Elektronik mit digitalen und analogen I/O und Display u.ä.

[Matze]

Hi zusammen,

folgende Elektronik würde ich gerne entwickeln, weiß aber nicht, ob das mit vertretbarem Aufwand machbar ist:

- ca. 10 digitale Ausgänge zum Anschluss externer Geräte (24 V)
- ca. 5 digitale Eingänge zum Anschluss externer Geräte (24 V)
- ca. 5 analoge Ausgänge zum Anschluss externer Geräte (0 - 20 mA)
- ca. 5 analoge Eingänge zum Anschluss externer Geräte (0 - 20 mA)
- kleiner Festspeicher, um Messwerte und Messprogramme abzulegen (vielleicht 1 MB oder sowas)
- RS232 und/oder Ethernet-Schnittstelle zur Steuerung des Geräts (Programme aufrufen/starten/beenden)
- evtl. USB zum Speichern von Daten (nicht ganz so wichtig)
- Display (4-zeiliger Text mit ca. 50 - 80 Zeichen pro Zeile). Sowas, nur größer.
- Folientastatur mit Ziffern 0 - 9, 4 Pfeiltasten und einer Enter-Taste (so ganz grob)
- Spannungsversorgung des Geräts sollte dann 24 V sein. Doch das ist eigentlich nebensächlich.
- Einlesen/Setzen der Ein-/Ausgänge mit ca. 50 Hz (kann auch gerne etwas schneller sein)

Die Komponenten sollten irgendwelche Standardbauteile sein, die man auch in ein paar Jahren so oder kompatibel noch bekommt (wichtig).

Was gibt's denn hier für Möglichkeiten bzw. ist das so überhaupt mit vertretbarem Aufwand realisierbar?
Ich denke an irgendeinen verbreiteten Mikrocontroller, den ich z.B. mit C/C++ programmieren kann (Atmel o.ä.).
Nur mit den Ein- und Ausgängen wird das evtl. schwieriger.

Später möchte ich Abläufe über die Tastatur und das Display eingeben können. Also etwas wie "Ausgang x auf 10 mA setzen, warten bis der Eingang y auf 15 mA steigt, dann digitale Ausgänge a, b und c schalten ...". Diese müssen gespeichert und wieder geladen werden können.

Es wäre super, wenn ihr da ein paar Tipps hättet.

Grüße
Matze

[WM_CLOSE]

Das ist alles problemlos mit einem einfachen Atmel z.B. ATMega32 zu lösen, aber der Pegel bei 24V kann nicht so bleiebn. Dafür braucht man eine elektronische Lösung. Zusätzlich sollte man die Ausgänge nicht direkt mit dem µC Schalten. Also könnte der µC das gabze steuern, aber das Messen von hohen Spannungen musst du anders lösen.
PS: Die 50Hz sind an sich kein Problem, wenn du ordentlich programmierst.

[Matze]

Danke für die Antwort.
Die Ausgänge würde ich über eine kleine Treiberstufe (Transistoren wie MOSFET o.ä.) ansteuern.

Was empfiehlt sich denn für Komponenten? Da gibt es z.T. so viel verschiedene.

[Robotiker]

Zitat von WM_CLOSE:

Das ist alles problemlos mit einem einfachen Atmel z.B. ATMega32 zu lösen,

Hallo,

also ich bin jetzt nicht der Mikrocontroller-Experte, habe allerdings gelegentlich damit zu tun, zuletzt mit einem ATmega128.

Das man das alles zusammen mit einem Mega32 erschlagen kann, kann ich mir nicht recht vorstellen.

Die IOs sind sicher kein Problem. Tastatur und Display dazu dann vermutlich über I2C-Bus, sonst sind nicht genug IOs frei.

RS232 ja, Ethernet wohl nur über diese mit einem zwischengeschalteten Konverter.

Wie wird der 1 MB Festspeicher angebunden ? Gibt es so große Speicher für I2C-Bus ? Oder eine SD-Karte über SPI anbinden, das geht zumindest beim Mega128. Kostet auf jeden Fall Ports und Rechnenleistung.

Und das Eingeben von Abläufen über Display/Tastatur. Da muss man sich ja auf dem MC eine Art Befehlsinterpreter bauen, reichen da Speicher und die Rechenleistung um dann noch mit 50 Hz zu arbeiten ?


Als Bastelprojekt sicher eine schöne anspruchsvolle Sache, mit der man sich lange beschäftigen kann. Wenn man das gewerblich machen will, würde ich eher zu einer SPS greifen, oder einen kleinen Embedded-Rechner mit IO-Boards versehen.

[Matze]

Tastatur und Display über den I²C-Bus anzusteuern wäre natürlich gut, falls das geht.

Schön wäre natürlich, wenn ich noch ein paar LEDs ansteuern könnte, um gewisse Infos darzustellen (Power, Messung fertig, ...) zusätzlich zum Display.

Und stimmt, eine Art Befehlinterpreter müsste ich mir da schreiben. So eine Art C-Syntax:

Code:

AO1=10;
AO2=5;
if (AI2 > 15)
{
    DO2 = 1;
    AO1 = 0;
}

Und das Ganze muss leicht übers Display einzustellen sein. D.h. aus den Eingaben muss ich den C-Code o.ä. generieren und irgendwo im Speicher.
Nur wie man sowas umsetzt, puh ...

[himitsu]

Für die digitale Ausgänge wirdst du wohl einen Treiber-IC benötigen. (da sind praktisch deine Transistoren und eventuell noch ein paar Optokopler mit drin, nur daß die weniger Platz wegnehmen und sooo teuer sind die nun auch nicht mehr)

Bei den Eingängen würde schon eine Widerstandsbrücke ausreichen und bei den Stömen eventuell auch (jenachdem wie Sicher die Verbindung sein soll ... z.B. bei Überspannung und Co.).

Für's USB gibt's RS232-USB-Converter.

Ansonsten reicht ja ein bissliger µC (wie eben die von Atmel)

Würden beim LC-Display auch 2x40 ausreichen? (das ist so Standard und gibt's überall)

[franktron]

Mit Lan guck dir das mal an
http://www.ulrichradig.de/home/index.../avr-webmodule

[Robotiker]

Zitat von Matze:

D.h. aus den Eingaben muss ich den C-Code o.ä. generieren und irgendwo im Speicher.
Nur wie man sowas umsetzt, puh ...

Das der C-Compiler bei einem Microcontroller nicht auf dem System selber verfügbar ist, ist Dir schon klar, oder ? Und das der angesprochene Mega32 über stolze 2 kB RAM und 32 kB Flash verfügt ?

Für die 4..20 mA Ausgänge wird man übrigens auch noch entsprechende ICs benötigen.

Edit:

Zusammengefasst bedeutet das ja, auf dem Controller soll eine Art "Script" ablaufen, welches 50 Mal pro Sekunde abgearbeitet wird und die ganzen Eingänge liest und die Ausgänge entsprechend ansteuert, außerdem noch Daten in einen Speicher schreibt und über RS232/Ethernet kommuniziert.

Das geht auf einem 8-Bit Prozessor mit 16 MHz und dem genannten Speicher ?

[Matze]

Zitat von himitsu:

Ansonsten reicht ja ein bissliger µC (wie eben die von Atmel)

Er muss halt entsprechend leistungsfähig sein. Und gerade das mit der Befehlssprache könnte knifflig werden.
Die Anzahl der digitalen und analogen I/Os evtl. auch.

Zitat von himitsu:

Würden beim LC-Display auch 2x40 ausreichen? (das ist so Standard und gibt's überall)

Vielleicht für den Anfang, aber ein größeres wäre besser. Ich kenne das von einigen Geräten (selbst meine Modellbau-Fernsteuerung hat das) und ich denke, dass dies auch eine Standardgröße ist.

Zitat von franktron:

Mit Lan guck dir das mal an
http://www.ulrichradig.de/home/index.../avr-webmodule

Ne, also ein Webserver muss darauf nicht laufen.
Sie soll nur dazu dienen, den Ablauf zu starten und Rückmeldungen zu bekommen. Also quasi das Pendant zur seriellen Schnittstelle.

Zitat von Robotiker:

Das der C-Compiler bei einem Microcontroller nicht auf dem System selber verfügbar ist, ist Dir schon klar, oder ?

Ja klar. Das war nur ein Beispiel für eine Befehlssprache. Das kann auch ganz anders aussehen (G-Code o.ä.)

Zitat von Robotiker:

Und das der angesprochene Mega32 über stolze 2 kB RAM und 32 kB Flash verfügt ?

Daher sehe ich das noch als Probem an. Vielleicht muss auch ein externer Speicher irgendwie her. Oder ein USB-Stick, der im Gerät steckt, falls sowas möglich wäre.

Zitat von Robotiker:

Für die 4..20 mA Ausgänge wird man übrigens auch noch entsprechende ICs benötigen.

Ja irgendwas brauche ich da noch und vielleicht eine Art Multiplexer.

Zitat von Robotiker:

Zusammengefasst bedeutet das ja, auf dem Controller soll eine Art "Script" ablaufen, welches 50 Mal pro Sekunde abgearbeitet wird und die ganzen Eingänge liest und die Ausgänge entsprechend ansteuert, außerdem noch Daten in einen Speicher schreibt und über RS232/Ethernet kommuniziert.

Ja genau so.

Zitat von Robotiker:

Das geht auf einem 8-Bit Prozessor mit 16 MHz und dem genannten Speicher ?

Die kleinen AtMega8 reichen vermutlich nicht. Ich denke schon an einen größeren. Bei den kleinen fehlt glaub auch die serielle Schnittstelle.

[Robotiker]

Zitat von Matze:

Ich denke schon an einen größeren.

Was mir noch nicht klar ist, ist das ein privates Bastelprojekt oder etwas für "die freie Wildbahn" in kleineren Stückzahlen ?

Was die IOs mit 24V und 4..20mA angeht, ist das ja typische Industrietechnik, da würde auch eine SPS in Frage kommen. Inklusive kleinem Touchpanel und Ethernet sicher noch im dreistelligen Eurobereich. Nur das mit dem Script stelle ich mir in einer SPS-Sprache schwer vor.

Teurere SPS würden das mit dem Script auch hinkriegen, da gibts teilweise auch C++ Programmierung (z.B. Beckhoff, Mitsubishi).


Dann gibt es diverse Embedded Lösungen z.B.
http://www.adwin.de/
http://www.addi-data.de/

Da spart man sich weitestgehend den Bau eigener Hardware.

Nur mal so als Denkansatz, ich weiß nicht was Du ausgeben willst ...