R4CVA02: Mini-Modul mit 2 analogen Eingängen und RS485-Modbus-RTU

R4CVA02 ist ein ultrakompaktes, zweikanaliges Analog-Eingangsmodul zur Messung externer Spannungs- oder Stromsignale und zur Übertragung der Messdaten an einen Host-Controller über eine RS485-Schnittstelle.

Das R4CVA02 unterstützt die Modbus-RTU-Kommunikation und ermöglicht es SPS, Industrierechnern, eingebetteten Systemen und Überwachungsanwendungen, analoge Sensordaten mithilfe standardisierter serielle Befehle zu erfassen.

Das Modul ist in verschiedenen Hardware-Versionen für Spannungs- oder Strommessungen mit unterschiedlichen Versorgungsoptionen erhältlich. Je nach gewählter Version kann es 0–5 V, 0–10 V, 0–20 mA oder 4–20 mA Signale erfassen.

Sein Miniatur-Platinenformat macht das R4CVA02 besonders nützlich für eingebettete Projekte, bei denen Installationsraum und Kosten wichtige Faktoren sind.

2. Hauptmerkmale

  • Zwei analoge Eingangskanäle: Überwachung von zwei unabhängigen analogen Signalen.

  • Mehrere Eingangsvarianten: Auswahl zwischen Spannungs- oder Strommessung je nach Anwendung.

  • Spannungsmessung: Unterstützt kompatible 0–5 V und 0–10 V Sensorsignale.

  • Strommessung: Unterstützt kompatible 0–20 mA und 4–20 mA Transmitter.

  • RS485-Kommunikation: Geeignet für Fern-Datenerfassung und verteilte Überwachung.

  • Modbus-RTU-Protokoll: Kompatibel mit unterstützten SPS, PCs und eingebetteten Controllern.

  • 12-Bit-ADC: Wandelt analoge Eingangssignale in digitale Messdaten um.

  • Feine Messschritte: Gibt Spannungs- oder Stromwerte in Einheiten von 0,01 V oder 0,01 mA aus, je nach Version.

  • Kalibrierungsunterstützung: Ermöglicht eine Kalibrierung zur Verbesserung der Messgenauigkeit bei Bedarf.

  • Flexible Stromversorgung: Erhältlich in Versionen mit 4–5,5 V DC und 6–25 V DC.

  • Ultrakompaktes Design: Ungefähr 30 × 15 × 3,5 mm.

  • Vernetzung mehrerer Geräte: Unterstützt bis zu 247 Geräte im Modbus-Befehlsmodus, abhängig von Adressierung und Netzwerkbedingungen.

3. Technische Daten

Parameter Spezifikation
Modell R4CVA02
Modultyp 2-kanalige analoge Datenerfassung
Anzahl der Kanäle 2
Spannungseingangs-Versionen 0–5 V / 0–10 V
Stromeingangs-Versionen 0–20 mA / 4–20 mA
Spannungsmessbereich 0–11 V
Strommessbereich 0–21 mA
ADC-Auflösung 12-Bit
Ausgegebenes Messintervall 0,01 V / 0,01 mA
Vom Hersteller angegebene Genauigkeit Ungefähr 0,5 %
Versorgungsoptionen DC 4–5,5 V oder DC 6–25 V
Betriebsstrom Ungefähr 9–13 mA
Kommunikationsschnittstelle RS485
Kommunikationsprotokoll Modbus RTU
Lesefunktionscodes 03 / 04
Schreibfunktionscodes 06 / 16
Abmessungen Ungefähr 30 × 15 × 3,5 mm
Gewicht Ungefähr 2 g

Die Spezifikationen basieren auf den veröffentlichten Produktinformationen des Herstellers. Eingangsbereiche, Versorgungsanforderungen und Messleistung hängen von der gewählten Hardware-Version ab. Vor der Integration ist das aktuelle Handbuch zu prüfen.

4. Funktionsweise des R4CVA02

Das R4CVA02 misst ein externes analoges Signal und wandelt es mithilfe seines Analog-Digital-Wandlers (ADC) in digitale Daten um. Das Ergebnis kann anschließend von einem Modbus-RTU-Master über den RS485-Bus angefordert werden.

Eine typische Installation besteht aus:

  1. Einem analogen Sensor oder Transmitter.

  2. Dem Eletechsup R4CVA02-Modul.

  3. Einem RS485-auf-USB-Adapter, einer SPS oder einem eingebetteten Controller.

  4. Software, die die Messungen liest, anzeigt, aufzeichnet oder verarbeitet.

Beispielsweise kann ein Modul der Spannungsversion zwei kompatible Sensoren mit Spannungsausgang überwachen. Ein Modul der Stromversion kann zwei kompatible industrielle Stromregelschleifensignale erfassen.

Der Host-Controller liest periodisch die Messregister und wandelt die Werte bei Bedarf in sinnvolle technische Einheiten um.

Wichtig: Die Eingangsarten für Spannung und Strom sind von der Hardware-Version abhängig. Gehen Sie nicht davon aus, dass ein einziges Modul gleichzeitig alle Signalarten für Spannung und Strom verarbeiten kann.

5. GitHub-Integration: Home Assistant und Modbus RTU

Ein praktischer Vorteil des R4CVA02 ist seine dokumentierte Aufnahme in das öffentliche GitHub-Projekt ha-modbus-manager.

GitHub-Repository: arturmietek/ha-modbus-manager

Dieses Projekt stellt eine Modbus-RTU-Integration für Home Assistant bereit, einschließlich einer gemeinsamen Gerätbibliothek und YAML-basierten Gerätedefinitionen. Seine Gerätbibliothek enthält eine R4CVA02-Definition für die zweikanalige Spannungserfassung.

Mögliche Home-Assistant-Anwendungen

Das R4CVA02 kann als analoge Datenerfassungschnittstelle für eine Home-Assistant-Installation dienen, wenn die Hardware-Version, die Registerzuordnung und die Softwarekonfiguration kompatibel sind.

Mögliche Anwendungen umfassen:

  • Überwachung von Sensoren mit Spannungsausgang.

  • Anzeige analoger Messungen auf einem Dashboard.

  • Aufzeichnung der Messhistorie.

  • Auslösen von Automatisierungen, wenn Sensormesswerte konfigurierte Schwellenwerte überschreiten.

  • Integration analoger Messungen in ein größeres Modbus-Überwachungsnetzwerk.

Beispielsweise könnte ein kompatibler Spannungssensor an einen Eingangskanal angeschlossen werden, und Home Assistant könnte die erfasste Messung als Sensoreinheit anzeigen.

Die genaue Konfiguration sollte aus der aktuellen Gerätedefinition des Repositories entnommen und mit der Registerdokumentation des Herstellers abgeglichen werden.

Typischer Integrationsablauf

  1. Verbinden Sie das R4CVA02 mit einem geeigneten RS485-Adapter oder Modbus-Gateway.

  2. Überprüfen Sie die Versorgungsspannung, die Slave-Adresse und die serielle Kommunikationseinstellungen des Moduls.

  3. Installieren oder konfigurieren Sie die Home-Assistant-Modbus-Integration.

  4. Verwenden Sie die Gerätedefinition des Repositories als Referenz.

  5. Vergleichen Sie die Registeradressen, die Skalierung und die zurückgegebenen Werte mit der Hardware.

  6. Bestätigen Sie, dass die angezeigten Messwerte mit den tatsächlichen Eingangssignalen übereinstimmen.

GitHub-Referenz: https://github.com/arturmietek/ha-modbus-manager

6. Python-Integration für benutzerdefinierte Anwendungen

Entwickler, die ihre eigenen Anwendungen erstellen möchten, können Python und eine Modbus-RTU-Bibliothek verwenden, um Messungen vom R4CVA02 auszulesen.

Das GitHub-Repository ul-gh/cheap_modbus_rtu bietet einen weiteren nützlichen Ausgangspunkt für die Integration von Eletechsup-Modbus-Hardware.

Ein allgemeines Python-Beispiel unter Verwendung von PyModbus wird unten gezeigt:

from pymodbus.client import ModbusSerialClient

client = ModbusSerialClient(
    port="/dev/ttyUSB0",
    baudrate=9600,
    parity="N",
    stopbits=1,
    bytesize=8,
    timeout=1
)

if client.connect():
    # Nur illustratives Beispiel.
    # Überprüfen Sie die tatsächliche Registeradresse,
    # den Funktionscode und die Anzahl im
    # Kommunikationshandbuch des R4CVA02.
    response = client.read_holding_registers(
        address=0,
        count=2,
        device_id=1
    )

    if not response.isError():
        print(response.registers)

    client.close()

Dieses Beispiel veranschaulicht den allgemeinen Ablauf der seriellen Kommunikation; es ist kein verifiziertes, sofort ausführbares Skript zum Auslesen von R4CVA02-Registern. Die Registeradresse, die Anzahl, die Slave-ID, die Baudrate und der Funktionscode müssen mit der tatsächlichen Modulkonfiguration und der Protokolldokumentation übereinstimmen.

Je nach Registerkarte müssen Eingangsmessungen möglicherweise mit Funktionscode 04 oder Funktionscode 03 ausgelesen werden. Die Software muss den richtigen Funktionscode und die korrekte Datenskallierung für die gewählte Version verwenden.

Sobald die Kommunikation hergestellt ist, kann die Anwendung die Messungen verarbeiten, sie in einer Datenbank speichern oder sie an ein Dashboard oder einen Überwachungsdienst weiterleiten.

7. Praktische Anwendungen

Überwachung industrieller Sensoren

Das R4CVA02 kann analoge Signale von kompatiblen industriellen Sensoren erfassen und die Messwerte einer SPS oder einem Computer zur Verfügung stellen. Dies ist nützlich für Projekte, die eine geringe Anzahl analoger Eingangskanäle ohne ein vollwertiges E/A-Rack benötigen.

Druck-, Durchfluss- und Füllstandsmessung

Viele industrielle Transmitter liefern einen 4–20 mA Ausgang. Die Stromeingangs-Version kann kompatible Transmitter-Signale zur Überwachung von Druck, Durchfluss, Flüssigkeitsstand und anderen Prozessgrößen erfassen.

Die Host-Software kann den gemessenen Strom mithilfe des konfigurierten Bereichs des Sensors in den entsprechenden technischen Wert umrechnen.

Für einen linearen 4–20 mA Transmitter ist die normierte Messung:

[
\text{Anteil}=\frac{I-4}{20-4}
]

wobei (I) der gemessene Strom in Milliamperen ist. Der Anteil kann anschließend auf den Nennmessbereich des Sensors angewendet werden.

Erfassung von Spannungssignalen

Die Spannungseingangs-Version ist für kompatible 0–5 V und 0–10 V Sensoren, analoge Ausgänge und Steuersignale geeignet.

Sie kann bei der Datenaufzeichnung, der Geräteüberwachung und in eingebetteten Messsystemen verwendet werden, wenn das Spannungssignal innerhalb des vom Modul unterstützten Bereichs liegt.

Smart Home und Gebäudeautomation

In Kombination mit einer kompatiblen RS485-Schnittstelle und Software wie Home Assistant kann das Modul analoge Messungen für benutzerdefinierte Gebäudeüberwachungs- und Automatisierungsprojekte bereitstellen.

Eingebettete Systeme und OEM-Geräte

Seine Miniaturabmessungen machen das R4CVA02 geeignet für die Integration in benutzerdefinierte Leiterplatten, kompakte Überwachungsgeräte und OEM-Geräte, bei denen der Platz auf der Platine begrenzt ist.

8. Warum sollten Sie sich für das Eletechsup R4CVA02 entscheiden?

Das R4CVA02 bietet eine kompakte und wirtschaftliche Möglichkeit, zwei analoge Eingangskanäle zu einem RS485-basierten Steuerungs- oder Überwachungssystem hinzuzufügen.

Zu seinen Hauptvorteilen gehören:

  • Zweikanalige analoge Erfassung auf einem sehr kleinen Platinenformat.

  • Separate Spannung- und Stromeingangs-Versionen.

  • Modbus-RTU-Kommunikation für kompatible industrielle Controller.

  • Flexible Versorgungsoptionen.

  • Öffentliche GitHub-Referenzen für die Softwareintegration.

  • Eignung für eingebettete Anwendungen und kostensensible Überwachungsprojekte.

Vor der Auswahl des Moduls sollten Ingenieure den Eingangstyp, die Versorgungsversion, die Messgenauigkeit, die Anforderungen an die galvanische Trennung, die Registerzuordnung und die Verdrahtung überprüfen.

Fazit

Das Eletechsup R4CVA02 ist ein Miniatur-Zweikanal-Analog-Eingangsmodul, das für die Spannungs- oder Strommessung über eine RS485-Modbus-RTU-Verbindung entwickelt wurde.

Sein kompaktes Formfaktor und die verschiedenen Hardware-Versionen machen es nützlich für die Sensormessung, industrielle Automatisierung, eingebettete Datenerfassung und Smart-Home-Integration. Das öffentliche GitHub-Projekt ha-modbus-manager bietet eine praktische Referenz für die Integration der Spannungseingangs-Version mit Home Assistant, während Python-basierte Modbus-Bibliotheken eine Grundlage für benutzerdefinierte Überwachungsanwendungen bieten.

Für Entwickler und Gerätehersteller, die eine kostengünstige analoge Erfassungschnittstelle suchen, bietet das R4CVA02 eine einfache Brücke zwischen externen analogen Sensoren und softwarebasierten Überwachungssystemen.

Offizielle Produktinformation: Eletechsup R4CVA02

GitHub — Home Assistant Modbus-Integration: https://github.com/arturmietek/ha-modbus-manager

GitHub — Python Modbus-RTU-Bibliothek: https://github.com/ul-gh/cheap_modbus_rtu

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