Když je v jedné lokalitě umístěno více ethernetových zařízení se samostatnými zdroji, je zapotřebí mnoho zásuvek, rozdvojek, špatně se to zálohuje a je to značně nepřehledné. Pokud však tato zařízení umožňují napájení pomocí PoE, je řešením použít multi-injektor PoE. Sice se vyskytují již switche, které mají přímo PoE implementované, ale tyto switche jsou poměrně drahé a navíc používají sice standartizovanou, nicméně u nás méně používanou normu 802.3af. U 1000Base-T jsou pro přenos datového signálu využity všechny 4 páry, a zde je použití "fantomového" napájení dle 802.3af nutností. Ovšem pro 10Base-T a 100Base-T jsou pro datový přenos využity pouze 2 páry. Pro napájení je tedy možné využít volných párů 4,5 a 7,8. Pro odlišení od 802.3af se zde používá termín "Pasivní PoE". U mnoha zařízení je tento způsob napájení podporován přímo výrobci a dokonce i u zařízení, které PoE nepoužívají (ethernetové karty, switche bez PoE....) by měli být volné páry ošetřeny tak, že nedojde ani k poškození zařízení, ani zkratování zdroje při připojení kabelu s PoE (volné vodiče jsou většinou uzemněny přes odpory).
Před časem jsem byl postaven před problém, jak co nejrychleji a nejjednodušeji vyřešit PoE napájení více bezdrátových routerů v jedné lokalitě. Úplně první varianta spočívala v tom, že jsem použil levný 16-portový 19" switch Edimax (za cenu cca 800,- Kč jsem měl skříňku + 16-portový blok RJ-45 konektorů, proto jsem elektroniku toho switche bez lítosti vykuchal). Veškeré napájecí vodiče jsem přes samostatné vypinače vyvedl na společné svorky na čelním panelu. Bylo to dost drátování, tento první PoE injektor na jedné lokalitě však využíváme dodnes.
Postupem času se na trhu objevili už hotové 8-portové multi-injektory, bohužel bez možnosti samostatného ovládání a skříně - pouze jako modul osazeného plošného spoje. A protože konektory RJ-45 jsou osazeny s vývody na opačné straně plošného spoje, je i vestavba do nějaké skřínky obtížná - zadni konektory pak nejsou přímo dostupné. Optimální je však použití tohoto injektoru v případě, kdy se do jedné 19" skříně vestaví najednou tento injektor i router Mikrotik - například RB932. Pak se strana s vnitřními konektory propojí s RB a druhá strana (PoE) pak vestaví do čelního panelu. Stále však zde není možnost spínání jednotlivých výstupů.
Proto jsem se rozhodl vyrobit si tyto injektory vlastní, dle svých představ, navíc s možností dálkového ovládání a kaskádového řazení. Největším problémem bylo sehnat konektorové bloky 2x8 RJ-45, ale i to se nakonec podařilo u firmy (doplním dodatečně, musím dohledat). Nebyl zrovna laciný, při odběru 15ks přišel každý na více než 400,- a navíc byla dost dlouhá dodací lhůta. Při návrhu jsem zohlednil požadavky na paralelní ovládání (výstupy z GSM-relé SP6 od firmy SEA), i sériové řízení pomocí I2C a RS232. Plošný spoj se mi podařilo pro všechny tyto varianty navrhnout univerzálně a v Semachu si nechal vyrobit první sérii 20ks. Jednotlivé varianty se liší pouze osazenými součástkami, ovšem zatím jsou hotové a funkční pouze varianty s paralelním ovládáním a varianta I2C. Původně jsem spíše preferoval variantu RS232, ale nyní jsem se rozhodl vše realizovat pomocí I2C a vývoj sériové varianty jsem zastavil. Pokud bych někdy v budoucnu potřeboval tento injektor ovládat z PC, asi bych se podíval na projekt i2c-tiny-usb.
Jako převodník I2C - paralel je použit klasický PCF8574T, na desce je osazen i switch pro adresaci této desky - ovšem použil jsem jen dva bity, nepředpokládám, že bych někde osazoval více, než 4 tyto injektory na jednu I2C sběrnici. A kdyby náhodou nastal takový požadavek, tak můžu použít 8574A místo 8574T, s jinou bázovou adresou a tak by na jedné sběrnici mohlo být až 8 těchto 8-portových injektorů.
Spínání napájecího napětí do jednotlivých portů je řešeno subminiaturními relátky Fujitsu FTR-B4, je využito klidových kontaktů (pro zajištění napájení není potřeba žádná inicializace, navíc stav "vypnuto" se vlastně používá jen pro restart zařízení). Relátka jsou buzena pomocí 8-mi násobného driveru ULN2803, který zajišťuje převod TTL na 12V a navíc obsahuje i ochrané diody proti zpětnému proudu naindukovanému v cívkách relé.
Jako řídící počítač těchto injektorů je plánován router Edimax BR6104KP, případně počítač mini2440. V obou běží linux, možnost připojení po ethernetu, vlastní webový server pro ovládání, RS232, I2C (u Edimaxu se musí RS232 a I2C "dobastlit", ale je to jednoduché). Mini2440 má navíc možnost připojení dotykového 3,5" nebo 7" displeje, je zde tedy možnost i lokálního ovládání - ovšem za mírně vyšší cenu než ten Edimax.
Schéma tohoto injektoru zde zveřejňuji bez detailního popisu, také návrh desky zde nezveřejňuji - celý injektor bude nabízen komerčně. Takže zde je pouze schéma varianty I2C.
Hotový injektor na obrázku vlevo, vpravo je pak router Edimax BR6104KP, který je zde použit jako řídící počítač pro sběrnici I2C. V tomto routeru běží OS linux včetně webového serveru, PHP a předkompilovaných utilit pro obsluhu I2C. Postup potřebných úprav je na těchto stránkách. Pro zjednodušení úprav při sériovém nasazení těchto routerů jsem si navrhl přídavnou desku, která obsahuje převodník 3,3V / RS232 a vyvedenou a ošetřenou sběrnici I2C. Je zde také osazen pomocný stabilizátor 3,3V pro případné napájení I2C perifierií. Tato deska se jen nasune na připravené pinové lišty na routeru.
Veškerá úprava routeru pak spočívá pouze v zaletování jedné pinové lišty 2x4 na pozici JP2, vyletování jedné LED (žlutá D15) a do uvolněného prostoru se zaletuje jedna pinová lišta 2x1.
Sběrnice I2C využívá celkem dva signály vyvedené z routeru Edimax. Tyto signály jsou původně využity pro ovládání LED-diod D15 a D16 (signalizace USB). Od diody D16 však vede spoj k nevyužitému pájecímu bodu (viz obrázek výše - jedna celá řada LED má všechny vývody zdvojené (zřejmě existuje i varianta tohoto routeru, která má LED diody osazené v úhlu 90st.). Proto stačí vyletovat jen jednu LED pro získání signálu SCL a signál SDA je pak přímo přístupný na tom volném pájecím bodu u diody D16. Nic však nebrání tomu vyletovat i tu D16 - je tam potom trošku více místa. Oba řídící vodiče jsou na té přídavné desce ošetřeny pomocí dvou odporů a diody.
Bázovou adresu každého injektoru je možné nastavit pomocí switche, jsou využity adresy 20h, 21h, 22h a 23h. Na jedné sběrnici I2C tak mohou být až čtyři tyto injektory. Pokud by někdo cítil potřebu jich použít víc, je možné připojit další čtyři injektory, které mají místo obvodu 8574T osazen obvod 8574A (varianta A tohoto obvodu používá jinou bázovou adresu). Pokud je použit image linuxu ze stránek sunspot.co.uk, jsou zde již připraveny programy pro obsluhu I2C, které je možné volat jak z příkazového řádku, tak i z webového rozhraní. Pro zjištění, zda (a kolik) je nějaké zařízení I2C připojeno a jakou má bázovou adresu slouží program i2cdetect. Pro obecné řízení periferií pak programy i2cset a i2cget. Je zde však i několik ukázkových programů přímo pro konkrétní periferie, mimo jiné i program pro přímé řízení PCF8574, který se může přímo použít pro ovládání injektoru. Webové rozhraní jsem zatím neřešil, pro nouzový restart zařízení připojeného do PoE stačí příkazový řádek. Pro větší komfort je však vytvoření webového rozhraní v plánu pro nejbližší období.. Už z toho důvodu, že celá sestava router + injektor může být autonomní, pro každý samostatný port se zadá IP adresa, kterou má router kontrolovat, a v případě nedostupnosti sám provede restart PoE napájení. Samozřejmě i tuto funkci lze napsat pomocí scriptu a spouštět cronem, ale každá změna hlídaných IP adres se pak musí měnit v tom scriptu....
Osmiportový nespínaný injektor, osmiportový spínaný injektor ve variantě paralel a i2c i přídavnou desku pro router Edimax je možné zakoupit u naší firmy Mikroservis v.o.s. Po dořešení zámečnické výroby bude nabízen i kompletní multiinjektor včetně řídícího počítače a zálohovaného zdroje s dobíjením akumulátoru v rackovém 19" 2U provedení.