R4IVB02: 2-Kanal-Analogmodul für 4–20 mA mit RS485-Modbus-RTU

R4IVB02 ist ein kompaktes, zweikanaliges Analog-Eingangsmodul, das für die Überwachung industrieller Sensoren, Prozessmessungen und die Fern-Datenerfassung konzipiert ist. Ausgestattet mit einem 12-Bit-Analog-Digital-Wandler (ADC), einer RS485-Schnittstelle und Modbus-RTU-Kommunikation ermöglicht es kompatiblen Steuerungen und Computern, Analogmessungen über ein Standard-Seriennetzwerk zu erfassen.

Der R4IVB02 ist in mehreren Hardwarekonfigurationen erhältlich, darunter Versionen mit Spannungseingang und Stromeingang sowie mit unterschiedlichen Versorgungsspannungsanforderungen. Die Strom-Eingangsversion eignet sich besonders für industrielle Transmitter, die 0–20-mA- oder 4–20-mA-Signale verwenden, während die Spannungs-Eingangsversion kompatible 0–5-V- und 0–10-V-Signale unterstützt.

Im Gegensatz zu größeren industriellen E/A-Systemen verwendet der R4IVB02 eine kompakte Leiterplatte und Schraubklemmen, was ihn zu einer praktischen Wahl für OEM-Geräte, eingebettete Überwachungssysteme und kostensensible Automatisierungsprojekte macht.

Seine dokumentierte Unterstützung im GitHub-Projekt ha-modbus-manager bietet außerdem einen nützlichen Ausgangspunkt für Entwickler, die die Strom-Eingangsversion in Home Assistant integrieren möchten.

2. Hauptmerkmale

  • Zwei Analog-Eingangskanäle: Erfassen Sie zwei unabhängige Spannungs- oder Stromsignale, abhängig von der ausgewählten Hardwareversion.

  • 4–20-mA-Strommessung: Geeignet für kompatible industrielle Transmitter und Prozesssensoren.

  • 0–20-mA-Messung: Unterstützt kompatible Stromausgangsgeräte innerhalb des angegebenen Eingangsbereichs.

  • Spannungs-Eingangsoptionen: Erhältlich in 0–5-V- und 0–10-V-Konfigurationen.

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

  • RS485-Kommunikation: Unterstützt Seriennetzwerke für verteilte Überwachung und Automatisierung.

  • Modbus-RTU-Protokoll: Kompatibel mit unterstützten SPS, Computern, industriellen Gateways und eingebetteten Steuerungen.

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

  • Konfigurierbare Kommunikation: Unterstützt Modbus-Lesefunktionen 03 und 04 sowie Schreibfunktionen 06 und 16, wie vom Hersteller dokumentiert.

  • Kalibrierungsunterstützung: Der Hersteller empfiehlt eine Kalibrierung, wenn der Messfehler den angegebenen Schwellenwert überschreitet.

  • Verkabelung mit Schraubklemmen: Vereinfacht Feldanschlüsse im Vergleich zu kleinen Modulen mit nur Pin-Headern.

  • Kompaktes Design: Ungefähr 41,5 × 20 × 6 mm.

  • Multi-Geräte-Vernetzung: Unterstützt bis zu 247 Geräte im Modbus-Befehlsmodus, abhängig von Adressierungs- und elektrischen Netzwerkanforderungen.

3. Technische Spezifikationen

Parameter Spezifikation
Modell R4IVB02
Modultyp Zweikanalige Analog-Eingangserfassung
Anzahl der Kanäle 2
Strom-Eingangsbereich 0–21 mA
Unterstützte Stromsignale 0–20 mA / 4–20 mA
Spannungs-Eingangsversionen 0–5 V / 0–10 V
ADC-Auflösung 12-Bit
Vom Hersteller angegebene Messgenauigkeit Ungefähr 0,5 %
Kalibrierungsleitfaden Kalibrieren, wenn der Fehler 1 % überschreitet
Versorgungsspannungsoptionen DC 4–5,5 V oder DC 6–25 V
Betriebsstrom Ungefähr 10–13 mA
Kommunikationsschnittstelle RS485
Kommunikationsprotokoll Modbus RTU
Lesefunktionscodes 03 / 04
Schreibfunktionscodes 06 / 16
Anschlussart Schraubklemmblock
Abmessungen Ungefähr 41,5 × 20 × 6 mm
Gewicht Ungefähr 6,5 g

Die Spezifikationen hängen von der ausgewählten Hardwarevariante ab. Bestätigen Sie den genauen Eingangstyp, die Messskalierung, die Versorgungsspannung und die Registerkarte im entsprechenden R4IVB02-Handbuch. Die veröffentlichte Liste des Herstellers sollte für den genauen Messschritt der Strom-Eingangsversion konsultiert werden.

4. Funktionsweise des R4IVB02

Der R4IVB02 misst ein externes Analogsignal, wandelt es über seinen ADC in digitale Daten um und stellt die Messung über RS485 einem Modbus-RTU-Master zur Verfügung.

Ein typisches Überwachungssystem besteht aus:

  1. Einem industriellen Sensor oder Transmitter.

  2. Dem Eletechsup R4IVB02 Analog-Eingangsmodul.

  3. Einem RS485-zu-USB-Adapter, einer SPS oder einem Modbus-Gateway.

  4. Host-Software für die Messanzeige, Datenaufzeichnung oder Automatisierung.

Beispielsweise können zwei 4–20-mA-Transmitter an die beiden Strom-Eingangskanäle angeschlossen werden. Ein Computer oder eine SPS kann dann periodisch die entsprechenden Modbus-Register auslesen, um die gemessenen Werte zu erhalten.

Die Software kann diese Messwerte je nach Kalibrierbereich des angeschlossenen Sensors in sinnvolle technische Einheiten umrechnen, wie Druck in bar, Temperatur in Grad Celsius oder Flüssigkeitsstand in Metern.

Der R4IVB02 ist ein Eingangs-Erfassungsmodul, kein Stromausgangsgenerator. Er liest externe Signale, anstatt 4–20-mA-Steuerausgänge zu erzeugen.

5. GitHub-Integration: Home Assistant und Modbus RTU

GitHub bietet eine praktische Software-Referenz für die Integration des R4IVB02 in Überwachungsanwendungen.

Repository: arturmietek/ha-modbus-manager

Dieses Open-Source-Projekt bietet eine Modbus-RTU-Integration für Home Assistant, einschließlich einer gemeinsamen Gerätedatei und YAML-Gerätedefinitionen. Seine dokumentierte Gerätedatei enthält eletechsup_r4ivb02.yaml, das als Eletechsup R4IVB02 Zweikanal-Strom-Eingangsgerät für 4–20-mA-Signale identifiziert wird.

Dies ist nützlich für Entwickler, die industrielle Sensormesswerte auf einem Home-Automation-Dashboard anzeigen möchten, ohne eine komplette Modbus-Integration von Grund auf neu zu schreiben.

Mögliche Home-Assistant-Anwendungen

Der R4IVB02 kann mit kompatiblen Hardware- und Softwarekonfigurationen verwendet werden, um Folgendes zu unterstützen:

  • Überwachung von 4–20-mA-industriellen Transmittern.

  • Anzeige von Sensormesswerten auf einem Home-Assistant-Dashboard.

  • Aufzeichnung historischer Messdaten.

  • Auslösen von Automatisierungen, wenn Messwerte vordefinierte Schwellenwerte überschreiten.

  • Kombination industrieller Messungen mit anderen Modbus-Geräten in einem Überwachungssystem.

Beispielsweise kann ein kompatibler Drucktransmitter an einen Eingangskanal angeschlossen werden. Die Software kann die Messung auslesen und sie als Home-Assistant-Sensorentity darstellen, wobei der Druckwert aus dem angegebenen Bereich des Transmitters berechnet wird.

Der zweite Kanal kann einen weiteren kompatiblen Stromausgangssensor überwachen.

Typischer Integrationsablauf

  1. Verbinden Sie den R4IVB02 mit einem geeigneten RS485-Adapter oder Gateway.

  2. Versorgen Sie das Gerät mit der richtigen Spannung für die ausgewählte Hardwareversion.

  3. Konfigurieren Sie die Modbus-Sklavenadresse und die Serielleinstellungen des Moduls.

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

  5. Verwenden Sie die R4IVB02-Gerätedefinition des Repositories als Referenz.

  6. Überprüfen Sie die Registeradressen, die Messskalierung und die zurückgegebenen Werte anhand des Handbuchs des Herstellers.

  7. Vergleichen Sie die Softwaremesswerte mit einem kalibrierten Referenzgerät.

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

6. Python-Integration für benutzerdefinierte Überwachungsanwendungen

Für Entwickler, die ihre eigene Überwachungssoftware erstellen, kann der R4IVB02 über eine kompatible Modbus-RTU-Bibliothek in Python integriert werden.

Das GitHub-Projekt ul-gh/cheap_modbus_rtu bietet eine weitere Software-Referenz für die Arbeit mit Eletechsup-Modbus-Geräten.

Ein allgemeines PyModbus-Beispiel 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 Skalierung im Handbuch.
    response = client.read_input_registers(
        address=0,
        count=2,
        device_id=1
    )

    if not response.isError():
        print("Rohmesswerte:", response.registers)
    else:
        print("Modbus-Auslesung fehlgeschlagen")

    client.close()

Dieses Beispiel zeigt den allgemeinen Kommunikationsablauf, nicht ein verifiziertes, sofort ausführbares Skript zum Auslesen der R4IVB02-Register. Die Registeradresse, Menge, Slave-ID, Baudrate und der Funktionscode müssen anhand der Dokumentation des Moduls überprüft werden. Je nach Registerkarte können die Messungen Funktionscode 03 oder 04 erfordern.

Nachdem die Rohwerte abgerufen wurden, muss die Anwendung die richtigen Skalierungs- und Umrechnungsregeln anwenden, bevor sie als technische Messwerte behandelt werden.

Mit geeigneter Software können die Messwerte in einer Datenbank gespeichert, auf einem Dashboard angezeigt oder an ein Überwachungs- und Steuerungssystem weitergeleitet werden.

7. Praktische Anwendungen

Industrielle Drucküberwachung

Viele industrielle Drucktransmitter verwenden einen 4–20-mA-Ausgang, da Stromschleifen-Signalisierung für lange Kabelstrecken und industrielle Umgebungen geeignet ist.

Die Strom-Eingangsversion des R4IVB02 kann kompatible Transmitter-Signale erfassen und die Messwerte an eine SPS, einen Computer oder ein Überwachungs-Gateway übertragen.

Für einen linearen Drucktransmitter mit einem Bereich von 0–10 bar kann der Zusammenhang zwischen Strom und Druck wie folgt berechnet werden:

[
P=\frac{I-4}{16}\times 10
]

wobei (P) der Druck in bar und (I) der gemessene Strom in Milliamperen ist. Diese Formel geht davon aus, dass der Transmitter 4 mA mit 0 bar und 20 mA mit 10 bar abbildet.

Flüssigkeitsstand- und Durchflussüberwachung

Kompatible Flüssigkeitsstand- und Durchfluss-Transmitter mit Stromausgang können für die Fernmessung an das Modul angeschlossen werden. Die Software kann den erfassten Strom je nach Nennbereich des Transmitters in einen Flüssigkeitsstand- oder Durchflusswert umrechnen.

Temperatur- und Prozessüberwachung

Wenn ein Temperaturtransmitter einen kompatiblen 4–20-mA- oder 0–20-mA-Ausgang bereitstellt, kann die Strom-Eingangsversion des R4IVB02 sein Signal erfassen.

Es sollte nicht davon ausgegangen werden, dass das Modul ein nacktes Thermoelement oder einen PT100-Sensor direkt akzeptiert. Solche Sensoren erfordern in der Regel eine geeignete Signalkonditionierung oder einen Transmitter, der mit der ausgewählten Eingangsversion kompatibel ist.

Smart Home und Gebäudeautomatisierung

Über RS485 und kompatible Home-Assistant-Software kann das Modul industrielle Stromausgangssensoren an ein umfassenderes Gebäudeüberwachungssystem anschließen.

Mögliche Projekte umfassen die Überwachung von Wassersystemen, die Messung des Tankstands, die Überwachung des Gerätestatus und individuelle Umweltsensorik.

OEM-Geräte und eingebettete Systeme

Seine kleine Leiterplattengröße und die Schraubklemmen machen den R4IVB02 nützlich für benutzerdefinierte elektronische Geräte, kompakte Steuerschränke und eingebettete Datenerfassungssysteme, die zwei Analog-Eingangskanäle erfordern.

8. Warum den Eletechsup R4IVB02 wählen?

Der R4IVB02 kombiniert zwei Analog-Eingangskanäle, einen 12-Bit-ADC, RS485-Kommunikation und Modbus-RTU-Unterstützung in einem kompakten, kostengünstigen Design.

Zu seinen Hauptvorteilen gehören:

  • Zweikanalige Erfassung für kompatible industrielle Signale.

  • Strom-Eingangsversionen für 0–20-mA- und 4–20-mA-Transmitter.

  • Separate Spannungs-Eingangskonfigurationen für 0–5-V- und 0–10-V-Signale.

  • Mehrere Versorgungsspannungsoptionen.

  • Schraubklemmenanschlüsse für eine praktische Installation.

  • Öffentliche GitHub-Referenzen für Home Assistant und Python-basierte Integrationen.

  • Eignung für eingebettete Überwachung und OEM-Anwendungen.

Vor dem Kauf sollten Ingenieure die genaue Variante, Versorgungsspannung, Sensorverkabelung, Eingangsbereich, Registerzuordnung, Genauigkeit und etwaige Anforderungen an die galvanische Trennung bestätigen.

Fazit

Der Eletechsup R4IVB02 ist ein kompaktes, zweikanaliges Analog-Erfassungsmodul, das für die Strom- und Spannungsmessung in industriellen Überwachungs-, eingebetteten Steuerungs- und Fern-Datenerfassungsanwendungen entwickelt wurde.

Seine 4–20-mA-Strom-Eingangsversion ist besonders nützlich für kompatible industrielle Transmitter, während RS485 und Modbus RTU das Modul für SPS, Computer und softwarebasierte Überwachungssysteme zugänglich machen.

Das öffentliche GitHub-Projekt ha-modbus-manager bietet eine praktische Referenz für die Integration der Strom-Eingangsversion in Home Assistant. Python-Modbus-Bibliotheken bieten einen weiteren Weg für Entwickler, die benutzerdefinierte Mess- und Datenaufzeichnungsanwendungen erstellen.

Für Ingenieure, die eine wirtschaftliche zweikanalige Analog-Eingangsschnittstelle suchen, bietet der R4IVB02 eine kompakte Lösung zur Überbrückung industrieller Sensoren und softwarebasierter Überwachungssysteme.

Offizielle Produktinformationen: Eletechsup R4IVB02

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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