Industriële Raspberry Pi: Verleden, heden en toekomst

Toen de Raspberry Pi in 2012 werd gelanceerd lag de focus ervan op het verstrekken van de tools die nodig zijn om innovatieve oplossingen te maken. De eerste generatie Raspberry Pi maakte een betaalbaar platform om de basisprincipes van het coderen te leren. Deze eerste apparaten waren deels bedoeld om de toegang tot hardware en codeerkennis te democratiseren. In de jaren die volgden, slaagden ze in hun missie. Raspberry Pi-ontwikkelborden boden het platform voor tal van spannende creaties.

Met de komst van de Raspberry Pi Compute Module, welke niet groter was dan de palm van je hand, kwam een schat aan nieuwe toepassingsmogelijkheden beschikbaar voor dit platform. Ontwikkelaars op alle niveaus van de technologie gebruiken Raspberry Pi op manieren waaraan in de beginjaren nooit is gedacht.
   

De makers

De eerste single-board Raspberry Pi-computers inspireerden talloze makers in garages, kelders en klaslokalen over de hele wereld om nieuwe manieren te zoeken om hun ideeën uit te voeren en te automatiseren.
 
De gepassioneerde online Raspberry Pi community bood een platform waarop mensen inspiratie konden delen en elkaar konden helpen om hun eigen projecten te ontwikkelen. Deze community werd al snel een groep van gelijkgestemde bouwers die door elkaar geïnspireerde ideeën, code en zelfstudiemateriaal uitwisselden. Deze uitwisseling vormde de inspiratiebron voor productontwikkelingen van Raspberry Pi.
 
Een van de talloze voorbeelden van fascinerende creaties met de Raspberry Pi, is onder andere de RetroPie emulatiesoftware waarmee je retro-videogames kunt afspelen op een Raspberry Pi. Een ander is de Magic Mirror waarmee je zaken zoals de weersverwachting en e-mail kunt tonen. Veel van deze projecten hebben tevens potentie voor commerciële toepassing.
 
Een aantal van deze thuisprojecten werden hits op social media. Er verschenen publicaties om de mogelijkheden onder de aandacht te brengen. Naarmate de innovatie voortduurde, verschenen er al snel commerciële producten met Raspberry Pi op de markt. Toch behield de Raspberry Pi het imago van een uitsluitend recreatief en educatieve computer, in plaats van een hulpmiddel voor commerciële, laat staan industriële toepassingen.

Snelle prototyping op Pi slaat een brug naar de industrie

De eerste concepten voor een industriële Raspberry Pi-oplossing vloeiden voort uit makers en studenten die de Pi SOC gebruikten. Ze zagen het gemak en de snelheid waarmee ze automatiserings-, besturings- en IoT-projecten konden prototypen en testen. Het was dan ook niet meer dan logisch dat productontwikkelaars en ontwerpers manieren gingen ontwikkelen om deze tools ook te gebruiken voor professionele doeleinden.
 
Het prototypen van eindoplossingen op een goedkope computer verlaagde de instapkosten van de oplossing en het ontwerp enorm ten opzichte van die van traditionele desktop-pc's of industriële systemen. Slimme thuistoepassingen groeiden uit tot slimme gebouwtoepassingen. IoT-sensoren voor in huis evolueerden tot IoT sensoren voor industriële gegevensverzameling.
 
De ultra-efficiënte innovatie-engine van de Raspberry Pi-community, ontwikkelde ideeën en crowdsourced oplossingen met een snelheid die in de industrie onbekend waren. Bovendien leidde de explosie van het IIoT (Industrial Internet of Things) ertoe dat solution providers op zoek gingen naar kleinere computeroplossingen die gemakkelijk in apparatuur geïntegreerd konden worden. Van gebouwautomatisering en smart factory-toepassingen tot digital signage en PLC-implementaties: de Raspberry Pi voldeed steeds vaker aan de eisen op het gebied van functionaliteit. Volgens Raspberry Pi CEO Eben Upton gebruikte in 2020 meer dan de helft van de Raspberry Pi-eindgebruikers deze computers voor commerciële en industriële toepassingen.
 

De Raspberry Pi Compute Module

Op 7 april 2014, kondigde James Adams, COO & Hardware Lead van Pi Trading de eerste
Raspberry Pi Compute Module (CM) aan via hun blog.

“We zijn klaar om iets heel bijzonders te onthullen, dit keer gericht op zakelijke en industriële gebruikers.”
~James Adams, COO & Hardware Lead of Pi Trading

Het nieuwe platform had de “pit” van de Raspberry Pi, geïntegreerd in een kaart die zo klein was dat deze in een standaard DDR2 SODIMM-slot paste. De Compute Module, die opvallend veel leek op een RAM-geheugenstick, was bedoeld om te worden geïntegreerd in PCB’s (Printed Circuit Boards), vaak carrier boards of printplaten genoemd.
 
De release van de Raspberry Pi Compute Module was misschien wel het omslagpunt voor industriële Raspberry Pi-aangedreven apparaten. Door een Raspberry Pi te integreren in toepassingsspecifieke carrier boards waren ontwerpers vrij in hun keuze voor formaat en I/O en konden tegemoet komen aan specifieke zakelijke, of industriële behoeften.

De industriële Raspberry Pi komt en doet het goed

In 2020 bracht Raspberry Pi de vierde generatie van zijn Compute Module op de markt. De CM4 biedt veel indrukwekkende verbetereingen, waaronder een Broadcom BCM2711 quad-core Cortex-A72 (ARM v8) 64-bits SoC @ 1.5GHz processor, OpenGL ES 3.0 videokaart en uitgebreide geheugenopties. Het formaat, nog steeds ontworpen met het oog op embedded toepassingen, veranderde van de oorspronkelijke DDR2 SODIMM connector in een 2x 100-pins, high-density elektrische interfaceconnector.
 
De CM4 is voorzien van componenten met een langere lifecycle, levert betere prestaties en een gemakkelijk te integreren vormfactor. Dit alles bood nieuwe mogelijkheden voor echte industriële Raspberry Pi-oplossingen. Wat nog ontbrak, was de mogelijkheid voor industriële gebruikers om een vooraf gebouwd platform te identificeren, te configureren en hier vervolgens op te standaardiseren. Deze mogelijkheid zou hen het vertrouwen geven dat oplossingen ook op grote schaal gebouwd konden worden.
 
Tegenwoordig bieden fabrikanten en solution providers een reeks van deze industriële Raspberry Pi-apparaten aan. Ze variëren sterk in de beoogde toepassing, mogelijkheden en kwaliteit, maar ze hebben allemaal het doel Raspberry Pi op een schaalbare, betrouwbare en rendabele manier in de industriële markt te introduceren.

Industriële Raspberry Pi-pc's uit de Factor 200-serie

Een voorbeeld van deze nieuwe generatie industriële Raspberry Pi-apparaten is de Factor 200-serie van OnLogic. De Factor 201 en 202 integreren een industrieel carrier board voor de CM4 in een op maat gemaakte, fanless industriële behuizing. De Factor 202 heeft aanvullende digitale input en output (DIO) en analoge input, voor de benodigde apparaatcommunicatie en -signalering. De Factor 200-serie heeft de weg gebaand voor Raspberry Pi in de industriële ruimte. Dit wordt gezien door ontwikkelaars die zoeken naar een schaalbare, op ARM gebaseerde oplossing.
 
Als je zelf een industriële Raspberry Pi-oplossing wilt zien, kun je op Electronica 2022 in München, Duitsland, de Factor 200-serie van OnLogic bewonderen. De beurs vindt plaats van 15 tot 18 november. Je vindt OnLogic in de ISMOsys-stand, in hal C2, stand 158.