Realizzazioni · Scheda THOR B
Cinque modi di comunicare.
Una sola scheda.
THOR B mette d’accordo un impianto già cablato e la rete: RS-485, I2C e SPI verso il campo, Wi-Fi e LoRa verso il resto del mondo. Ogni bus ha la sua alimentazione e il suo isolamento, l’orologio di bordo sopravvive alla mancanza di corrente e la memoria si legge anche a scheda spenta. Tutto in 86 × 99 mm, con dodici morsettiere a vite e una sola tensione di alimentazione.
Revisione 00 · aprile 2026. Scheda di comunicazione per macchine e impianti esistenti, sviluppata e documentata da NetSpeak.
Il contesto
Il campo parla una lingua.
La rete ne parla un’altra.
In un impianto che ha già qualche anno i dati ci sono già: un contatore su RS-485, una scheda su I2C, un display o un convertitore su SPI. Quello che manca è il punto in cui questi segnali diventano rete — senza rifare il cablaggio, senza sostituire la macchina e senza mettere un PC in produzione.
THOR B nasce per stare esattamente lì. Da una parte i tre bus di campo, attestati su morsettiere a vite; dall’altra il Wi-Fi dell’ESP32-S3 e il modulo LoRa, che porta i dati dove il cavo non arriva. In mezzo, quello che serve perché la scheda lavori da sola: orologio, memoria permanente, buffer per ingressi e uscite.
Due scelte hanno guidato il progetto. La prima: ogni bus di campo ha il proprio dominio di alimentazione e il proprio isolamento, così la massa disturbata di un quadro o un cavo lungo non entrano nell’elettronica di misura. La seconda: tutto ciò che tiene in vita la scheda sta sulla scheda, non in un server, in un cloud o in un’app.
Le interfacce
Tre modi per uscire dal campo,
due per arrivare in rete
Non un convertitore per ogni protocollo, ma una scheda che li tiene insieme e li fa convivere: quello che arriva da un contatore può partire in LoRa, finire in un database via Wi-Fi o essere riletto da un PLC sullo stesso RS-485.
ESP32-S3
Il modulo ESP32-S3-WROOM-1-N4 è il cuore della scheda: rete Wi-Fi, USB nativa e 4 MB di flash per il firmware. La scheda si presenta in rete come un nodo qualsiasi — pagina di configurazione, connessione TCP o MQTT, aggiornamento da remoto.
Fino a 10 km in aria
Il modulo E22-400T30D porta i dati dove non c’è Wi-Fi, cavo o copertura cellulare: nessun router, nessuna SIM, nessun abbonamento. È la via per un pozzo, una cabina in campagna o un serbatoio a qualche chilometro dall’ufficio.
RS-485
Il bus industriale che spesso è già installato: contatori, inverter, centraline, PLC. THOR B si attesta su A, B e GND, con alimentazione separata e linea di enable dedicata, senza toccare il resto della rete.
I2C isolato
Sensori e memorie a due fili portati fuori dalla scheda su un bus isolato galvanicamente, con pull-up da 4,7 kΩ a 3,3 V e alimentazione propria: SDA, SCL, V I2C ed EN I2C arrivano in morsettiera.
SPI isolata
Per i dispositivi che hanno bisogno di velocità: MOSI, MISO, SCL, CS su bus isolato, con alimentazione e enable separati. Il bus non condivide la massa con il controllore.
4 ingressi, 4 uscite
Quattro ingressi ON/OFF per allarmi, galleggianti e fotocellule, quattro uscite in grado di pilotare relè e contattori esterni. I segnali passano da buffer dedicati, non direttamente dal microcontrollore.
La scelta che conta
L’isolamento non è un dettaglio da scheda tecnica
In campo i problemi arrivano dai cavi: masse a potenziali diversi, carichi induttivi che commutano, disturbi di modo comune su linee lunghe, scariche. Un bus collegato direttamente al microcontrollore porta dentro tutto questo — e quando va male non si perde una lettura, si perde la scheda.
Per questo I2C e SPI sono isolati galvanicamente e hanno un’alimentazione propria, mentre l’RS-485 ha alimentazione separata e linea di enable dedicata. In pratica: puoi collegare THOR B al quadro di una macchina senza trascinare la sua massa nell’elettronica di misura, e un corto sul bus di campo non spegne né il controllore né la radio.
La scheda si alimenta a 5 V da un’unica sorgente; l’inversione di polarità è gestita da un’interfaccia a MOSFET, che accende un LED rosso e tiene la scheda spenta invece di bruciarla.
Attenzione all’alimentatore. THOR B non ha una protezione da sovratensione: va alimentata a 5 V ±5% e non oltre. Un alimentatore da 12 V o un picco sulla linea danneggiano la scheda.
Schema a blocchi
Che cosa c’è dentro
I tre bus di campo da una parte, il controllore al centro con orologio, memoria e buffer, la radio e l’alimentazione dall’altra. Le linee tratteggiate delimitano i domini isolati.
Domini di campo · alimentazione separata
Controllore
Verso la rete
- bus di campo isolati
- controllore e periferiche interne
- radio e alimentazione
Le morsettiere
Dodici connettori a vite da 5,08 mm sul bordo scheda. Ogni gruppo porta con sé la propria alimentazione e la propria linea di enable, così un bus può essere spento senza togliere corrente al resto.
| Gruppo | Segnali | Note |
|---|---|---|
| Alimentazione | 5V · GND | 5 V ±5%, 2 A max, inversione protetta |
| Ingressi | IN1 · IN2 · IN3 · IN4 · COM | contatti ON/OFF: allarmi, fotocellule, galleggianti |
| Uscite | EN1 · EN2 · EN3 · EN4 · GND | sink 0,5 A per relè e contattori esterni |
| I2C esterna | V I2C · SDA · SCL · EN I2C | bus isolato, pull-up 4,7 kΩ a 3,3 V |
| SPI esterna | V SPI · MOSI · MISO · SCL · CS · EN SPI · GND SPI | bus isolato, alimentazione separata |
| RS-485 | V485 · A · B · GND · EN485 | alimentazione separata, linea di enable |
| Programmazione | JP2: DTR · RXD0 · TXD0 · RTS · GND JP3: 3V3 · D− · D+ · GND JP1: 6 pin per la EEPROM | JP2 con pulsanti CN1/CN2; JP3 è la USB; JP1 legge la memoria a scheda spenta |
Tempo e memoria
L’ora giusta anche quando manca la corrente
Un dato senza ora è un dato inutile. Sulla scheda c’è un BQ32000DR, orologio di tempo reale collegato al bus I2C interno (SDA sul pin 24, SCL sul pin 25, pull-up da 4,7 kΩ a 3,3 V) e affiancato da un supercap da 1 F.
Il condensatore tiene in vita l’orologio quando l’alimentazione di scheda manca. L’autonomia è di 10 giorni, quanto basta a coprire un’interruzione di rete, un fermo impianto o il tempo di una manutenzione. Alla riaccensione la data e l’ora sono ancora quelle giuste, senza batterie da sostituire e senza un orario da richiedere alla rete. Le misure conservano il loro riferimento temporale anche dopo un’interruzione.
Accanto all’orologio c’è una EEPROM per i dati permanenti — matricola, configurazione, contatori — raggiungibile dal connettore esterno JP1. È una scelta poco comune e molto pratica: la memoria si legge anche a scheda spenta, senza alimentare nulla, con un programmatore o un banco di collaudo.
Ingressi e uscite
Quattro segnali in ingresso, quattro comandi in uscita
Il collegamento al mondo fisico non passa dai pin del microcontrollore: c’è uno stadio di buffer in mezzo, ed è quello che rende la scheda utilizzabile in un quadro elettrico.
4 canali ON/OFF
Contatti puliti, con un comune dedicato: allarmi, fotocellule, galleggianti, finecorsa, pulsanti. Lo stato viene letto dal firmware e può essere riportato in rete, registrato o usato come condizione per un’uscita.
4 canali, 0,5 A di sink
Pilotate da un ULN2003A, comandano relè, contattori o elettrovalvole montati fuori dalla scheda. Il carico resta nel quadro, dove deve stare: THOR B dà il comando, non la potenza.
Enable per ogni bus
Ogni interfaccia ha la sua linea di abilitazione in morsettiera (EN I2C, EN SPI, EN485): un bus che non serve può restare spento, e un dispositivo che va riavviato può essere isolato senza togliere alimentazione alla scheda.
Scheda tecnica
I numeri della THOR B
Quello che è già definito nella revisione 00 del documento di progetto. Peso e corrente massima effettiva sono ancora da misurare e sono indicati come TBD.
| Dimensioni | 86 × 99 mm, morsettiere sul bordo scheda |
|---|---|
| Peso | TBD |
| Alimentazione | 5 V ±5%, corrente massima 2 A (TBD) |
| Protezioni | inversione di polarità tramite interfaccia a MOSFET; nessuna protezione da sovratensione |
| Controllore | ESP32-S3-WROOM-1-N4, Wi-Fi 2,4 GHz, 4 MB di flash |
| Radio | LoRa E22-400T30D, portata dichiarata fino a 10 km in aria |
| Orologio | BQ32000DR su I2C, riserva con supercap da 1 F, autonomia 10 giorni senza alimentazione |
| Memoria | EEPROM per dati permanenti, leggibile dall’esterno su JP1 |
| Bus di campo | RS-485, I2C isolato, SPI isolata, ciascuno con alimentazione propria |
| Ingressi | 4 canali ON/OFF con comune |
| Uscite | 4 canali, 0,5 A di sink, driver ULN2003A |
| Connettori | 12 morsettiere a vite passo 5,08 mm; JP1, JP2, JP3 interni |
| Programmazione | JP2 (DTR, RXD0, TXD0, RTS, GND), pulsanti CN1/CN2, USB su JP3 |
Dove serve
Quattro modi in cui una scheda così si ripaga
Telemetria dove non c’è rete
Un pozzo, un serbatoio, una cabina in campagna: il dato parte in LoRa verso un punto servito dalla rete, senza SIM e senza abbonamento. La scheda resta alimentata a 5 V e continua a funzionare anche se il collegamento cade.
Retrofit di macchine esistenti
Un contatore o un inverter già collegati in RS-485 diventano un servizio in rete senza sostituire la macchina e senza aggiungere un gateway industriale. Il cablaggio esistente resta dov’è.
Concentratore di allarmi
Quattro ingressi per fotocellule, galleggianti e contatti di sicurezza, quattro uscite per relè e segnalazioni: THOR B raccoglie gli stati sul campo e li porta in un unico punto, con l’ora di ciascun evento.
Ponte fra due mondi
Da una parte il bus di campo, dall’altra la radio o il Wi-Fi: la scheda traduce fra protocolli diversi senza un PC acceso. Un PLC può leggere un sensore LoRa, e un sensore I2C può finire in un database.
Stato del progetto
Che cosa è definito e che cosa manca
La THOR B è alla revisione 00 (aprile 2026): lo schema, il layout e la distinta sono definiti, la scheda è documentata funzione per funzione. Alcuni valori non sono ancora stati misurati sul prototipo e nel documento compaiono come TBD.
- Dimensioni e connettori: definiti.
- Alimentazione 5 V e protezione dall’inversione: definite.
- Bus di campo, isolamento e linee di enable: definiti.
- RTC con supercap (10 giorni di autonomia) ed EEPROM con lettura esterna: definiti.
- Peso e corrente massima assorbita: da misurare (TBD).
Domande frequenti
Le obiezioni che sentiamo più spesso
Serve una rete, una SIM o un abbonamento?
Per la parte LoRa no: due moduli THOR B si parlano direttamente, senza infrastruttura e senza costi ricorrenti. Il Wi-Fi serve solo se vuoi portare i dati su una rete locale o su internet; l’RS-485 funziona con il cavo che hai già.
Posso collegarla a un PLC o a un contatore che ho già?
Sì. L’RS-485 si attesta su A, B e GND, con alimentazione separata: è il caso tipico dei contatori di energia, degli inverter e delle centraline di impianto. Se il dispositivo usa I2C o SPI, ci sono i bus esterni isolati con la loro alimentazione.
Che portata ha davvero il LoRa?
Il dato di progetto è fino a 10 km in aria. In campo la portata dipende da antenna, altezza, ostacoli e rumore: in linea di vista e con antenne decenti si arriva vicino al massimo, dentro un edificio o in una valle molto meno. Per questo la scheda ha anche Wi-Fi e RS-485.
I bus sono isolati?
I2C e SPI sono isolati galvanicamente, con alimentazione propria; l’RS-485 ha alimentazione separata e linea di enable. Ingressi e uscite passano da buffer dedicati. È la differenza fra una scheda da banco e una scheda che sta in un quadro.
Che alimentatore serve?
5 V con almeno 2 A disponibili, stabilizzati. L’inversione di polarità è protetta, la sovratensione no: non alimentare la scheda a 12 V e non collegarla a un alimentatore che può superare 5 V + 5%.
Parliamone
Hai una macchina che parla RS-485
e vorresti vederla in rete?
Raccontaci che cosa devi collegare, a che distanza e con che alimentazione. Possiamo partire dalla scheda così com’è o adattare connettori, ingressi e firmware al tuo impianto.
Realizzazione NetSpeak · progettazione hardware, firmware e software.