Raspberry Pi und Arduino Uno Shield für unsere Funkmodule CX-12

Entwicklung einer Adapterplatine bzw. eines Shields für Arduino Uno und Raspberry Pi zum Einsatz unserer Funkmodule CX-12 R und CX-12 T

Funktechnik und Funkhersteller

Einplatinencomputer und -chips erfreuen sich großer Beliebtheit - gerade im technikinteressierten Privatbereich. Dabei sind insbesondere das Raspberry Pi und das Arduino Uno weit verbreitet.

Die  Einsatzmöglichkeiten dieser Boards sind sehr vielseitig. Homeserver, Hausautomation und Lichtansteuerung sind nur Beispiele für die vielseitigen Möglichkeiten, die diese einfach programmierbaren Mikrochips und Computer bieten.

Eine Übertragung von digitalen Steuersignalen und Analogsignalen über große Reichweiten hinweg ist mit diesen Einplatinencomputer und -chips nicht möglich.

Auf Anfrage eines großen Elektronikhändlers sollte genau diese Funktion ermöglicht werden. Dazu wurde eine Adapterplatine entwickelt, die ganz einfach auf ein Raspberry Pi oder Arduino Uno aufgesteckt werden kann. Auf diese Platine kann dann ein SVS-Standard-Funkmodul CX-12 R oder CX-12 T aufgesteckt werden, um von dem Funktions- und Leistungsumfang der Funkserie SH-12 zu profitieren.


Das Entwicklungsziel

Einsatz von SVS-Funkmodulen unter Einsatz der beliebten Einplatinencomputer und -chips Raspberry Pi und Arduino Uno.

Die weit verbreiteten Einplatinencomputer und -chips Raspberry Pi und Arduino Uno lassen sich auch von Anwendern ohne tiefgreifende Softwarekenntnisse oder anspruchsvolle Hardware programmieren. Es hat sich eine sehr große Community gebildet, mit unzähligen Tutorials und Anleitungen für verschiedenste Projekte.

Die Einsatzmöglichkeiten sind sehr vielseitig. Die Anwendungen dieser Geräte erstrecken sich vom Homeserver über Hausautomation, Ansteuerung von Pumpen, Lichtern oder Schaltern bis hin zum Einsatz als Ersatz-PC.

Sollen allerdings digitale Signale oder Analogsignale über weite Strecken übertragen werden, geraten Raspberry Pi, Arduino Uno an ihre Grenzen. Die eingesetzten Funkfrequenzen für WLAN und Bluetooth sind nicht zur Übertragung über weite Strecken konzipiert.

Um trotzdem mit diesen Geräten Schalt- und Analogsignale über eine große Reichweite zu übertragen, soll eine Adapterplatine bzw. ein Shield entwickelt werden, dass sowohl pinkompatibel zu Raspberry Pi und Arduio Uno ist, als auch zu den Standard SVS-Funkmodulen CX-12 T und CX-12 R. Auf diese Weise kann vom riesigen Funktionsumfang und den vielseitigen Einsatzmöglichkeiten von Raspberry Pi und Arduino Uno und gleichzeitig auch vom Funktions- und Leistungsumfang der Funkserie SH-12 profitiert werden.

Ist man im Urlaub und nicht mehr sicher, ob man das Balkonlicht ausgeschaltet hat, kann z. B. ein Webserver auf dem Raspberry Pi über das Internet erreicht werden und über die Adapterplatine wird das Licht abgeschaltet.

Anforderungen an das Shield

  • Pinkompatibel zu Raspberry Pi 4B inkl. entsprechender Verbinder
  • Pinkompatibel zu Arduino Uno inkl. entsprechender Verbinder
  • Pinkompatibel zu den Funkmodulen CX 12 T und CX-12 R
  • Einstellung für Sendemodul bzw. Empfangsmodul via Jumpern
  • Einstellungen der Funkmodule via Jumper
  • Interne PCB-Antenne für Reichweiten bis 300 m
  • Externer Antennenanschluss zum Absetzt der Antenne und für Reichweiten bis 1000 m
  • Signalisierung über 2 LED's und einen Piezo
  • Zusätzliche Ansteuerung über einen Taster

Die Problemstellung

Besondere Herausforderungen dieses Entwicklungsprojekts

Insbesondere die gleichzeitige Pinkompatibilität zu Raspberry Pi und Arduino Uno stellen eine Problemstellung dar. Zum einen sind die beiden Module nicht pinkompatibel, was separate Schnittstellen und Verbinder erfordert. Zum anderen arbeitet der Arduino Uno auf 5V Basis, während das Raspberry Pi High-Pegel bei 3,3V DC benötigt.
Somit muss die Adapterplatine alle Ein- und Ausgänge auf zwei Spannungspegeln verarbeiten und zur Verfügung stellen können.

Darüber hinaus weisen die Einplatinencomputer bzw. -chips ein hohes Maß an Störstrahlung auf, die sich auf die Reichweite der Funkmodule auswirkt.

Schließlich haben die Funkmodule CX-12 R und CX-12 T sehr unterschiedliche Funktionen. Die Schnittstelle ist zwar geometrisch identisch, einige Pins haben aber komplett andere Funktionen und benötigen entsprechend eine individuelle Beschaltung.


Die SVS-Lösung

Mit unserer Adapterplatine bzw. mit unserem Shield konnten die Anforderungen des Kunden erfüllt werden.

Adapterplatine pinkompatibel zu Raspberry Pi und Arduino Uno

  • Redundante Signalführung auf 3,3V DC Basis und 5V DC.
  • Pinkompatible Verbinder für Raspberry Pi und Arduino Uno.

Pinkompatibel zu CX-12 T und CX-12 R inkl. Jumpern für Einstellungen der Funkmodule

  • Pinkompatibel zu den standard SVS-Funkmodule CX-12 R und CX-12 T
  • Einstellungen der Funkmodule können über Jumper vorgenommen werden.

Integrierte PCB-Antenne und Antennenanschluss zum Absetzen einer externen Antenne

  • Integrierten PCB-Antenne für Reichweiten von bis zu 300 m ab Werk.
  • Alternativer BNC- und SMA-Anschluss zum Absetzen einer Antenne für Reichweite von bis zu 1000.

Die Vorteile der Adapterplatine

Funktechnik und Funkhersteller

Sowohl für Raspberry Pi als auch für Arduino Uno geeignet:

Diese Entwicklung ermöglicht es sowohl auf Mikrochipbasis als auch mithilfe eines Einplatinencomputers vom Funktions- und Leistungsumfang der Funkserie SH-12 zu profitieren.

Kompatibel zu allen Produkten der Funkserie SH-12:

Es können alle Handsender, Funkmodule, Funkempfänger und Repeater der Funkserie SH-12 eingesetzt werden.

Vielseitige Einsatzmöglichkeiten:

Die vielen Möglichkeiten, die ein Einplatinencomputer bzw. -chip bietet, können mithilfe der Adapterplatine auf unsere Funkserie SH-12 erweitert werden. Die Ansteuerung von SVS Produkten kann durch zahlreiche Tutorials und Anleitungen ganz einfach automatisiert werden oder über das Internet erfolgen.

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