Modularis

Der Markenname Modularis der Aevum Mechatronik GmbH bildet sich aus dem Wort Modul und den ersten Buchstaben aus Architektur für Regelungs- und Informationssysteme.

Das Logo besteht aus drei Waben, von denen zwei gefüllt und eine ungefüllt ist.

Idee hinter Modularis

Hinter dem Modularis-Standard steht das Ziel, mit einem Minimum an technischem Know-How schnell eine technische Funktion auf hohem Niveau zu realisieren.

Grundgedanke: "Kräfte bündeln - Standard schaffen"

Modularis ist als Marke der Firma Aevum Mechatronik GmbH nicht als geschlossenes System sondern als Automatisierungsstandard für den Prototypenbau oder für Anlagen in Kleinserie zu verstehen. Privatentwickler aber auch Firmen sind eingeladen, eigene Entwicklungen Modularis-kompatibel zu entwickeln und in eigenem Namen auch einzusetzen. Auch die eigenständige Vermarktung unter Nutzung des Markennamens Modularis ist möglich, so fern die Baugruppe durch die Firma Aevum Mechatronik geprüft und für die eigenen Qualitätsstandards entsprechend befunden werden konnte.

Lediglich Signalverarbeitungseinheiten - im Speziellen programmierbare Hardware - darf nicht auf eigene Faust in Umlauf gebracht werden, sondern muss durch die Aevum Mechatronik GmbH freigegeben werden.

Chancen der Idee

Neben der Erweiterung des Machbarkeitshorizonts für Jedermann bietet ein Standard wie Modularis auch die Möglichkeit zur Schonung der Umwelt. Falls ein System wie Modularis zum Standard für die Realisierung von Steuerungen wird, lässt sich Müll vermeiden, die Reparaturen machen wieder Sinn und die Wiederverwertbarkeit alter Steuergeräte als Austauschteile oder auch für Hobby- und Freizeitprojekte wäre gegeben.

Geschichte

Dr.-Ing. Mathias Bachmayer studierte Elektro- und Informationstechnik an der Technischen Universität München (TUM). Während seines Studiums realisierte er immer wieder Elektronikprojekte, beispielsweise die Steuerelektronik für eine Segelflugwinde mit Dieselmotor der AKAFlieg München, diverse Heizungssteuerungen, Steuergeräte für pneumatische Systeme, Robotersteuerungen usw.

Jedes Mal wurde die für programmierbare Aufgaben nötige elektronische Infrastruktur neu von Hand aufgebaut - was ca. einen Tag Arbeit bedeutete. Aus diesem Umstand entstanden die ersten Boards im Jahre 2004 - noch mit vielen Steckern ähnlich dem Konzept von XT-PC-Boards, um die Realisierungszeit eines Projektes deutlich zu reduzieren. Im Jahre 2005 entstand das erste Modularis-Board mit einer Pin-Belegung, die es erlaubte, mehrere Boards einfach mit einem Flachbandkabel zu vernetzen - der Grundstein war gelegt.

Die praxistauglichkeit der Module MOD010, MOD011, MOD012, MOD014 zeigte sich bereits bei der Entwicklung des Roboters, welcher im Studium von Herrn Dr. Bachmayer mechanisch, elektronisch und softwareseitig eigenverantwortlich entwickelt wurde.

Am Prüfstand LARS zur Promotion von Herrn Dr. Bachmayer kam Modularis zur Realisierung der Hubwerksservofunktionalität und Anbindung an die PC-basierte Steuerplattform erfolgreich zum Einsatz. Auch für die von Herrn Dr. Bachmayer während seiner Promotion geleistete Entwicklung der Steuerelektroniken für den humanoiden Laufroboter LOLA zeigten sich die Vorzüge von Modularis als eine flexibel konfigurierbare Testplattform.

Mit der Roboter-Schreibtischleuchte Robotzki wurde eine 5-achsige Kinematik mit Fernsteuerung und Memoryfunktionalität realisiert.

Baukastenprinzip und Systemtheorie

Sämtliche technischen Lösungen lassen sich in Funktionseinheiten gliedern, die oftmals durch entsprechende neue Zusammenstellung auch komplett andere Aufgaben erfüllen können. So kann beispielsweise aus Temperatursensor, programmierbarer Steuerungselektronik und Leistungselektronik zur Ansteuerung von Motoren oder Relais sowohl eine Kühlschranksteuerung aber ebenso auch eine Lüfter- oder Klimaanlagensteuerung realisiert werden.

Bezogen auf die Regelungstechnik gliedern sich die Funktionen in drei Grundtypen:

• Sensoren
• Signalverarbeitungseinheiten
• Aktoren

Auch Benutzerschnittstellen (MMS = Mensch Maschine Schnittstellen) lassen sich aus Aktoren (z.B. Displays) und Sensoren (z.B. Tasten) darstellen.

Sensoren

Sensoren wandeln sonstige physikalische Größen in eine elektrische Größe.

Signalverarbeitungseinheiten

Hierzu zählen Filter, Verstärker, Signalwandler und im Besonderen programmierbare Einheiten wie Mikrocontrollermodule.

Aktoren

Hierzu zählen Motoren, Heizelemente, Energiewandler, LEDs, Leistungsschalter und auch Displays.

Das System hinter den Modul-Bezeichnungen

Die Systematik

Die MODs

Ein Modul mit der Bezeichnung MOD_XXX besitzt mindestens einen sechspoligen Modularis-Bus-Steckverbinder

• MOD_XX0: Sind Module mit Controller, meist durch den Benutzer programmierbar sowie Spezialfunktionen onboard
• MOD_XX1: Eingabegeräte wie Taster, Potentiometer, Touchpanels, ...
• MOD_XX2: MMS-Geräte, wie z.B. Displays
• MOD_XX3: Signalübertragungsgeräte, wie z.B. galvanische Trennungen
• MOD_XX4: Leistunssteller, wie Motortreiber und Schaltelemente
• MOD_XX5: Gateways und Kommunikations-Bridges
• MOD_XX6: Analoge Signalverarbeitung mit I2C-Busschnittstelle
• MOD_XX7: FPGA Controllerboards
• MOD_XX8: Leistungs-LED Module
• MOD_XX9: Energiemanagement und -harvestmodule

Analoge Erweiterungen

• AS01L: Lichtsensormodul
• AS01T: Temperatursensormodul
• ASO2: RGB-Farblichtsensormodul
• AS03: Mikrofonsensor
• AS04O: Omnidirektionaler Halleffektschalter
• AS04U: Unidirektionaler Hallefektschalter
• AS05: Tastermodul mit Statusled
• AS06: Adapter zum Lötanschluss für bis zu 6 analoge Signale

Digitale Erweiterungen

• DE01: CAN-Interface
• DE02: USB-Interface

Die existierenden Module

• MOD_000: Mini-Controllermodul ohne eigenen Spannungsregler
• MOD_002: LCD-Modul (passend für Displays mit HD44780 bzw. KS0066 Controller)
• MOD_003: Galvanische Trennung I2C
• MOD_010: Controllerboard: Atmega168, SF: Step up und down Wandler (Engergyharvesting)
• MOD_011: Tasten, Potentiometer und LEDs
• MOD_012: I2C-Display Grafik-Modul
• MOD_013: Galvanisch getrenntes I/O-Modul
• MOD_014: Motortreibermodul
• MOD_015: Modberry - Bridge von Modularis zu Raspberry Pi
• MOD_016: Winkelsensormodul auf Hall-Sensorbasis
• MOD_018: LED-Lichteffektmodul "Zeuss"
• MOD_020: Controllerboard: Atmega168, SF: 1MBit EEprom, USB-Schnittstelle, 2 Lichtsensoren, Schaltregler, 2 Leistungstransistoren (2 Ampere)
• MOD_030: Controllerboard: Atmega168, SF: XBee-Sockel, Stecker für Akkuanschluss, 4 Leistungstransistoren (2 Ampere)
• MOD_040: Controllerboard: Atmega328, SF: Aufnahmen für Flyport, XBee, AD, DE, POW, ISPSLIM

Weblinks

• www.modularis.de

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