Maxx GW4101: Unterschied zwischen den Versionen

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= Quick Guide =


== Einleitung ==


[[Kategorie:Produkte]]
Die IoTmaxx Gateway-Serie GW410x ermöglicht über ihre zahlreichen Schnittstellen ein Einfaches einsammeln und verarbeiten von Informationen mit einer sicheren Übertragung über das Mobilfunknetz.
=The device=
Zur Inbetriebnahme ist eine SIM-Karte Ihres Mobilfunkbetreibers mit geeignetem Tarif erforderlich.


Bitte beachten Sie: Eine falsche PIN kann zur Sperrung der SIM-Karte führen. Halten Sie sicherheitshalber die Super-Pin bzw. PUK zur Freischaltung bereit.


The programmable maxx GW4101 mobile communication gateway for industrial applications collects and processes the information from your devices, machines and sensors, and transmits it via the expanded LTE network.
'''Bitte legen Sie die SIM-Karte zunächst NICHT in das Gateway ein!'''


The basic unit (left part of the device) is described under [[maxx GW4100]]
== Zur Inbetriebnahme des Gateways benötigen Sie: ==


The sensor interface expansion enhances the basic unit with interfaces for PT100/1000 temperature sensors and the widely used 4 – 20 mA current loop interface, as well as other digital inputs and outputs.
* Eine LTE-Antenne mit SMA-Stecker
The maxx GW4101 gateway is therefore ideal for transmitting measurements from the field to
* Ein Netzteil mit einer Ausgangsspannung im Bereich von 10 bis 30V DC/>15W
the head office or the cloud.
* Ein Ethernet-Kabel
* Einen PC oder Laptop mit Ethernet-Anschluss und installiertem Browser
* Eine SIM-Karte im Formfaktor MINI-SIM (2ff)


=Interfaces=
== Montage der Antenne ==
 
Schrauben Sie die Antenne an den „GSM“-Anschluss des Gateways. Wenn Sie eine Antenne mit GPS-Signal benutzen, schließen Sie bitte den zweiten SMA-Stecker an den „GPS“-Anschluss an.
 
== Einlegen der SIM-Karte ==
 
Auf der Rückseite des Gateways befinden sich zwei Slots für SIM-Karten sowie ein Slot für eine Micro SD-Karte.
Der obige Slot ist für eine MINI-Sim (2ff), der darunter liegenden Slot für eine MICRO-SIM (3ff) vorbereitet.
 
'''Im Auslieferungszustand wird nur der Slot für eine MINI-Sim (2ff) unterstützt.'''
 
Stecken Sie bitte, wie in der Abbildung dargestellt, die SIM-Karte in den obersten Slot, bis diese einrastet.
Verwenden Sie gegebenenfalls ein flaches Werkzeug (z.B. Schraubenzieher) um die SIM einzuschieben.
 
[[Datei:GW4100x SIM SLOT.jpg| 150px |rahmenlos | SIM-Karten Slot]]
 
== Anschluss der Spannungsversorgung ==
 
Schließen Sie bitte das Netzteil an den Steckverbinder mit der „+ -“ Beschriftung an. Achten Sie auf die richtige Polarität. Das Gateway ist mit einem Verpolungsschutz ausgerüstet, bleibt aber bei falscher Polarität inaktiv.
Nach dem Einschalten des Netzteils leuchten während der Initialisierungsphase (ca. 5s) die LED A und LED B, die Power-LED leuchtet dauerhaft. Wenn die LED A und LED B erloschen sind, ist das Gerät betriebsbereit.
 
== Konfiguration des GW410x ==
 
Die Konfiguration des Gateways erfolgt über das integrierte Webinterface. Bitte gehen Sie wie folgt vor:
 
a. Verbinden Sie Ihren PC mit dem Ethernet-Kabel direkt mit der Ethernet-Schnittstelle (eth0). Das Gateway ist im Auslieferungszustand als DHCP Server konfiguriert, sodass Ihr PC automatisch eine IP-Adresse erhält.
 
b. Öffnen Sie einen Browser auf Ihrem PC und geben Sie die IP-Adresse 192.168.1.1:3000 in das Adressfeld ein.
 
c. Geben Sie im Anmeldefenster als Nutzername und Passwort jeweils „admin“ (ohne Anführungszeichen) ein und klicken Sie auf „LOGIN“.
 
d. Öffnen Sie den Menüpunkt „Wireless Network“. Tragen Sie hier unter „PIN“ die PIN-Nummer Ihrer SIM-Karte ein, sofern Sie die PIN-Abfrage Ihrer SIM-Karte nicht abgeschaltet haben. In diesem Fall kann das Feld leer bleiben.
 
e. Des Weiteren tragen Sie gegebenenfalls den APN und wenn gefordert den Usernamen und Passwort für die Authentifizierung der Datenübertragung in Ihrem Mobilfunknetz ein. Die Daten erhalten Sie von Ihrem Mobilfunkanbieter.
 
f. Bestätigen Sie Ihre Eingaben mit „SUBMIT“.
 
[[Datei:GW4100X WIRELESS NETWORK_3.jpg| 600px | rahmenlos | Wireless Network]]
 
 
g. Trennen Sie nun das Gateway vom Netzteil und legen jetzt die SIM-Karte wie beschrieben ein.
 
h. Verbinden Sie das Gateway wieder mit der Spannungsversorgung und prüfen Sie die erfolgreiche Einwahl und Verbindung zum Mobilfunknetz unter dem Menüpunkt „Network State“.
 
== Zustandssignalisierung ==
 
Der Betriebszustand der Mobilfunkverbindung der Gateway-Serie GW410x wird über die GSM Status LED wie im Folgenden beschrieben signalisiert.
 
{| class="wikitable"
! GSM Status LED !! Netzverbindung
|-
| Langsames Blinken (kurz EIN / lang AUS) || Netzsuche
|-
| Langsames Blinken (lang EIN / kurz AUS)|| Eingebucht, aber keine Datenverbindung
|-
| Schnelles Blinken (kurz EIN / kurz AUS) || Eingebucht und eine bestehende Datenverbindung
|}
 
= Konfiguration über WBM (Web Based Management) =
 
Die Konfiguration des maxx GW410x erfolgt über eine Webbrowser basierende Funktion. Hierfür müssen zunächst folgende Bedingungen erfüllt sein:
 
* Der PC, der zur Konfiguration des Gateways verwendet wird, verfügt über eine LAN-Schnittstelle.
* Auf dem PC ist ein Webbrowser installiert (z.B. Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Internet Explorer).
* Das Gateway ist mit einer Spannungsquelle verbunden.
 
== Start der Konfiguration ==
 
1. Ethernet-Verbindung zwischen Computer und Gateway herstellen
 
2. Ggf. die IP-Adresse der LAN-Schnittstelle auf das Subnetz des Gateways abstimmen
 
3. Webbrowser öffnen
 
4. Die IP-Adresse des Gateways (Default: 192.168.1.1:3000) in das Adressfeld des Browsers eingeben und die Eingabe bestätigen. Anschließend erfolgt eine Benutzername/Passwort-Abfrage.
 
[[Datei:GW4100x Login 2.jpg| 250px | rahmenlos | Login]]
 
Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „admin“ und das Passwort „admin“.
 
* Admin: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche
 
Default Passwörter:
 
* Admin: admin
 
Nach der Eingabe des Benutzernamens und des Passwortes öffnet sich das Hauptmenü zur Konfiguration des maxx GW410x.
 
[[Datei:GW4100x MAIN PAGE_2.jpg| 200px | rahmenlos | Hauptseite]]
 
== Network State ==
 
In diesem Menüpunkt werden Ihnen aktuelle Status-Informationen zu dem Ethernet-Schnittstellen und den Wireless-Schnittstellen angezeigt.
 
[[Datei:GW4100X NS ETH_2.jpg| 650px | rahmenlos |Network State]]
 
{| class="wikitable"
! Network State >> Ethernet Interfaces !!
|-
| Device State || Status der Ethernet-Schnittstelle
'''Unmanaged:''' Nicht konfiguriert
 
'''Connected:''' Verbunden
|-
| Connection State || Verbindungstatus der Ethernet-Schnittstelle
'''Deactivated:''' Deaktiviert
 
'''Activated:''' Aktiviert
|-
| IPv4 || IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
|-
| IPv6 || IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
|-
| Gateway || IP-Adresse für das Standardgateway
|-
| DNS || IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS)
|}
 
 
[[Datei:GW4100X NS WIRELESS_2.jpg| 650px | rahmenlos |Network State]]
 
{| class="wikitable"
! Network State >> Wireless Interfaces (wwan0) !!
|-
| Device State || Status vom Wireless Interfaces (wwan0)
'''Unmanaged:''' Nicht konfiguriert
 
'''Disconnected:''' Es besteht keine Verbindung
 
'''Preparing Connection:''' Die Verbindung wird vorbereitet
 
'''Checking IP:''' Die IP-Adresse wird überprüft
 
'''Connected:''' Die Verbindung wurde erfolgreich aufgebaut
|-
| Modem State || Status vom Mobilfunkmodem
'''SIM is missing:''' Es ist keine SIM-Karte verfügbar
 
'''Locked:''' Das Modem ist gesperrt
 
'''Initializing:''' Das Modem wird initialisiert
 
'''Enabled:''' Das Modem ist aktiviert
 
'''Searching:''' Das Modem sucht eine Verbindung
 
'''Connecting:''' Das Modem verbindet sich
 
'''Registered:''' Das Modem ist registriert
 
'''Connected:''' Das Modem ist verbunden
|-
| Connection State || Allgemeiner Verbindungstatus
'''Deactivated:''' Deaktiviert
 
'''Activating:''' In der Aktivierung
 
''' Activated:''' Erfolgreich aktiviert
|-
| Power State || Leistungsmodus der Wireless-Schnittstelle
'''Full-Power Mode:''' Maximale Leistung für den Empfang
|-
| Signal Quality || Empfangsqualität vom aktuell eingebuchten Netz
'''Unknown:''' Unbekannt
|-
| Access Tech || Verbindungsart in das aktuell eingebuchte Netz
'''Unknown:''' Unbekannt
 
'''GSM:''' 2G (Global System for Mobile Communications)
 
'''UMTS:''' 3G (Universal Mobile Telecommunications System)
 
'''LTE:''' 4G (Long Term Evolution)
 
|-
| IMEI || International Mobile Equipment Identity (15-stellige Seriennummer, anhand derer jedes GSM- oder UMTS-Endgerät weltweit eindeutig identifiziert werden kann)
|-
| Registration State || Registrierungsstatus
'''Idle:''' Bereit für Registrierung
 
'''Searching:''' Suche nach einem Dienst
 
'''Home:''' Erfolgreich eingebucht
|-
| Operator ID || Provider-Identifikation vom aktuell eingebuchten Netz
|-
| Operator Name || Provider-Name vom aktuell eingebuchten Netz
|-
| SIM Unlock Retries || SIM-Entsperrungsversuche. Verbleibenden Versuche bis die SIM gesperrt ist und der PUK eingetragen werden muss.
|-
| PUK Unlock Retries || PUK-Entsperrungsversuche. Verbleibenden Versuche für die Eingaben vom PUK.
|-
| SIM Lock State || SIM-Lock-Status
'''Modem is unlocked:''' Modem ist freigeschaltet
 
'''SIM requires the PIN code:''' Die SIM erfordert den PIN-Code
 
'''SIM requires the PIN 2 code:''' Die SIM erfordert den PIN 2 Code
|-
| IPv4 || Zugewiesene IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form vom aktuell eingebuchten Netz
|-
| IPv6 || Zugewiesene IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form vom aktuell eingebuchten Netz
|-
| Gateway || Zugewiesene IP-Adresse für das Standardgateway vom aktuell eingebuchten Netz
|-
| DNS || Zugewiesene IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS) vom aktuell eingebuchten Netz
|}
 
== Local Network ==
 
Im Menüpunkt "Local Network" können Sie die Netzwerkkonfiguration des Gateways anpassen. Das Gateway ist im Auslieferungszustand als DHCP-Server für die Ethernet-Schnittstelle (eth0) konfiguriert.
 
[[Datei:GW4100X LOCAL NETWORK_2.jpg| 600px | rahmenlos |Local Network]]
 
{| class="wikitable"
! Local Network !!
|-
| DHCP Client || Das Gateway kann auch als DHCP Client konfiguriert werden, so dass es automatisch von einem lokalen Router (DHCP Server) eine IP-Adresse, ein entsprechendes Gateway und einen DNS (Namenserver) zugewiesen bekommt. Wenn diese Funktion aktiviert ist, sind weitere Eingaben für die Netzwerkkonfiguration inaktiv. Es wird jedoch die vom lokalen Router (DHCP Server) zugewiesene Konfiguration angezeigt.
 
'''Achtung''': Stellen Sie sicher, dass Sie im Vorfeld die vom Router (DHCP Server) vergebene IP-Adresse kennen, um weiterhin die Erreichbarkeit des Gateways zu gewährleisten.
|-
| IPv4 || Eingabe der IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
|-
| IPv6 || Eingabe der IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
|-
| Gateway || Eingabe der IP-Adresse für das Standardgateway
|-
| Nameserver || Eingabe der IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS)
|-
| DHCP Server || Das Gateway kann auch als DHCP Server konfiguriert werden. Dabei wird den Geräten, die über die Ethernet-Schnittstelle (eth0) verbunden (und als DHCP Client konfiguriert) sind automatisch eine IP-Adresse, ein entsprechendes Gateway und ein Nameserver (DNS) zugewiesen.
'''Offset:''' Offset des Adresspools vom Beginn des Teilnetzes.
 
'''Size:''' Größe vom Adresspool. Konfigurieren Sie 0 für alle Adressen im Subnetz.
 
'''Lease Time:''' Vergabezeit in Stunden. Konfigurieren Sie 0 für unendlich.
|-
| Internet access for connected devices allowed || Das Gateway bietet die Möglichkeit für die an der LAN-Schnittstelle angeschlossenen Geräte einen Internetzugang über das Mobilfunkmodem bereitzustellen.
 
'''Achtung:''' Stellen Sie sicher, dass sich die am Gateway angeschlossenen Geräte im selben Subnetz vom Gateway befinden und das ggf. für das Standardgateway an den Geräten die IP-Adresse vom Gateway konfiguriert ist.
|}
Über die USB-Schnittstelle am maxx GW410x kann über einen USB_TO_ETHERNET Adapter eine zweite Ethernet-Schnittstelle (eth1) realisiert werden. Nachdem der USB_TO_ETHERNET Adapter gesteckt ist, erscheint automatisch ein zusätzliches Konfigurationsfeld für eth1. Vom Gateway werden Adapter mit dem Chipsatz '''Asix IC AX88772B''' unterstützt.
 
Des Weiteren kann über die USB-Schnittstelle am maxx GW410x ein USB_TO_WLAN Adapter angeschlossen werden. Dadurch ist es möglich, dass max GW410x als WLAN Client oder als WLAN Access Point zu konfigurieren.
Vom Gateway werden Adapter mit dem Chipsatz '''Atheros AR9271L''' unterstützt.
Weitere Informationen für die Verwendung vom USB_TO_WLAN Adapter erhalten Sie gerne von unserem Team für das technische Consulting.
 
== Wireless Network ==
 
Im Menüpunkt "Wireless Network” legen Sie die Einstellungen für die Nutzung des Mobilfunknetzwerkes vom maxx GW410x fest.
 
[[Datei:GW4100X WIRELESS NETWORK SETTINGS 3.jpg| 600px | rahmenlos | Wireless Network]]
 
{| class="wikitable"
! Wireless Network !!
|-
| APN || Name des Anschlusspunktes im Paketdaten-Netzwerk (Providervorgabe)
|-
| PIN || Eingaben vom PIN für die SIM-Karte
|-
| Authentication Type || Wählen Sie die Protokolle für die Anmeldung beim Provider:
'''None:''' Der APN des Providers erfordert keine Anmeldung (Voreinstellung)
 
'''PAP only:''' Nur Password Authentication Protocol
 
'''CHAP only:''' Nur Challenge-Handshake Authentication Protocol
 
'''PAP/CHAP:''' Password oder Challenge-Handshake Authentication Protocol
|-
| Roaming allowed || '''Enabled:''' Es besteht die Möglichkeit, dass das Gateway sich über ein fremdes Netz einwählen kann. Hierbei können je nach Vertrag zusätzliche Kosten entstehen.
'''Disabled:''' Deaktivierung vom Roaming. Es wird automatisch das Heimatnetz des Providers genutzt. Sollte dies nicht möglich sein, kommt keine Verbindung zustande.
|}
 
== Applications ==
 
Im Menüpunkt "Applications" stehen Ihnen eine Vielzahl vorinstallierter Applikationen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle zu Verfügung.
 
Nähere Informationen finden Sie hier: [[Applications]]
 
== Passwords ==
Im Menüpunkt "Passwords" können Sie das Passwort für die Webconfig und den SSH-Zugang anpassen.
 
''' Achtung:''' Bitte gehen Sie bei der Änderung von Passwörtern mit großer Sorgfalt vor. Eine fehlerhafte Eingabe des Passwortes kann dazu führen das das Gateway weder über die Webconfig als auch über SSH erreichbar ist.'''
 
[[Datei:GW4100X PASSWORDS.jpg| 600px | rahmenlos |Passwords]]
 
'''Webconfig'''
 
Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „admin“ und das Passwort „admin“.
 
Es gelten die folgenden Rechte für die Benutzerrollen:
 
Admin: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche
 
'''SSH'''
 
Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „root“ und das Passwort „iotmaxx“.
 
Es gelten die folgenden Rechte für die Benutzerrollen:
 
root: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche
 
{| class="wikitable"
! Passwords !!
|-
| Username || Aktueller Benutzername für den das Passwort geändert werden soll
|-
| Current password || Eingabe des aktuell verwendeten Passwortes
|-
| New password 1  || Eingabe des neu zu verwendenden Passwortes. Das Passwort muss mindestens 4 Zeichen besitzen.
|-
| New password 2  || Wiederholte Eingabe des neu zu verwendenden Passwortes. Das Passwort muss mindestens 4 Zeichen besitzen.
|-
|}
<languages/>
 
=Technische Details=
 
Das programmierbare Mobilfunk-Gateway maxx GW4101 für industrielle Anwendungen sammelt und verarbeitet die Informationen Ihrer Geräte, Maschinen und Sensoren und überträgt sie über das erweiterte LTE-Netz.
 
Das Grundgerät (linker Teil des Gerätes) ist unter [[maxx GW4100]] beschrieben.
 
Die Sensorschnittstellenerweiterung ergänzt das Grundgerät um Schnittstellen für PT100/1000-Temperatursensoren und die weit verbreitete 4 - 20 mA Stromschleifenschnittstelle sowie weitere digitale Ein- und Ausgänge.
 
Das Gateway maxx GW4101 ist damit ideal für die Übertragung von Messwerten aus dem Feld an das SCADA-System oder in die Cloud.
 
==Linux login==
 
Die Anmeldung am Linux-System ist standardmäßig über eine ssh-Verbindung auf eth0 oder über die interne (nicht nach außen geführte) serielle Konsole an der RS232-Schnittstelle (115.200 Baud, 8N1) möglich.
 
'''login:''' root
 
'''password:''' iotmaxx
 
Bitte ändern Sie zumindest das Passwort und deaktivieren Sie die serielle Konsole, bevor Sie das Gerät in Betrieb nehmen. Die Verwendung von weiteren Sicherheitsmaßnahmen (PSK etc.) wird zusätzlich empfohlen.
 
=Schnittstellen=
 
Im folgenden Abschnitt werden die verschiedenen Schnittstellen des GW4101 im Detail beschrieben. Diese Grafik zeigt die Verteilung der Schnittstellen:


[[Datei:Front_GW4101.jpg| 600px |rahmenlos|Beschreibung]]
[[Datei:Front_GW4101.jpg| 600px |rahmenlos|Beschreibung]]


==Pinout RS485 isolated==


==Pinout RS485 isolated==
"'''Label'''" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte
 
"'''Signal'''" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung


{| class="wikitable" width="40%"
{| class="wikitable" width="40%"
Zeile 41: Zeile 386:
==Pinout Digital IN/OUT==
==Pinout Digital IN/OUT==


"'''Label'''" describes the labeling on the frontplate
"'''Label'''" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte


"'''Signal'''" describes the reference to the Linux mapping
"'''Signal'''" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung


{| class="wikitable" width="40%"
{| class="wikitable" width="40%"
Zeile 122: Zeile 467:
| Digital Input 1
| Digital Input 1
| I1
| I1
| style="text-align:right" | GPIN1
| style="text-align:right" | GPI1
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 15
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 15
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 16
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 16
| GPIN2
| GPI2
| I2
| I2
| Digtal Input 2
| Digtal Input 2
Zeile 131: Zeile 476:
| Digital Input 3
| Digital Input 3
| I3
| I3
| style="text-align:right" | GPIN3
| style="text-align:right" | GPI3
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 17
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 17
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 18
| style="background:#b3bac5; text-align:center"| 18
| GPIN4
| GPI4
| I4
| I4
| Digtal Input 4  
| Digtal Input 4  
Zeile 141: Zeile 486:


==Pinout 4-20mA IN/OUT==
==Pinout 4-20mA IN/OUT==
"'''Label'''" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte
"'''Signal'''" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung


{| class="wikitable" width="40%"
{| class="wikitable" width="40%"
Zeile 210: Zeile 559:


==Pinout RTD==
==Pinout RTD==
"'''Label'''" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte
"'''Signal'''" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung


{| class="wikitable" width="40%"
{| class="wikitable" width="40%"
Zeile 265: Zeile 618:
==RS485==
==RS485==


Eine isolierte RS485-Schnittstelle ist als /dev/ttymxc1 verfügbar. Die Schnittstelle enthält einen schaltbaren Abschlusswiderstand.


An isolated RS485 interface is available as /dev/ttymxc1. The interface includes a switchable termination resistor.
Der Abschlusswiderstand wird aktiviert, indem RS485_TERM_EN auf High gesetzt wird.
 
The termination resistor is enabled by driving RS485_TERM_EN high.


==Analog inputs==
==Analog inputs==


Das GW4101 bietet Anschlussmöglichkeiten für bis zu vier ohmsche Thermometer (RTD, z.B. PT100/PT1000) und bis zu vier 4-20mA Stromschleifeneingänge.


The GW4101 offers connection options for up to four resistive thermal devices (RTD, e.g. PT100/PT1000) and up to four 4-20mA current loop inputs.
Intern wird ein Texas Instruments ADS1220 16-bit ADC verwendet.  Auf der Linux-Seite ist der ADC über den SPI-Bus zugänglich.  
 
Internally an Texas Instruments ADS1220 16-bit ADC ist used.  On the Linux side the ADC is accessible via SPI bus.
 
The cost effective measurement circuit uses a single ADC which is multiplexed to the different measurement channel. To select a channel as well for RTD as also for loop current measurement the channel number (0-3) has to be written to RTDSEL[1..0].
 
 


Die kostengünstige Messschaltung verwendet einen einzigen ADC, der auf die verschiedenen Messkanäle gemultiplext ist. Um einen Kanal sowohl für die RTD- als auch für die Schleifenstrommessung auszuwählen, muss die Kanalnummer (0-3) in RTDSEL[1..0] eingetragen werden.


===RTD===
===RTD===


The following picture shows a simplified schematic of the ratiometric measurement circuit to determine the actual resistive value of the RTD devices.
Die folgende Abbildung zeigt ein vereinfachtes Schema der ratiometrischen Messschaltung zur Bestimmung des tatsächlichen Widerstandswertes der RTD-Gerät.
 


[[Datei:rtd.png ]]
[[Datei:rtd.png ]]
Zeile 291: Zeile 638:
===4-20mA current loop inputs===
===4-20mA current loop inputs===


The measurement of the four loop currents is done one channel at a time by the means of a shunt resistor. The GW4101 provides a per channel current limited (30mA) 24V power supply for easy connection of external sensors.
Die Messung der vier Schleifenströme erfolgt kanalweise mit Hilfe eines Shunt-Widerstands. Das GW4101 bietet für jeden Kanal eine strombegrenzte (30mA) 24V-Spannungsversorgung für den einfachen Anschluss von externen Sensoren.
 


[[Datei:CurrentLoop.png ]]
[[Datei:CurrentLoop.png ]]
 
The next figure shows the connectivity of a self powered current source on input 4
Das folgende Diagramm zeigt den Anschluss eines selbstversorgten Stromquellensensors, z. B. an Eingang 4.
 
[[Datei:CurrentLoopExt.png ]]
[[Datei:CurrentLoopExt.png ]]


==4-20mA current loop output==
==4-20mA current loop output==
Der Baustein verfügt über einen 4-20mA Stromschleifenausgang mit integrierter Schleifenspannung. Er ist intern mit einem Microchip MCP4716 10-bit ADC mit I2C-Schnittstelle realisiert.


The device features a 4-20mA current loop output with integrated loop supply voltage. It is internally realized using a Microchip MCP4716 10-bit ADC with I2C interface.
Das folgende Diagramm zeigt die interne Architektur dieses Ausgangs.
 
The following diagram shows the internal architecture of this output.
 


[[Datei:loop output.png ]]
[[Datei:loop output.png ]]
Zeile 311: Zeile 656:
==Digital inputs==
==Digital inputs==


Die folgende Abbildung zeigt den internen Aufbau der vier digitalen Eingänge:


The following diagram shows the internal design of the four digital inputs:
[[Datei:GPINx.png ]]


Dieses Design ermöglicht den Anschluss von Push-Pull- und Open-Collector-Ausgängen mit einer Schwelle von etwa 4,5 V. Es ist auch möglich, einen mechanischen Schalter oder ein Relais zu verwenden, um den Eingang mit GND zu verbinden, ohne dass ein zusätzlicher Pullup-Widerstand erforderlich ist.


[[Datei:digital inputs.png ]]
Das folgende Diagramm zeigt einen vereinfachten Aufbau:


 
[[Datei:GPINxSim.png ]]
This design allows the connection of push-pull- and open-collector-outputs with a threshold of about 4.5V. It is also possible to use a mechanical switch or a relais to connect the input to GND without the need for an additional pullup resistor.
 
Following diagram shows a simplified design:
 
 
 
[[Datei:digital inputs 2.png ]]


==Isolated inputs==
==Isolated inputs==


The following picture shows the simplified architecture one of the four isolated inputs with internal current limit and temperature stabilized threshold. Internally the isolation is achieved by the use of a TLP293 optocoupler.
Das folgende Bild zeigt die vereinfachte Architektur eines der vier isolierten Eingänge mit interner Strombegrenzung und temperaturstabilisierter Schwelle. Intern wird die Isolierung durch die Verwendung eines TLP293-Optokopplers erreicht.


 
[[Datei:IsolatedInput.png ]]
 
[[Datei:isolated inputs.png ]]


==Isolated outputs==
==Isolated outputs==


 
Das Gerät enthält ein Panasonic AQW282 Halbleiterrelais zur Realisierung von zwei unabhängigen isolierten Ausgängen. Da es keine interne Strombegrenzung gibt, ist der Anwender dafür verantwortlich, dass ein Stromfluss von max. 300mA sicherzustellen.
The device contains a Panasonic AQW282 solid state relais to realize two independent isolated outputs. As there is no internal current limitation the user is responsible for ensuring a current flow of max. 300mA.
 


[[Datei:isolated outputs.png ]]
[[Datei:isolated outputs.png ]]
Zeile 345: Zeile 681:
==Digital and analog I/Os (deprecated sysfs mapping)==
==Digital and analog I/Os (deprecated sysfs mapping)==


 
{| class="wikitable" width="30%"
 
{| class="wikitable"
! Signal !! Linux mapping !! Typ
! Signal !! Linux mapping !! Typ
|-
|-
Zeile 402: Zeile 736:
==Digital and analog I/Os (new libgpiod mapping)==
==Digital and analog I/Os (new libgpiod mapping)==


 
{| class="wikitable" width="30%"
 
{| class="wikitable"
! Signal !! Linux mapping !! line !! Typ
! Signal !! Linux mapping !! line !! Typ
|-
|-
Zeile 472: Zeile 804:
==Serial interfaces and busses==
==Serial interfaces and busses==


 
{| class="wikitable" width="30%"
 
{| class="wikitable"
! Interface or bus !! Linux mapping !!  
! Interface or bus !! Linux mapping !!  
|-
|-

Aktuelle Version vom 22. März 2022, 09:52 Uhr

Quick Guide

Einleitung

Die IoTmaxx Gateway-Serie GW410x ermöglicht über ihre zahlreichen Schnittstellen ein Einfaches einsammeln und verarbeiten von Informationen mit einer sicheren Übertragung über das Mobilfunknetz. Zur Inbetriebnahme ist eine SIM-Karte Ihres Mobilfunkbetreibers mit geeignetem Tarif erforderlich.

Bitte beachten Sie: Eine falsche PIN kann zur Sperrung der SIM-Karte führen. Halten Sie sicherheitshalber die Super-Pin bzw. PUK zur Freischaltung bereit.

Bitte legen Sie die SIM-Karte zunächst NICHT in das Gateway ein!

Zur Inbetriebnahme des Gateways benötigen Sie:

  • Eine LTE-Antenne mit SMA-Stecker
  • Ein Netzteil mit einer Ausgangsspannung im Bereich von 10 bis 30V DC/>15W
  • Ein Ethernet-Kabel
  • Einen PC oder Laptop mit Ethernet-Anschluss und installiertem Browser
  • Eine SIM-Karte im Formfaktor MINI-SIM (2ff)

Montage der Antenne

Schrauben Sie die Antenne an den „GSM“-Anschluss des Gateways. Wenn Sie eine Antenne mit GPS-Signal benutzen, schließen Sie bitte den zweiten SMA-Stecker an den „GPS“-Anschluss an.

Einlegen der SIM-Karte

Auf der Rückseite des Gateways befinden sich zwei Slots für SIM-Karten sowie ein Slot für eine Micro SD-Karte. Der obige Slot ist für eine MINI-Sim (2ff), der darunter liegenden Slot für eine MICRO-SIM (3ff) vorbereitet.

Im Auslieferungszustand wird nur der Slot für eine MINI-Sim (2ff) unterstützt.

Stecken Sie bitte, wie in der Abbildung dargestellt, die SIM-Karte in den obersten Slot, bis diese einrastet. Verwenden Sie gegebenenfalls ein flaches Werkzeug (z.B. Schraubenzieher) um die SIM einzuschieben.

SIM-Karten Slot

Anschluss der Spannungsversorgung

Schließen Sie bitte das Netzteil an den Steckverbinder mit der „+ -“ Beschriftung an. Achten Sie auf die richtige Polarität. Das Gateway ist mit einem Verpolungsschutz ausgerüstet, bleibt aber bei falscher Polarität inaktiv. Nach dem Einschalten des Netzteils leuchten während der Initialisierungsphase (ca. 5s) die LED A und LED B, die Power-LED leuchtet dauerhaft. Wenn die LED A und LED B erloschen sind, ist das Gerät betriebsbereit.

Konfiguration des GW410x

Die Konfiguration des Gateways erfolgt über das integrierte Webinterface. Bitte gehen Sie wie folgt vor:

a. Verbinden Sie Ihren PC mit dem Ethernet-Kabel direkt mit der Ethernet-Schnittstelle (eth0). Das Gateway ist im Auslieferungszustand als DHCP Server konfiguriert, sodass Ihr PC automatisch eine IP-Adresse erhält.

b. Öffnen Sie einen Browser auf Ihrem PC und geben Sie die IP-Adresse 192.168.1.1:3000 in das Adressfeld ein.

c. Geben Sie im Anmeldefenster als Nutzername und Passwort jeweils „admin“ (ohne Anführungszeichen) ein und klicken Sie auf „LOGIN“.

d. Öffnen Sie den Menüpunkt „Wireless Network“. Tragen Sie hier unter „PIN“ die PIN-Nummer Ihrer SIM-Karte ein, sofern Sie die PIN-Abfrage Ihrer SIM-Karte nicht abgeschaltet haben. In diesem Fall kann das Feld leer bleiben.

e. Des Weiteren tragen Sie gegebenenfalls den APN und wenn gefordert den Usernamen und Passwort für die Authentifizierung der Datenübertragung in Ihrem Mobilfunknetz ein. Die Daten erhalten Sie von Ihrem Mobilfunkanbieter.

f. Bestätigen Sie Ihre Eingaben mit „SUBMIT“.

Wireless Network


g. Trennen Sie nun das Gateway vom Netzteil und legen jetzt die SIM-Karte wie beschrieben ein.

h. Verbinden Sie das Gateway wieder mit der Spannungsversorgung und prüfen Sie die erfolgreiche Einwahl und Verbindung zum Mobilfunknetz unter dem Menüpunkt „Network State“.

Zustandssignalisierung

Der Betriebszustand der Mobilfunkverbindung der Gateway-Serie GW410x wird über die GSM Status LED wie im Folgenden beschrieben signalisiert.

GSM Status LED Netzverbindung
Langsames Blinken (kurz EIN / lang AUS) Netzsuche
Langsames Blinken (lang EIN / kurz AUS) Eingebucht, aber keine Datenverbindung
Schnelles Blinken (kurz EIN / kurz AUS) Eingebucht und eine bestehende Datenverbindung

Konfiguration über WBM (Web Based Management)

Die Konfiguration des maxx GW410x erfolgt über eine Webbrowser basierende Funktion. Hierfür müssen zunächst folgende Bedingungen erfüllt sein:

  • Der PC, der zur Konfiguration des Gateways verwendet wird, verfügt über eine LAN-Schnittstelle.
  • Auf dem PC ist ein Webbrowser installiert (z.B. Google Chrome, Mozilla Firefox, Microsoft Internet Explorer).
  • Das Gateway ist mit einer Spannungsquelle verbunden.

Start der Konfiguration

1. Ethernet-Verbindung zwischen Computer und Gateway herstellen

2. Ggf. die IP-Adresse der LAN-Schnittstelle auf das Subnetz des Gateways abstimmen

3. Webbrowser öffnen

4. Die IP-Adresse des Gateways (Default: 192.168.1.1:3000) in das Adressfeld des Browsers eingeben und die Eingabe bestätigen. Anschließend erfolgt eine Benutzername/Passwort-Abfrage.

Login

Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „admin“ und das Passwort „admin“.

  • Admin: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche

Default Passwörter:

  • Admin: admin

Nach der Eingabe des Benutzernamens und des Passwortes öffnet sich das Hauptmenü zur Konfiguration des maxx GW410x.

Hauptseite

Network State

In diesem Menüpunkt werden Ihnen aktuelle Status-Informationen zu dem Ethernet-Schnittstellen und den Wireless-Schnittstellen angezeigt.

Network State

Network State >> Ethernet Interfaces
Device State Status der Ethernet-Schnittstelle

Unmanaged: Nicht konfiguriert

Connected: Verbunden

Connection State Verbindungstatus der Ethernet-Schnittstelle

Deactivated: Deaktiviert

Activated: Aktiviert

IPv4 IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
IPv6 IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
Gateway IP-Adresse für das Standardgateway
DNS IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS)


Network State

Network State >> Wireless Interfaces (wwan0)
Device State Status vom Wireless Interfaces (wwan0)

Unmanaged: Nicht konfiguriert

Disconnected: Es besteht keine Verbindung

Preparing Connection: Die Verbindung wird vorbereitet

Checking IP: Die IP-Adresse wird überprüft

Connected: Die Verbindung wurde erfolgreich aufgebaut

Modem State Status vom Mobilfunkmodem

SIM is missing: Es ist keine SIM-Karte verfügbar

Locked: Das Modem ist gesperrt

Initializing: Das Modem wird initialisiert

Enabled: Das Modem ist aktiviert

Searching: Das Modem sucht eine Verbindung

Connecting: Das Modem verbindet sich

Registered: Das Modem ist registriert

Connected: Das Modem ist verbunden

Connection State Allgemeiner Verbindungstatus

Deactivated: Deaktiviert

Activating: In der Aktivierung

Activated: Erfolgreich aktiviert

Power State Leistungsmodus der Wireless-Schnittstelle

Full-Power Mode: Maximale Leistung für den Empfang

Signal Quality Empfangsqualität vom aktuell eingebuchten Netz

Unknown: Unbekannt

Access Tech Verbindungsart in das aktuell eingebuchte Netz

Unknown: Unbekannt

GSM: 2G (Global System for Mobile Communications)

UMTS: 3G (Universal Mobile Telecommunications System)

LTE: 4G (Long Term Evolution)

IMEI International Mobile Equipment Identity (15-stellige Seriennummer, anhand derer jedes GSM- oder UMTS-Endgerät weltweit eindeutig identifiziert werden kann)
Registration State Registrierungsstatus

Idle: Bereit für Registrierung

Searching: Suche nach einem Dienst

Home: Erfolgreich eingebucht

Operator ID Provider-Identifikation vom aktuell eingebuchten Netz
Operator Name Provider-Name vom aktuell eingebuchten Netz
SIM Unlock Retries SIM-Entsperrungsversuche. Verbleibenden Versuche bis die SIM gesperrt ist und der PUK eingetragen werden muss.
PUK Unlock Retries PUK-Entsperrungsversuche. Verbleibenden Versuche für die Eingaben vom PUK.
SIM Lock State SIM-Lock-Status

Modem is unlocked: Modem ist freigeschaltet

SIM requires the PIN code: Die SIM erfordert den PIN-Code

SIM requires the PIN 2 code: Die SIM erfordert den PIN 2 Code

IPv4 Zugewiesene IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form vom aktuell eingebuchten Netz
IPv6 Zugewiesene IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form vom aktuell eingebuchten Netz
Gateway Zugewiesene IP-Adresse für das Standardgateway vom aktuell eingebuchten Netz
DNS Zugewiesene IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS) vom aktuell eingebuchten Netz

Local Network

Im Menüpunkt "Local Network" können Sie die Netzwerkkonfiguration des Gateways anpassen. Das Gateway ist im Auslieferungszustand als DHCP-Server für die Ethernet-Schnittstelle (eth0) konfiguriert.

Local Network

Local Network
DHCP Client Das Gateway kann auch als DHCP Client konfiguriert werden, so dass es automatisch von einem lokalen Router (DHCP Server) eine IP-Adresse, ein entsprechendes Gateway und einen DNS (Namenserver) zugewiesen bekommt. Wenn diese Funktion aktiviert ist, sind weitere Eingaben für die Netzwerkkonfiguration inaktiv. Es wird jedoch die vom lokalen Router (DHCP Server) zugewiesene Konfiguration angezeigt.

Achtung: Stellen Sie sicher, dass Sie im Vorfeld die vom Router (DHCP Server) vergebene IP-Adresse kennen, um weiterhin die Erreichbarkeit des Gateways zu gewährleisten.

IPv4 Eingabe der IPv4-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
IPv6 Eingabe der IPv6-Adresse mit Subnetzmaske in CIDR-Form
Gateway Eingabe der IP-Adresse für das Standardgateway
Nameserver Eingabe der IP-Adresse vom Nameserver für die Namensauslösung (DNS)
DHCP Server Das Gateway kann auch als DHCP Server konfiguriert werden. Dabei wird den Geräten, die über die Ethernet-Schnittstelle (eth0) verbunden (und als DHCP Client konfiguriert) sind automatisch eine IP-Adresse, ein entsprechendes Gateway und ein Nameserver (DNS) zugewiesen.

Offset: Offset des Adresspools vom Beginn des Teilnetzes.

Size: Größe vom Adresspool. Konfigurieren Sie 0 für alle Adressen im Subnetz.

Lease Time: Vergabezeit in Stunden. Konfigurieren Sie 0 für unendlich.

Internet access for connected devices allowed Das Gateway bietet die Möglichkeit für die an der LAN-Schnittstelle angeschlossenen Geräte einen Internetzugang über das Mobilfunkmodem bereitzustellen.

Achtung: Stellen Sie sicher, dass sich die am Gateway angeschlossenen Geräte im selben Subnetz vom Gateway befinden und das ggf. für das Standardgateway an den Geräten die IP-Adresse vom Gateway konfiguriert ist.

Über die USB-Schnittstelle am maxx GW410x kann über einen USB_TO_ETHERNET Adapter eine zweite Ethernet-Schnittstelle (eth1) realisiert werden. Nachdem der USB_TO_ETHERNET Adapter gesteckt ist, erscheint automatisch ein zusätzliches Konfigurationsfeld für eth1. Vom Gateway werden Adapter mit dem Chipsatz Asix IC AX88772B unterstützt.

Des Weiteren kann über die USB-Schnittstelle am maxx GW410x ein USB_TO_WLAN Adapter angeschlossen werden. Dadurch ist es möglich, dass max GW410x als WLAN Client oder als WLAN Access Point zu konfigurieren. Vom Gateway werden Adapter mit dem Chipsatz Atheros AR9271L unterstützt. Weitere Informationen für die Verwendung vom USB_TO_WLAN Adapter erhalten Sie gerne von unserem Team für das technische Consulting.

Wireless Network

Im Menüpunkt "Wireless Network” legen Sie die Einstellungen für die Nutzung des Mobilfunknetzwerkes vom maxx GW410x fest.

Wireless Network

Wireless Network
APN Name des Anschlusspunktes im Paketdaten-Netzwerk (Providervorgabe)
PIN Eingaben vom PIN für die SIM-Karte
Authentication Type Wählen Sie die Protokolle für die Anmeldung beim Provider:

None: Der APN des Providers erfordert keine Anmeldung (Voreinstellung)

PAP only: Nur Password Authentication Protocol

CHAP only: Nur Challenge-Handshake Authentication Protocol

PAP/CHAP: Password oder Challenge-Handshake Authentication Protocol

Roaming allowed Enabled: Es besteht die Möglichkeit, dass das Gateway sich über ein fremdes Netz einwählen kann. Hierbei können je nach Vertrag zusätzliche Kosten entstehen.

Disabled: Deaktivierung vom Roaming. Es wird automatisch das Heimatnetz des Providers genutzt. Sollte dies nicht möglich sein, kommt keine Verbindung zustande.

Applications

Im Menüpunkt "Applications" stehen Ihnen eine Vielzahl vorinstallierter Applikationen für die unterschiedlichsten Anwendungsfälle zu Verfügung.

Nähere Informationen finden Sie hier: Applications

Passwords

Im Menüpunkt "Passwords" können Sie das Passwort für die Webconfig und den SSH-Zugang anpassen.

Achtung: Bitte gehen Sie bei der Änderung von Passwörtern mit großer Sorgfalt vor. Eine fehlerhafte Eingabe des Passwortes kann dazu führen das das Gateway weder über die Webconfig als auch über SSH erreichbar ist.

Passwords

Webconfig

Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „admin“ und das Passwort „admin“.

Es gelten die folgenden Rechte für die Benutzerrollen:

Admin: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche

SSH

Im Auslieferungszustand lautet der Benutzername „root“ und das Passwort „iotmaxx“.

Es gelten die folgenden Rechte für die Benutzerrollen:

root: Lese- und Schreibzugriff auf alle Bereiche

Passwords
Username Aktueller Benutzername für den das Passwort geändert werden soll
Current password Eingabe des aktuell verwendeten Passwortes
New password 1 Eingabe des neu zu verwendenden Passwortes. Das Passwort muss mindestens 4 Zeichen besitzen.
New password 2 Wiederholte Eingabe des neu zu verwendenden Passwortes. Das Passwort muss mindestens 4 Zeichen besitzen.


Technische Details

Das programmierbare Mobilfunk-Gateway maxx GW4101 für industrielle Anwendungen sammelt und verarbeitet die Informationen Ihrer Geräte, Maschinen und Sensoren und überträgt sie über das erweiterte LTE-Netz.

Das Grundgerät (linker Teil des Gerätes) ist unter maxx GW4100 beschrieben.

Die Sensorschnittstellenerweiterung ergänzt das Grundgerät um Schnittstellen für PT100/1000-Temperatursensoren und die weit verbreitete 4 - 20 mA Stromschleifenschnittstelle sowie weitere digitale Ein- und Ausgänge.

Das Gateway maxx GW4101 ist damit ideal für die Übertragung von Messwerten aus dem Feld an das SCADA-System oder in die Cloud.

Linux login

Die Anmeldung am Linux-System ist standardmäßig über eine ssh-Verbindung auf eth0 oder über die interne (nicht nach außen geführte) serielle Konsole an der RS232-Schnittstelle (115.200 Baud, 8N1) möglich.

login: root

password: iotmaxx

Bitte ändern Sie zumindest das Passwort und deaktivieren Sie die serielle Konsole, bevor Sie das Gerät in Betrieb nehmen. Die Verwendung von weiteren Sicherheitsmaßnahmen (PSK etc.) wird zusätzlich empfohlen.

Schnittstellen

Im folgenden Abschnitt werden die verschiedenen Schnittstellen des GW4101 im Detail beschrieben. Diese Grafik zeigt die Verteilung der Schnittstellen:

Beschreibung

Pinout RS485 isolated

"Label" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte

"Signal" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung

Description Function Label Pin Pin Label Function
#RS485 --- --- 1 2 D+ IN D+
ISO GND IG 3 4 D- IN D-

Pinout Digital IN/OUT

"Label" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte

"Signal" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung

Description Function Label Signal Pin Pin Signal Label Function
#Isolated outputs OUT 1 1A ISO_OUT_A1 1 2 ISO_OUT_B1 1B OUT 1
OUT 2 2A ISO_OUT_A2 3 4 ISO_OUT_B2 2B OUT 2
#Isolated inputs Iso Input 1- 1- ISO_IN_N1 5 6 ISO_IN_P1 1+ iso Input 1+
Iso Input 2- 2- ISO_IN_N2 7 8 ISO_IN_P2 2+ iso Input 2+
Iso Input 3- 3- ISO_IN_N3 9 10 ISO_IN_P3 3+ iso Input 3+
Iso Input 4- 4- ISO_IN_N4 11 12 ISO_IN_P4 4+ iso Input 4+
#Digital inputs GND GND GND 13 14 GND GND GND
Digital Input 1 I1 GPI1 15 16 GPI2 I2 Digtal Input 2
Digital Input 3 I3 GPI3 17 18 GPI4 I4 Digtal Input 4

Pinout 4-20mA IN/OUT

"Label" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte

"Signal" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung

Description Function Label Signal Pin Pin Signal Label Function
#4-20mA current loop output Current Loop Output O+ OUT + 1 2 GND GND GND
#4-20mA current loop inputs Current Loop Input 2 2+ IN_P2 3 4 IN_P3 3+ Current Loop Input 3
2- IN_N2 5 6 IN_N3 3-
GND GND GND 7 8 GND GND GND
Current Loop Input 4 4+ IN_P4 9 10 IN_P1 1+ Current Loop Input 1
4- IN_N4 11 12 IN_N1 1-
GND GND GND 13 14 GND GND GND

Pinout RTD

"Label" beschreibt die Beschriftung auf der Frontplatte

"Signal" beschreibt den Verweis auf die Linux-Zuordnung

Description Function Label Signal Pin Pin Signal Label Function
-- NC 1 2 NC --
#RTD RTD 1 (A) 1A RTD_A1 3 4 RTD_B1 1B RTD 1 (B)
RTD 2 (A) 2A RTD_A2 5 6 RTD_B2 2B RTD 2 (B)
RTD 3 (A) 3A RTD_A3 7 8 RTD_B3 3B RTD 3 (B)
RTD 4 (A) 4A RTD_A4 9 10 RTD_B4 4B RTD 4 (B)

RS485

Eine isolierte RS485-Schnittstelle ist als /dev/ttymxc1 verfügbar. Die Schnittstelle enthält einen schaltbaren Abschlusswiderstand.

Der Abschlusswiderstand wird aktiviert, indem RS485_TERM_EN auf High gesetzt wird.

Analog inputs

Das GW4101 bietet Anschlussmöglichkeiten für bis zu vier ohmsche Thermometer (RTD, z.B. PT100/PT1000) und bis zu vier 4-20mA Stromschleifeneingänge.

Intern wird ein Texas Instruments ADS1220 16-bit ADC verwendet. Auf der Linux-Seite ist der ADC über den SPI-Bus zugänglich.

Die kostengünstige Messschaltung verwendet einen einzigen ADC, der auf die verschiedenen Messkanäle gemultiplext ist. Um einen Kanal sowohl für die RTD- als auch für die Schleifenstrommessung auszuwählen, muss die Kanalnummer (0-3) in RTDSEL[1..0] eingetragen werden.

RTD

Die folgende Abbildung zeigt ein vereinfachtes Schema der ratiometrischen Messschaltung zur Bestimmung des tatsächlichen Widerstandswertes der RTD-Gerät.

4-20mA current loop inputs

Die Messung der vier Schleifenströme erfolgt kanalweise mit Hilfe eines Shunt-Widerstands. Das GW4101 bietet für jeden Kanal eine strombegrenzte (30mA) 24V-Spannungsversorgung für den einfachen Anschluss von externen Sensoren.

Das folgende Diagramm zeigt den Anschluss eines selbstversorgten Stromquellensensors, z. B. an Eingang 4.

4-20mA current loop output

Der Baustein verfügt über einen 4-20mA Stromschleifenausgang mit integrierter Schleifenspannung. Er ist intern mit einem Microchip MCP4716 10-bit ADC mit I2C-Schnittstelle realisiert.

Das folgende Diagramm zeigt die interne Architektur dieses Ausgangs.

Digital inputs

Die folgende Abbildung zeigt den internen Aufbau der vier digitalen Eingänge:

Dieses Design ermöglicht den Anschluss von Push-Pull- und Open-Collector-Ausgängen mit einer Schwelle von etwa 4,5 V. Es ist auch möglich, einen mechanischen Schalter oder ein Relais zu verwenden, um den Eingang mit GND zu verbinden, ohne dass ein zusätzlicher Pullup-Widerstand erforderlich ist.

Das folgende Diagramm zeigt einen vereinfachten Aufbau:

Isolated inputs

Das folgende Bild zeigt die vereinfachte Architektur eines der vier isolierten Eingänge mit interner Strombegrenzung und temperaturstabilisierter Schwelle. Intern wird die Isolierung durch die Verwendung eines TLP293-Optokopplers erreicht.

Isolated outputs

Das Gerät enthält ein Panasonic AQW282 Halbleiterrelais zur Realisierung von zwei unabhängigen isolierten Ausgängen. Da es keine interne Strombegrenzung gibt, ist der Anwender dafür verantwortlich, dass ein Stromfluss von max. 300mA sicherzustellen.

Linux mapping

Digital and analog I/Os (deprecated sysfs mapping)

Signal Linux mapping Typ
ISO_OUT1 /sys/class/gpio178 isolated digital outputs
ISO_OUT2 /sys/class/gpio173
ISO_IN1 /sys/class/gpio176 isolated digital inputs
ISO_IN2 /sys/class/gpio174
ISO_IN3 /sys/class/gpio172
ISO_IN4 /sys/class/gpio177
GPIN1 /sys/class/gpio197 digital inputs
GPIN2 /sys/class/gpio203
GPIN3 /sys/class/gpio194
GPIN4 /sys/class/gpio197 digital inputs
RS485_TERM_EN /sys/class/gpio175 RS485 termination resisitor
RTDSEL0 /sys/class/gpio205 analog channel select
RTDSEL1 /sys/class/gpio202
ADC_DRDY_n /sys/class/gpio206 ADC IRQ

Digital and analog I/Os (new libgpiod mapping)

Signal Linux mapping line Typ
ISO_OUT1 gpiochips5 line 18 isolated digital outputs
ISO_OUT2 gpiochip5 line 13
ISO_IN1 gpiochip5 line 16 isolated digital inputs
ISO_IN2 gpiochip5 line 14
ISO_IN3 gpiochip5 line 12
ISO_IN4 gpiochip5 line 17
GPIN1 gpiochip6 line 5 digital inputs
GPIN2 gpiochip6 line 11
GPIN3 gpiochip6 line 2
GPIN4 gpiochip6 line 6
RS485_TERM_EN gpiochip5 line 15 RS485 termination resisitor
RTDSEL0 gpiochip6 line 13 analog channel select
RTDSEL1 gpiochip6 line 10
ADC_DRDY_n gpiochip6 line 14 ADC IRQ

Serial interfaces and busses

Interface or bus Linux mapping
isolated RS485 /dev/ttymxc1
SPI /dev/spidev2.0 ADS1220
I²C /dev/i2c-3 MCP4716
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