Das kleine Funkmodul bindet Raspberry Pi oder Arduino an das Internet über Mobilfunk an. Das erhöht die Reichweite der Kommunikation von einigen Metern auf Kilometer.

Das kleine Funkmodul bindet Raspberry Pi oder Arduino an das Internet über Mobilfunk an. Das erhöht die Reichweite der Kommunikation von einigen Metern auf Kilometer.RS Components

Bluetooth und Wlan bieten relativ hohe Datenübertragungsraten, haben jedoch Einschränkungen in Sachen Distanz – der Arbeitsradius beträgt nur einige Meter bis zu einigen Dutzend Metern. Funkdienste hingegen sind ideal für Projekte mit geringem Datenaufkommen und ermöglichen einen größeren Aktionsradius, der über mehrere Straßen, Stadtteile oder auch über Landesgrenzen hinweg reichen kann.

Deswegen hat das US-amerikanische Unternehmen Sparqee eine Entwicklungsplatine für Funkdienste herausgebracht, mit der Entwickler ihre Projekte an internationale Funkdienste anbinden können. Das Funkmodul Cellv1.0 wurde im August über die Crowdfunding-Plattform Kickstarter realisiert. Es ermöglicht Arduino- oder Raspberry-Pi-Projekten Internetverbindung über Funk. Mit 36 mal 42 mal 7 mm ist das Modul klein und preiswert. Es verwendet die 2G- oder 3G-Technik. International kommt meist 3G zum Einsatz. Das Modul schaltet nur auf 2G-Technik, wo keine 3G-Verbindung verfügbar ist. Zur Kommunikation wird eine SIM-Karte gebraucht. Es lassen sich alle SIM-Karten verwenden, die sonst in Mobiltelefonen ihren Dienst verrichten – auch Prepaid-Karten. Über die eigene Webseite bietet das Unternehmen aber auch preiswerte SIM-Karten an, die fast auf der ganzen Welt verfügbar sind.

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RS Components

Mehr Reichweite, mehr Möglichkeiten

Aufgrund der Einschränkungen in Sachen Bandbreite im Vergleich zu Wlan oder Bluetooth eignet sich Funk besonders für Projekte mit vielen Sensoren, die nur wenige Daten über das Internet verschicken. In Verbindung mit Entwicklungsplatinen, wie dem Raspberry Pi oder dem Arduino, lassen sich einfache Anwendungen entwickeln, zum Beispiel Fernsteuerungen für Türen, Beleuchtungen oder Klimaanlagen; oder die Einrichtung eines Alarms in einem entlegenen Büro. Es wäre auch denkbar, eine Fahrzeugverfolgung zu entwickeln, mit der Autobesitzer den Standort ihres Wagens auf ihrem Smartphone oder Computer abrufen können.

Für die Datenkommunikation wird ein Datenserver gebraucht, den der Entwickler entweder selbst aufsetzt oder auf den kostenlosen Server von Seqee zurückgreift.

Für die Datenkommunikation wird ein Datenserver gebraucht, den der Entwickler entweder selbst aufsetzt oder auf den kostenlosen Server von Seqee zurückgreift.RS Components

Durch die größere Reichweite im Vergleich zu Wlan oder Bluetooth sind aber auch ambitioniertere Projekte möglich. Etwa die Entwicklung eines kleinen, solargetriebenen Helikopters, der über die Stadt fliegt und Luftaufnahmen macht; oder der Einsatz remoter Sensorennetzwerke als Frühwarnsystem. So könnten zum Beispiel Brückenschwingungen ein Indikator für Überlastungen sein, Hitzeflimmern in Wäldern vor Feuern warnen, und das Niveau des Meeresspiegels vor der Küste vor Überflutungen oder Tsunamis warnen.

Technik im Detail

CELLv1.0: Spezifikationen

Zu den elektrischen Spezifikationen des CELLv1.0-Funkmoduls zählen:

  • Eingangsspannung 3,7 bis 5 V, Stromversorgung über USB oder Stiftleisten
  • Stromaufnahme unter 5 mA im Standby, unter 75 mA (Durchschnitt ohne Dienst), unter 500 mA (Durchschnitt) mit einem Maximum von 2,3 A
  • WCDMA/HSDPA 2100/1900/900 MHz, für 384 kbit/s oder DL 3,6 Mbit/s HSDPA; GSM/GPRS/EDGE 850/900/1.800/1.900 MHz
  • serielle Schnittstelle (UART, Spannung 3,3 V oder 5 V)
  • USB-2.0-Schnittstelle (Stromversorgung, USART, Modem).
  • Es stehen Treiber für Windows, Linux und Android zur Verfügung
  • Das Funkmodul ist exklusiv über RS Components verfügbar

Funkeinsatz einfach gemacht

Da Entwickler bei der Einbindung der Funktechnik einige Stolperfallen überwinden müssen, unterstützt das Unternehmen dabei die Daten von einem Gerät abzurufen. Da die Funkverbindung des Funkmoduls über das Internet läuft, müssen Datenserver eingerichtet werden. Entwickler können dazu ihre eigenen Server einrichten. SparqEE bietet aber auch frei verfügbare Server über eine standardmäßige Restful-Implementierung an. Rest ist ein Programmierparadigma für Webanwendungen. Dies ermöglicht es Benutzern, einfach Daten von einem Gerät über die Cloud abzurufen und dann an einen Computer, ein Smartphone oder ein beliebiges internetfähiges Gerät weiterzuleiten. Teil des Lieferumfangs des Funkmoduls sind auch Open-Source-Entwicklungshilfen wie Code, Schaltpläne, Leiterplatten-Dateien mit Eagle- und Designspark-PCB-Formate, Designdateien, Beispiele, Bilder und andere nützliche Elemente neben Platinen, Antennen und Netzkabeln. Das Unternehmen betriebt auf seiner Website auch ein Entwicklerprojekten gewidmetes Forum.

Zum Funkmodul dazu gehören USB-Ladekabel und Antenne.

Zum Funkmodul dazu gehören USB-Ladekabel und Antenne.RS Components

Als es über Kickstarter ins Leben gerufen wurde, bestand das Funkmodul aus einem zweiteiligen Design mit einer Funk- und einer Breakout/Jumper- Platine. Das neue Design braucht nur eine Platine. Es verwendet nun ein USB-Kabel zur Stromversorgung und sogenannte Shields. Dabei handelt es sich um Erweiterungen für das Arduino Board oder den Raspberry Pi, die einfach auf der Leiterplatte eingesteckt werden. Die verschiedenen Shields folgen der gleichen Philosophie wie das Original-Board: Sie sind leicht zu montieren und preisgünstig. Für das Ein-Platinen-Design sind grundsätzlich nur vier Verbindungskabel nötig: TX, RX, Erde (GND) und Spannungsreferenz (Vref), was die Verwendung eines 3,3- oder 5-V-Systems erlaubt.