Grüße an die Mikrocontroller.net Community,
ich wollte meinen Post in zwei Abschnitte unterteilen um das ganze etwas
Übersichtlicher zu machen. Als erstes, was genau meine Frage ist und als
zweites etwas zu meiner Person.
1. Ich bin aktuell dabei ein System aufzubauen was aus zwei Controller
Platinen [Atmega328-au] besteht. Hierbei wird via 433Mhz Funk vom einen
Modul gesendet und vom anderen empfangen, also unidirektional. Der
prototyp läuft bereits mit diesen Modulen
http://www.ebay.de/itm/433-Mhz-RF-Sender-Empfanger-Receiver-Module-Arduino-Wireless-Transmitter-3235-/221652085232?pt=LH_DefaultDomain_77&hash=item339b7e69f0.
Mein Vorhaben ist es jetzt zu recherchieren welche anderen 433Mhz Module
evtl. eine größere Reichweite haben und in der Massenfertigung einfacher
auf der Platine zu integrieren sind. Da ich aktuell auf Arduino
Programmiere sind natürlich Module bevorzugt die eine Arduino Library
haben.
2. Mein Bruder, zwei Freunde und ich haben es erfolgreich geschafft das
EXIST Gründerstipendium [ http://www.exist.de/ ] für unser Projekt zu
erhalten. Die finanziellen Hilfsmittel beinhalten leider natürlich kein
Netzwerk auf das man zurückgreifen kann. Daher habe ich keine Kontakte
zu irgendwelche Unternehmen/Zulieferern, die einem derartige Infos wie
ich sie versuche bei euch einzuholen, geben können. Jemand der in einem
etablierten Unternehmen arbeitet und Platinen designed, wo holt sich
dieser jemand die nötigen Informationen her?
Man wird wohl kaum Kataloge blättern sondern eher einen Ansprechpartner
bei Zulieferern haben oder liege ich da falsch?
Sorry das der Text so unübersichtlich Aufgebaut ist, ich danke euch auf
jeden Fall schonmal vielmals im Voraus für eure Hilfe
Gruß Martin
Ich hab nicht ganz verstanden was du willst, aber ich fang mal an:
Für das Funkmodul (hab selbst eins gebraucht) studiere ich seit Wochen
die Frequenzzuweisungen der BundesNetzagentur. Denn es ist extrem schwer
da was zu finden, das auch zuverlässig funktioniert, wenn ein Baum oder
Hügel dazwischen ist.
Ansonsten schaue ich bei den üblichen Zulieferer wie z.B. Farnell & co
um einen Überblick zu bekommen. Dann gibts noch google und Messen. Da
bauen sich schon mit der Zeit Kontakte auf, die man abfragen kann.
Für Ardiuno wirst du nichts Industrietaugliches finden. Was verstehst du
unter Massenfertigung? Wäre es da nicht einfacher selbst das Funkmodul
mit auf zu bauen. Bei 400 MHz ist das nicht so wild. Die Zulassung usw
dürfte sich bei einer großen Serie lohnen.
Die gezeigten Funkmodule sind mit der Technik vergleichbar, die man in
Funksteckdosen billiger Art findet, es sind ASK Module. Mit FSK erreicht
man ggf. bessere Störfestigkeit und damit oft auch bessere Reichweiten.
Stichworte wären z.B. RFM12 oder NRF24L01. Diese werden jedoch über ein
digitales Protokoll angesteuert.
Vielen Dank schonmal für die schnelle Antwort.
Hier nochmal kurz und knapp die eigentliche Frage etwas besser
formuliert:
Welche Funkmodule ( Funkchips ) könnt ihr Empfehlen im bereich 433Mhz
die große Reichweiten haben, sich sehr einfach automatisiert auf
Platinen bestücken lassen [ also keine Induktivitäten in Form von THT
montierten Kupferspulen ] und sehr günstig sind.
Hier nochmal eine etwas genauere Beschreibung zum Produkt:
Das Produkt wird nachher im Haushalt untergebracht. Also befinden sich
Sender und Empfänger im selben Gebäude.
Da es nur um die Aussendung einer geringen Datenmenge (vergleichbar mit
dem Sender für Funksteckdosen) kommt, habe ich mich für die 433Mhz als
Trägerfrequenz entschieden um die Reichweite schonmal sehr hoch zu
halten.
Die direkte Anwendbarkeit mit Arduino wäre extrem erleichternd aber wie
gesagt nicht notwendig.
Das Produkt soll nachher über zu über 100.000 oder eher über 1.000.000
mal hergestellt werden.
Danke schonmal für den Tipp mit Farnell etc. ich denke ich werde evtl.
auch mal Kontakt zu http://www.hoperf.com/ aufnehmen und da mal
nachhorchen.
Ein eigenes Funkmodul möchte ich nicht entwickeln, im 1 jährigen
Förderzeitraum durch das Stipendium ist der Plan schon komplett
überfüllt mit anderen Entwicklungsaufgaben. Falls sich unerwarteter
Weise eine zeitliches Fenster auftun sollte, werde ich es mir evtl doch
anders überlegen.
Gruß Martin
Naja in den meisten Bereichen darfst du maximal 10mW ERP abstrahlen. Es
gibt fertige Module (hab den Nummer nicht da) die auch 1W + Antennengain
ausgeben. Bei einem kleine Frequenzbereich im 868 MHz Bereich sind evtl.
500mW ERP zugelassen.
Die Frage ist bei 1Mio Produkte, wieso du auf Ardiuno setzt? Wenn du
eine Cortex-M4/M0+ nimmst, hast du die gleiche Leistung und zahlst
vermutlich <1€/Stück. Evtl bekommst du schon passende IP Cores dazu. Und
bei den hohen Stückzahlen lohnt es sich vll ein eigenes SoC zu bauen.
Es gibt Bauformen, da hast du an der Seite so Halblöcher, aber bei der
Stückzahl sollte sich da die Schaltung so lohnen, bzw. das einem
vernünftigen Ing. Büro geben.
Wenn ich deinen Text richtig verstehe sollte ich also durch meine hohe
Stückzahl eventuell direkt bei ARM die Chips fest Programmiert erhalten
können und sogar eventuell das ganze System auf den Chip bekommen. Also
auch das Funkmodul im Controller integriert?
Das wäre natürlich fürs Platinenlayout/Größe hervorragend.
Aktuell stehe ich noch am Anfang der Entwicklung. Das Projekt hat jetzt
im April begonnen.
Ich bin noch nicht so fit in der Programmierung und habe daher den
ersten Prototypen der Einfachheit halber mit Arduino programmiert. In
Zukunft werde ich mit Sicherheit auf anderen Programmiersprachen
wechseln, vermutlich dann auf C/C++ .
In der Testkundenphase werden wir die ersten 500 Prototypen nach neuem
Konzept herstellen um Kundenfeedback etc. zu haben bevor die Serienreife
erreicht wird, herfür werden wir auf jeden Fall erstmal noch ein
gekauftes Modul mit den genannten Halblöchern an der Seite verwenden um
es auf die eigentliche Platine aufzubringen.
Um euch einen kurzen Einblick zu meiner Person zu geben:
Ich bin 26 Jahre alt und gelernter Elektroniker für Geräte und Systeme
mit 3 Jahren Berufserfahrung seit der 3 1/2 jährigen Ausbildung. Während
meiner Arbeitszeit habe ich immer wieder mal Microcontroller Platinen
auf Eagle entworfen, geätzt und verlötet.
Nach den 3 Jahren habe ich mich freistellen lassen und war bis zu diesem
Semester Vollzeitstudent für Elektrotechnik. Bin jetzt wegen dem Projekt
in Abendform gewechselt. Daher hatte ich bisher nie mehr programmiert
als privat Projekte mit Arduino. Ein Produkt für die Massentauglichkeit
ist daher jetzt natürlich ein Schritt von 0 auf 100 und ich muss mich
tierisch Reinhängen in Layoutdesign und Hardware programmierung.
Wiedermal entschuldigung für den schlecht strukturierten Text
Martin H. schrieb:> Welche Funkmodule ( Funkchips ) könnt ihr Empfehlen im bereich 433Mhz> die große Reichweiten haben, sich sehr einfach automatisiert auf> Platinen bestücken lassen [ also keine Induktivitäten in Form von THT> montierten Kupferspulen ] und sehr günstig sind.
keine.
Entweder die Teile sind unempfindlich, haben eine unzureichende
Großsignalfestigkeit oder man ist einfach im falschen Frequenzband.
433MHz, große Reichweite, Billigfunkmodul und zuverlässig passt einfach
nicht, das schaffen nur die Amateurfunker.
Martin H. schrieb:> Hierbei wird via 433Mhz Funk vom einen> Modul gesendet und vom anderen empfangen, also unidirektional.
gibt sicher veile Rekalmationen wegen "geht nicht". Ich würde mal über
was mit vernünftiger Fehlerkorrektur und zuverlässigkeitsoptimiertem
Übertragungprotokoll nachdenken, Wlan ist mittlerweise erstaunlich
preiswert.
Eine größere Reichweite als x???
Welche Reichweite ist mindestens in welcher Umgebung nötig?
Warum immer Fragen und keine konreten Angaben zu den Anforderungen?
Stromverbrauch und sowas könnte auch eine Rolle spielen, falls das
netzunabhängig laufen soll usw.
Ob es eine Arduino-Lib gibt, ist doch kein wirkliches Kriterium, wenn es
dann Vorschläge gibt und keiner weiß, was der Kram leisten soll.
Gruß aus Berlin
Michael
Martin H. schrieb:> Ich bin noch nicht so fit in der Programmierung und habe daher den> ersten Prototypen der Einfachheit halber mit Arduino programmiert. In> Zukunft werde ich mit Sicherheit auf anderen Programmiersprachen> wechseln, vermutlich dann auf C/C++ .
Das was du da mit deinem Arduino programmierst ist C++
Ich meinte einen SoC. ARM stellt selbst keine Chips her, außer du zählst
Keil dazu.
Wie gesagt, wie hast du dir das vorgestellt? Du kaufst 1 Mio Ardiuno
Boards und steckst 1 Mio Module rein und vertickst die dann? Auf welcher
Basis hast Du das Ermittelt?
Versteh mich nicht falsch, ich kenne einige mittelständische Firmen, die
bei 1 Mio Stück innerhalb von 1 Jahr die Finger lassen, die aber viel
Erfahrung haben.
Die Zulassungen brauchen schon seine Zeit, das Entwickeln, ESD und EMV
Test ... Dann natürlich die Haftung, wenn du einen Fehler drinnen hast,
bekommst die ganzen zurück.
Und solang Du keine wirklichen Anforderungen usw. schreibst wird dir
hier keiner weiter helfen können.
Erstmal musst du dir über der Sendeleistung im Klaren sein. Dann das
Rechtliche, auf welchem Band du das machen darfst etc. Die
entsprechenden Störungen usw. Hast Du schon die Anforderungen an dein
Produkt gestellt? Ganz am Schluss würde ich einen passenden und
günstigen µC suchen.
Ich werfe mal den PIC12F529T39A in die Runde. 14 pin SSOP, PIC MC und TX
für 310, 433, 868 und 915 Mhz on Chip. Sendeleistung +10dBm oder 0 dBm
einstellbar.
Wem 6 I/O Pins reichen, der könnte damit einen Singlechip Sender bauen.
Ich wünsche euch viel Erfolg, das ganze riecht sehr nach IoT und
Konsorten, ist gerade schwer angesagt. Das hilft natürlich auch bei den
Fördergeldern. Glückwunsch!
Wenn ihr euch mit der 1 Mio Stück sicher seid, lohnt es sich, einen
guten Teil der Entwicklung outzusourcen. Ein lauffähiger Prototyp sind
etwa 10% des Gesamtaufwands für die Serie. Test, EMV, Zulassung,
Kundenfeedback, Fertigungsvorbereitung, Einkauf, Dokumentation,
Projektleitung, Finanzen, Steuer, ... fressen die restlichen 90% auf.
Übernehmt euch nicht, ggf. reicht es auch, nach dem Mond zu greifen
statt nach den Sternen.
Ich habe sowohl beruflich als auch (halb)privat aka nebenberuflich
Erfahrung mit Serienprojekten, weiß also ungefähr, wovon ich spreche.
Ganz wichtig: sucht euch so bald wie möglich professionelle
Unterstützung in Sachen HF, wenn ihr selbst nicht erfahren darin seid.
Das kostet zwar dreistellige Stundensätze, aber Iterationen in der
Entwicklung sind noch teurer und kosten zusätzlich Zeit. Das gleiche
gilt vermutlich für die Mechanik (Gehäuse usw.): das ist teuer und für
einen Elektroniker i.d.R. Neuland.
Ein Besuch auf der Electronica oder wenigstens der Embedded wäre sicher
hilfreich gewesen, so müsst ihr eben anderweitig zurechtkommen. Geht
auch.
Um die Entwicklungszeit niedrig zu halten, ist der Arduino-Ansatz
vielleicht gar nicht so verkehrt. Da die Qualität der Libraries nicht
wirklich bekannt ist, hilft nur Testen, Testen, Testen - aber das müsst
ihr sowieso, egal bei welchem Ansatz. Besser eine lauffähige Lösung mit
80% Funktionsumfang und 150% der Kosten als ein tolles Konzept, das
nicht fertig ist.
Ansonsten: es gibt von NXP den JN516x (µC mit 2,4 GHz und ZigBee), von
TI die CC430-Serie, von Freescale den MKW01Z128, und sicher noch einige
mehr. Bei euren Stückzahlen kommt sicher gerne jemand bei euch vorbei
und erzählt was. Die Applikationsingenieure haben es in der Regel recht
gut drauf und können euch helfen. Ruft mal bei TI, Freescale & Co an und
fragt. Die beißen nicht. Wirklich.
Max
die 1. 20k Stück macht mal mit fertigen Modulen die schon zertifiziert
sind (R&TTE heißt in der EU das schlüsselwort... FCC in den USA)... wenn
die mal mit genügend Marge draußen sind und sich am design nichts mehr
ändert, dann das modul weg machen und selbst designen (lassen).
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Ich möchte mich vielmals für eure Hilfe bedanken. Ich habe mich dazu
entschieden die ersten dutzend Prototypen mit basierend auf den
Atmega328p-au zu fertigen um erstmal eine erweiter- und verkleinerbare
Basis zu haben.
Später werde ich mit Sicherheit speziell für den Sender einen anderen
Controller verwenden, evtl sogar ein System on Chip draus machen.
Als Modul werde ich auch erstmal den RFM12B verwenden. Ich habe diverse
Threads gewälzt und habe diverse Probleme mit dem RFM12B gefunden bzgl.
der Verbindung mit dem Controller.
Wenn ich es richtig verstanden habe Arbeitet der Atmega mit TTL Pegeln
und der RFM12B mit CMOS. Also müsste ich zum RFM gehende Signale im
Pegel senken und zum Atmega gehende im Pegel anheben.
Ein Spannungsteiler bei Atmega->RFM sollte hier die richtige Lösung sein
und in umgekehrter Richtung ein Pegelwandler. Soweit ich weiß sollte die
umgekehrte Richtung auch so funktionieren aber es könnte evtl bei
stärkeren Störungen auf der Leitung zu Problemen kommen, daher lieber
einen Pegelwandler um ein stabiles Signal zu haben.
Eine weitere Frage wäre der Takt. Ich würde nämlich gerne den 10Mhz
Quarz nutzen der auf dem RFM12B Board sitzt und laut Datenblatt über CLK
ausgegeben wird "Clock output for external microcontroller". Was gibt es
bei dieser Verbindung zu beachten? Muss die Taktleitung auf beide XTAL
Kontakte oder nur auf einen? Reicht der Pegel überhaupt aus? Die Fuse
Einstellungen sollte ich ja im Fuse Calculator finden.
Gruß Martin
Vielen Dank für die schnelle Antwort. Ich schaue mir den Link mal an.
Habe auch schon auf ner anderen Seite herausgefunden, dass der Takt dann
einfach an den XTAL1 angeklemmt wird und der XTAL2 nicht verbunden wird.
Die Fusebits muss ich mir dann raussuchen.
Irgendwelche Kondensatoren zur Entstörung machen ja keinen Sinn auf der
CLK Leitung oder? Bei der relativ hohen Frequenz würden die ja eh wie
ein Kurzschluss gegen Masse wirken und in Reihe wüsste ich nicht welcher
Gleichspannungsanteil rauszufiltern ist.
Martin H. schrieb:> Da es nur um die Aussendung einer geringen Datenmenge (vergleichbar mit> dem Sender für Funksteckdosen) kommt, habe ich mich für die 433Mhz als> Trägerfrequenz entschieden um die Reichweite schonmal sehr hoch zu> halten.
Trugschluss.
Auf 433 MHz bist du erstens auf 10 mW limitiert, zweitens hast du
keinerlei Schutz gegen die Primärnutzer des Bandes – die dürfen dort
mit maximal 750 W senden, und mittlerweile macht schon die
durchschnittliche Handfunke 3 oder 4 W, LiIon-Akkus sei dank. Auch,
wenn die nicht exakt auf deinen 434 MHz arbeiten, die drücken dir noch
auf einige 10 bis 100 Meter (je nach Empfängerqualität) locker den
Empfängereingang zu, und nichts geht mehr.
Aus diesem Grunde hat man in Europa schon vor Jahrzehnten den Bedarf
nach einem speziellen SRD-Band wahrgenommen und dieses umgesetzt: 868
MHz. Das ist halt kein nebenher für Datenübertragungen missbrauchtes
ISM-Band, sondern eins, was speziell für Kurzstrecken-Datenübertragung
vorgesehen ist. Dementsprechend gibt es dort vorgeschriebene „Gutes
Benehmen“-Regeln (Einschaltdauerbegrenzung, Belegungstest), aber im
Gegenzug keine dicken Primärnutzer und teils erheblich höhere
zugelassene Sendeleistungen (kostet natürlich Strom).
Deine theoretisch höhere Reichweite auf 434 MHz könntest du sowieso
nur nutzen, wenn deine Antennengeometrien auch tatsächlich in die
Größenordnung von lambda/2 kommen. Wenn du dann nur eine magere
Keramikantenne dranpappst, hat sich der theoretische Vorteil gegenüber
868 MHz komplett in Wohlgefallen aufgelöst. Wenn du keinen Platz
für eine ordentliche Antenne hast, solltest du eher noch 2,4 GHz in
Erwägung ziehen. Auch wenn die Durchdringung durch Mauerwerk etc.
dort schlechter ist als im unteren UHF-Bereich, kann das u. U. die
dort mögliche ordentliche Antenne (ein vollständiger Dipol auf FR4
ist nur noch etwa 40 mm lang) schon wieder wett machen.
Wenn ich deine Beschreibung durchlese hört es sich für mich so an, dass
das SRD Band genau das richtige wäre da ich ja auch nur für eine kurze
beschränkte Zeit meine Telegramme senden will. Hier würde sich ja auch
die benötigte Antennenlänge halbieren aufgrund der doppelt so hohen
Frequenz. Ich würde eigentlich gerne versuchen eine Antenne auf der
Platine in Form einer Leiterbahn zu realisieren was aber natürlich bei
868 immernoch recht lnag wäre.
Ich werde mich mal in die Bestimmungen des SRD Bandes einlesen. Denke
mal man findet da Infos in den Dokumenten der Bundesnetargentur
Es konnte sich beim prototyping der PIC12F529T39A der von Matthias
vorgeschlagen wurde durchsetzen.
Erstmal werden wir mit dem 433Mhz Band arbeiten und evtl jetzt in der
Entwicklung doch auf 868Mhz umsteigen. Ist ja "relativ" flexibel.
Was würdet Ihr denn als Empfänger empfehlen? gibt es da auch einen
Combichip von PIC ? Aktuell habe ich den Arduino typischen ATEMGA328P-AU
der natürlich maßlos überdimensioniert ist.
Am Ende brauche ich nur Controller mit Funkempfänger und einer
Netzwerkverbindung über einen WIZNET W5500.
Mal wieder vielen Dank für eure Hilfe, ohne euch wäre ich noch
wesentlich weiter zurück und ineffizient. Die ersten industriell
gefertigten Prototypen werden diese Monat entstehen
