Secon XPL + Raspberry Pi

Gehäuse⚓

Der Raspberry (hier Pi 2) mit 7-Zoll-Touch-Display passt wunderbar in ein Bopla RCP2000-Gehäuse. Insgesamt nicht wirklich billig, aber industrie- und reinraumtauglich.

Zusätzliche Befestigungsteile für das Display:

Blechteil 0,5 mm dick als Wasserstrahl-Zuschnitt, siehe Archiv. Alternativ tun es auch vier Platinenreste.
Beachte: Das Teil ist nirgends symmetrisch, da die Befestigungsstellen am Display unsymmetrisch verteilt sind.
4 Zylinderschrauben M3 × 22 mm
4 Treibschrauben ≈ 3,5 mm ⌀
Plasthülsen mit 3 mm Innendurchmesser und 19 mm Länge (von käuflichen 20-mm-Hülsen abdrehen); bei dickerem Blech oder Platinenresten entsprechend kürzer.

Dass das Display etwas weich hängt ist sicherlich nicht verkehrt. Die Raspberry-Platine ist der Vorgabe entsprechend ans Display gebaut.

eduroam (TU Chemnitz) zum Laufen bringen⚓

Vorteile:

Raspberry ist im Internet, Updates können leicht angeschubst werden, ohne einen Browser starten zu müssen

Nachteile:

Das Gerätepasswort liegt auf dem Computer im Klartext herum
Unerwünschter Zugang zu entsprechend nutzerspezifischen Daten (etwa AFS) möglich

Ist gar nicht so leicht zur Funktion zu bekommen. Für 'nen Raspberry 2 benötigt man einen USB-WLAN-Stick.

Als erstes benötigt man eine Internetzugang via WLAN-SSID „tu-chemnitz.de“, damit man überhaupt etwas herunterladen kann.

Standardweg: Geht bei mir nicht!⚓

Der normale Weg ist hier beschrieben. Funktioniert aber prompt nicht, da kommt eine lapidare Fehlermeldung.

Guckt man in die eduroam-linux-TUC.sh, steht da ein Aufruf von NetworkManager drin. Also aufrufen:

ZeilennummernUmbruch

$ sudo apt-get install network-manager

Danach läuft das Skript ohne Fehlermeldung durch, aber eduroam funktioniert trotzdem nicht.

Bastelstraße: Geht!⚓

Erst mal Admin werden:

$ sudo bash

Dann die von eduroam-linux-TUC.sh (siehe oben) erzeugte öffentliche Schlüsseldatei an einen vernünftigen Ort kopieren:

# cd .cat_installer/
# cp ca.pem /etc/wpa_supplicant/

Windows-Esel aufgepasst: .cat steht hier nicht für Sicherheitskatalog (*.cat) sondern für's Anhängen (concatenate)!

In demselben Verzeichnis liegt auch eine weitere nützliche Datei herum. Die hängt man an die /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf an, um sich Editierarbeit zu sparen.

# cat cat_installer.conf >> /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf

Dann habe ich von Hand folgende Dateien wie folgt editiert:

/etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf (am Ende; zu änderndes hervorgehoben)

network={
	ssid="eduroam"
	key_mgmt=WPA-EAP
	pairwise=CCMP
	group=CCMP TKIP
	eap=PEAP
	ca_cert="/etc/wpa_supplicant/ca.pem"
	identity=URZ-Kürzel
	subject_match="radius.tu-chemnitz.de"
	phase2="auth=MSCHAPV2"
	password=Gerätepasswort
	anonymous_identity="anonymous@tu-chemnitz.de"
}

Sollte da noch ein anderer Eintrag mit ssid="eduroam" drin stehen, herauslöschen von network={ bis }!

/etc/network/interfaces

...
allow-hotplug wlan0
iface wlan0 inet manual
wpa-roam /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
  wpa-conf /etc/wpa_supplicant/wpa_supplicant.conf
...

Ich weiß nicht was davon erforderlich ist und was überflüssig ist. Beide Dateien sichern! Geht etwas schief, wird's von irgendetwas überschrieben. Dann Neustart! Nichts anderes.

# reboot

Wenn alles richtig ist, wurstelt das WLAN-Icon etwas herum: Erst startet es eduroam, dann geht irgendwas schief (vermutlich wegen der falschen Uhrzeit), dann startet web-psk, und nach einigen 10 Sekunden wieder eduroam, diesmal erfolgreich.

Ich vermute mal, dass der olle NetworkManager gar nicht gebraucht wurde oder wird.

openafs zum Laufen bringen⚓

Zu tun. Wegen der Cache-Datei ungünstig für (die Lebensdauer von) SD-Karten. Besser den Raspberry auf „Booten von USB-Stick“ umstellen; USB-Speichersticks reagieren etwas intelligenter bei häufigen Schreibvorgängen. Angeblich. Oder eine echte Festplatte verwenden. Den SATA-Anschluss gibt's erst beim Raspberry 4.

Hilfsplatine⚓

Eagle-Dateien siehe ZIP-Datei: Schaltplan und Board sind als Vektorgrafik betrachtbar.

Diese realisiert 8 D/A-Wandler mit Ausgangsspannung 0..5 V sowie 7 npn-Digitalausgänge mit ULN2003.

Die D/A-Wandler werden hierzu vom Raspberry selbst per Pulsweitenmodulation realisiert, auf der Platine befinden sich nur noch 8 Tiefpassfilter 2. Ordnung sowie Verstärker, um von 3,3 V auf 5 V zu kommen. Die Wannenbuchse dient zum Anschluss der original (?) vorgefundenen MFC-Verteilerplatine. Istwerte werden kurzerhand nicht ausgewertet. Vorläufig.

Ein unscheinbares Bohrloch dient zur Befestigung einer gefundenen DC/DC-Wandlerplatine, hier von 24 V Schaltschrankspannung auf 5 V für den Raspberry sowie diese Schaltung. Die Micro-USB-Buchse des Raspberry bleibt somit frei, und wegen der kurzen Leitungslängen ist eine stabile 5-V-Versorgung ohne Warngrafik oben rechts im Bild gegeben.

Anschlüsse⚓

Analogausgang-Nr. 0..5 V	Anschluss 34-pol. Pfostenstecker	GPIO des RaspberryPi 2	Pin am RaspberryPi 2
1	3	21	40
2	7	20	38
3	11	26	37
4	15	16	36
5	19	19	35
6	23	13	33
7	27	12	32
8	31	6	31

Digitalausgang-Nr. 0..30 V npn	Anschluss Schraubklemme	GPIO des RaspberryPi 2	Pin am RaspberryPi 2
1	12	17	11
2	11	18	12
3	10	27	13
4	9	22	15
5	8	23	16
6	7	24	18
7	6	25	22

Software⚓

Erstmal habe ich mich mit RPIO herumgeärgert, welches in Verbindung mit einem Python-Testprogramm nur eine Fehlermeldung produziert:

Using hardware: PWM
PW increments:  10us
Initializing channel 0...
Traceback (most recent call last):
   File "./gui.py", line 26, in 
     servo.set_servo(21,4000)
   File "build/bdist.linux-armv7l/egg/RPIO/PWM/__init__.py", line 212, in set_servo
   File "build/bdist.linux-armv7l/egg/RPIO/PWM/__init__.py", line 97, in init_channel
RuntimeError: rpio-pwm: Page 0 not present (pfn 0xa100000000023383)

Google, google, google — Keine Chance, weiterzukommen.

Nächster Versuch: pigpio. Das funktionierte schließlich: Installation (einige Minuten):

wget abyz.co.uk/rpi/pigpio/pigpio.zip
unzip pigpio.zip
cd PIGPIO
make -j4
sudo make install
sudo ./pigpiod

Aber vermutlich hätte es auch ganz sauber ein

sudo apt-get install pigpio python-pigpio python3-pigpio

getan.

Mit python ging's dann weiter:

import pigpio
p=pigpio.pi()
p.set_mode(21,pigpio.OUTPUT)	#21 = erster PWM-Kanal, siehe Tabelle oben
p.set_PWM_dutycycle(21,64)

Nach dem Tiefpass und Verstärker kommt mit 64 ¼ Fullscale, also 1,25 V heraus. Damit lassen sich nun die Massenflussregler steuern.

Pardon, Reinfall! Es ist Software-PWM. So'n Quatsch! 🪦 Gestorben. Die Maschine wurde IMHO verschrottet.

Heutige Lösung (2022)⚓

Keinesfalls mit Raspberry Pi sondern damit! Das ist faktisch ein Arduino Leonardo mit Portexpandern, Potenzialversatzstufen und einem Triac-Block. Mittels WebUSB und einer maßgeschneiderten Webseite lässt sich so die gesamte Hardware komfortabel zum Laufen bringen — und das sogar mit einem Smartphone. Oder doch noch einem Raspberry Pi als reiner Web-Browser. Zudem kann man damit stundenlange Prozessabläufe ablaufen lassen, ohne dass man einen Absturz oder ein dazwischen funkendes Update befürchten muss: Ein AVR-Mikrocontroller (hier: ATmega32U4) ist für seine Robustheit und Leistungsstärke (relativ für 8 Bit) mittlerweile geradezu berühmt geworden. Selbst wenn es nur für Software-PWM reichen sollte: Zeitverhältnisse lassen sich auf 8-Bit-Controllern hinreichend exakt berechnen und einhalten.