de temperatura, reiniciar o equipamento e controlar os sensores de abertura e fechamento da porta.

O dispositivo encontrou seu público com rapidez suficiente. O desenvolvimento e a melhoria do dispositivo foram realizados regularmente. Além disso, a maioria das recomendações veio de compradores de ERD que usaram o dispositivo em campo e que entenderam quais melhorias ele precisava. Já na próxima modificação, o dispositivo recebeu o protocolo SNMP, atualização remota de firmware, função termostato, sensor de fase.

A grande demanda pelo dispositivo deu origem ao desenvolvimento de vários dispositivos cuja funcionalidade estava em constante expansão. O próximo passo nesta cadeia foi o SNR-ERD-2 , que ainda está posicionado como uma ferramenta de orçamento para monitorar os parâmetros do data center , e suas modificações são muito procuradas.



Um instrumento compacto e barato, com crescente funcionalidade, apresentava uma demanda bastante boa, o que resultou no desenvolvimento de uma série de dispositivos com um índice comum SNR-ERD-2. Esses dispositivos ainda estão posicionados como uma ferramenta de orçamento para controlar os parâmetros físicos básicos no mini-data center .

O ERD-2 é amplamente utilizado pelas operadoras de telecomunicações para monitorar a temperatura nos data centers (DPCs). Por exemplo, o Mail.Ru Group instalou mais de 800 ERD-2s.

Aqui está uma análise de Sergey Kubasov, Diretor Técnico Adjunto do Grupo Mail.Ru:

“Utilizamos o ERD-2 para monitoramento de temperatura nos data centers“ M100 ”(Mail.Ru Group) e“ ICVA ”(Vkontakte). Ao escolher uma solução para nós, era importante:
Preço - no caso de ERD, o custo de um sensor de temperatura (em conjunto com o controlador) é um dos mais baixos;
Periféricos - para ERD, basta ter um switch L2, não é necessário comprar controladores adicionais para agregações;
Velocidade de implementação - a API do produto é descrita com o máximo de detalhes possível;
Prazo de entrega - independentemente dos volumes solicitados por nós, a remessa foi realizada “no dia seguinte” ou em um horário aceitável para nós;
Flexibilidade de produção - uma pequena personalização na forma de um aumento no comprimento do cabo do sensor de temperatura foi realizada prontamente e sem perguntas adicionais;
Alta confiabilidade - durante todo o período de operação, desejo observar uma porcentagem muito baixa de defeitos e quase completa ausência de falha;
Suporte - obtemos respostas para problemas muito rapidamente.

O que está faltando:
PoE - você precisa puxar energia, o que é muito inconveniente;
Sensores de umidade - então poderíamos realizar um controle climático completo na ERD. ”

As solicitações dos clientes não passaram despercebidas e, após algum tempo, os especialistas da “NAG” desenvolveram um dispositivo da terceira série. Além das funções já conhecidas, no ERD-3 eles adicionaram:

• interfaces de transmissão de dados seriais RS-232 e RS-485;
• sensor de fase adicional;
• porta externa para conectar até cinco sensores de 1 fio (SNR-DTS-2);
• a capacidade de instalar um módulo GSM / GPRS para implementar um canal de dados sem fio, bem como enviar notificações por SMS;
• PoE passivo com tensão de alimentação de 5V.

O design do dispositivo também mudou. O dispositivo foi colocado em uma conveniente caixa de metal e montado em um trilho DIN.



Os ERD-3s são dispositivos 3 em 1: um conversor de interface Ethernet / RS232 ou Ethernet / RS485, um controlador UPS (fonte de alimentação ininterrupta) com suporte ao protocolo MegaTec e um dispositivo para monitorar o estado dos sensores, temperatura e tensão médias.
A propósito, mais recentemente, o ERD-2 também começou a ser fabricado em uma caixa de metal, que foi uma resposta às solicitações de empresas integradoras que estavam prontas para criar suas soluções com base no ERD, mas a aparência do dispositivo não atendeu completamente às suas necessidades. Portanto, agora o ERD-2 pode ser adquirido em duas versões: em termorretrátil ou em uma caixa de metal.


ERD-2 avançado

Vamos voltar ao ERD-3 . Além da demanda generalizada dos fornecedores, o dispositivo é procurado pelos integradores para automação pequena e pelo sistema ASKUE como Ethernet / RS-485 e Ethernet / RS-232 para pesquisar vários medidores de recursos. Baseado em dispositivos ERD, o complexo de software e hardware "LOAD", sobre o qual escrevemos anteriormente, funciona.

O ERD-3 foi aprimorado pelo módulo GSM / GPRS para uso em soluções em que o GSM / GPRS era o principal canal de transmissão de dados. O dispositivo é chamado de ERD-GSM.

Teste de resistência ao calor ERD-GSM

No entanto, o tempo não parou e ficou claro que os requisitos modernos determinam o desenvolvimento de uma série de dispositivos de ERD, e para isso foram necessários novos recursos de computação e hardware.

Um microcontrolador STM32F407 de 32 bits da ST e um moderno controlador PHS KSZ8031RNL para trabalhar com uma rede Ethernet foram escolhidos como base para o novo complexo de software e hardware. Em conexão com a mudança de plataforma, foi necessário reescrever completamente o software. Ao mesmo tempo, decidiu-se transferir o software funcional sob o controle do sistema operacional RTOS em tempo real. O sistema operacional permitiu liberar o ciclo de controle e criar uma chamada de funções com base em prioridades flexíveis. Além disso, o dispositivo recebeu a possibilidade de fornecimento de energia, por meio de contatos externos dedicados, e de acordo com os padrões PoE IEEE 802.3af-2003 e IEEE 802.3at-2009, além de PoE passivo de 36 a 48 V.

A transição para a nova plataforma foi realizada em várias etapas. Primeiro, nasceu um dispositivo com equipamento básico, chamado ERD-Pro-mini. Os primeiros dispositivos foram montados de maneira improvisada no laboratório do NAG.















Agora, o dispositivo fica assim:



Todas as vantagens do ERD-Pro-mini foram um pouco perdidas no contexto das deficiências descobertas já durante a operação. Devido às especificidades do caso, houve um fornecimento incorreto de tensão aos contatos que não eram destinados a isso, o que, por sua vez, levou a danos irreversíveis ao dispositivo.

Uma das principais vantagens do ERD-3 foi o próprio alojamento, a possibilidade de expansão modular e a presença das interfaces RS-232 e RS-485, e o controlador ATmega328 de 8 bits com 32 Kbytes de memória flash versus 1024 Kbytes foi o gargalo. no STM32F407. Se o cliente me pedisse para implementar alguma nova função, então, para isso, tive que cortar outra. Assim, surgiu a tarefa de combinar o melhor do ERD-3 e do ERD-Pro-mini.

A placa de circuito ERD-3 é quase uma vez e meia menor que a placa de circuito ERD-PRO-mini. Portanto, a densidade dos componentes eletrônicos foi significativamente maior, o que significa requisitos mais altos para a fabricação da placa. Essa não foi uma tarefa difícil, mas com o desenvolvimento direto, o novo dispositivo deve ter várias características adicionais, além daquelas que já estão presentes no ERD-3 e no ERD-PRO-mini.
A bordo, o dispositivo foi obrigado a colocar:

• proteção contra inversão de polaridade;
• conversor DC / DC de 12V, para alimentar sensores externos;
• Conversor 5V DC / DC compatível com os padrões PoE;
• circuitos de backup alimentados por PoE e através de um conector de energia dedicado;
• DAC de precisão (DAC), para a implementação da função de regulação PID;
• relé de potência potente, para comutação de cargas com tensão de até 250 V e corrente de até 10 A;
• cinco portas combinadas de entrada e saída, as chamadas portas DIO (entrada / saída digital);
• fusíveis reinicializáveis ​​para proteger as portas DIO e DAC,
• memória não volátil externa adicional para armazenar configurações e resultados de medição.

Além disso, o novo dispositivo deveria fornecer um MTBF médio de 75.000 horas, além de atender aos requisitos de imunidade a influências eletromagnéticas para equipamentos de tecnologia da informação, de acordo com o GOST CISPR 24-2013.
Como resultado, a luz foi vista pelo "Controlador Multifuncional SNR-ERD-4" ou simplesmente abreviada simplesmente ERD-4.



Durante o desenvolvimento do ERD-4, foi necessário projetar um diagrama de circuito, selecionar componentes e produzir amostras que foram submetidas a várias experiências, por exemplo, um teste de resistência a descargas eletrostáticas do ar com uma tensão de 8 kV.



Para cumprir o GOST CISPR 24-2013, foram realizadas experiências com a imunidade do dispositivo a vários tipos de interferência.


Teste de imunidade a nanossegundos ERD-4


Teste de impulso de microssegundos de alta energia ERD-4

O dispositivo foi testado em câmaras climáticas. As medições das tensões e correntes finais foram realizadas. Depois de passar por dezenas de amostras que foram testadas repetidamente, essa é a aparência final da placa de circuito impresso.



Também devemos nos debruçar sobre a descrição da operação das portas DIO e da saída DAC.


Detalhe esquemático da porta DIO


A peculiaridade de sua implementação é que cada porta pode funcionar tanto para entrada (modo DI) quanto para saída (modo DO). Isso é obtido pelo fato de o microcontrolador estar conectado a cada porta com dois pinos GPIO através dos circuitos especiais de desacoplamento D11 e Q17. Esta solução aumentou a flexibilidade do ERD-4. O usuário agora pode determinar a configuração de porta necessária. Por exemplo, a configuração de “5 entradas + relés” será útil nas aplicações em que for necessário conectar um grande número de sensores a uma saída de relé (proteção de perímetro, controle de vazamentos de água). O relé nesta configuração pode incluir uma sirene ou uma bomba de água subterrânea. Se o usuário precisar controlar um grande número de relés, contatores ou iniciantes, ele poderá usar a configuração “5 saídas + relés”. Entre esses dois extremos, qualquer configuração intermediária é possível: “2 entradas + 3 saídas”, “4 entradas e 1 saída”, etc.

Além disso, pela primeira vez na série ERD, as saídas ERD-4 podem alternar cargas com uma tensão de alimentação de até 48V e com uma corrente nominal / de pulso de 0,5 / 1A. Isso permite expandir significativamente os recursos da interface do ERD-4 com dispositivos e cargas de comutação externa. Em particular, podem ser utilizados relés amplos de 12 V e 24 V. Se você deve usar dispositivos de comutação de cinco volts, como soquetes SNR-SMART, a fonte de tensão integrada permite que você forneça cargas com uma corrente total de até 2 A.

Especialmente para o ERD-4, foram desenvolvidos dois módulos de rádio mezanino. Um para trabalhar com GSM / GPRS e outro para redes ISM de 868 MHz.

O módulo GSM / GPRS permite conexão de backup via GSM / GPRS e controle via SMS. O módulo para redes ISM 868 permite conectar vários sensores sem fio, como contadores de pulsos, medidores de calor, sensores de fase, etc.




Agora, o SNR-ERD é uma linha completa de dispositivos exigidos pelas operadoras de telecomunicações, integradores de sistemas automatizados, empresas do setor habitacional e comunitário, instituições bancárias e empresas de TI. Os dispositivos são utilizados em centros de comunicação, em data centers, em diversos gabinetes com equipamentos para automação de controle ambiental, controle de perímetro e na resolução de tarefas de telecontrole de diversas cargas.