Original-URL des Artikels: http://www.golem.de/news/tinkerforge-neue-bausteine-zum-stapeln-1212-96290.html    Veröffentlicht: 14.12.2012 12:00

Tinkerforge

Neue Bausteine zum Stapeln

Tinkerforge bietet neue Bausteine seiner Open-Source-Hardware speziell für professionellere Anwendungszwecke und eine neue WiFi-Extension an. Golem.de hat damit wenig professionell ein billiges Nikolausgeschenk aufgerüstet.

Der Aufbau elektronischer Schaltungen reduziert sich mit Tinkerforge im Wesentlichen aufs Aufeinanderstapeln und Programmieren. Komplexere Aufgaben ließen sich auch bisher trotzdem damit realisieren, zumindest solange sie im typischen Rahmen elektronischer Spannungs- und Stromwerte blieben, also üblicherweise bis 5 Volt und 500mA. Neue Bauteile ermöglichen nun Schaltungen im Profibereich: Die sogenannten Industrial-Bausteine erlauben das Schalten höherer Ströme und Spannungen. Wir haben sie genutzt, um gleichzeitig ein Nikolausgeschenk weiterzuverwerten und die Kollegen zu ärgern.

Der Dual Relay Brick verkraftet Wechselstrom bis 240 V und 10A. Weitere Bausteine eignen sich für Spannungen bis 36 V, wodurch Tinkerforge-Systeme mit klassischen Maschinensteuerungen konkurrieren können.

Anderweitig zeigt sich die Nähe zu typischen SPS-Aufgaben auch mit der neuen RS485-Extension zur Verkabelung zwischen dem Hostrechner und einer Tinkerforge-Konstruktion, die auch in eine bestehende Modbus-Installation integriert werden kann.

Neue Kabel

In unserem Tinkerforge-Test sahen wir die dünnen Kabel zur Anbindung von Sensoren kritisch. Als Alternative sind nun ummantelte, abgeschirmte Kabel verfügbar. Ein Gummimantel schützt die empfindlichen Leitungen gegen mechanische und elektromagnetische Einwirkungen. Der Mantel verringert allerdings die Beweglichkeit der Kabel deutlich, und so eignen sie sich kaum zum Verlegen in einem kleinen Gehäuse.

Die WiFi-Extension - Vor- und Nachteile

Ursprünglich konnte ein Tinkerforge-Stack per Chibi-Extension, die nach dem Zigbee-Standard funktioniert, drahtlos betrieben werden. Nach Angaben der Macher gab es damit aber bei einem Teil der Anwender erhebliche Probleme, da der Standard in Deutschland nur einen Funkkanal zulässt und auch keine Authentifizierungsmechanismen unterstützt und damit im falschen Umfeld störungsanfällig war.

Als Ersatz gibt es nun eine WiFi-Extension, die nach dem 802.11b/g/n-Standard mit 2.4-GH-Netz arbeitet. Sie bietet umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten, sogar einen Stromsparmodus. Für die Authentifizierung und gesicherte Übertragung stehen WEP, WPA und WPA2 zur Verfügung. Die Extension kann in ein bestehendes Netzwerk eingebunden werden, aber auch selbst als Access Point fungieren. Unabhängig vom Betriebsmodus kann die IP-Konfiguration dynamisch erfolgen oder statisch festgelegt werden.

Obwohl die WiFi-Extension teurer ist als eine einzelne Chibi-Extension, relativiert sich der Preis in Anbetracht der Konfigurationsmöglichkeiten und dadurch, dass nur eine einzelne Extension gekauft werden muss. Für die Chibi-Nutzung war je ein Modul am Hostrechner und eines an der Schaltung erforderlich. Die WiFi-Extension kann aber mit jedem WiFi-fähigen Gerät angesprochen werden. Insbesondere erfordert das Ansprechen einer Schaltung über die WiFi-Extension keinen brickd-Dämon auf dem Hostrechner mehr. Damit steht der Steuerung über ein Smartphone nichts mehr im Wege.

Aus Programmierersicht ändert sich mit der WiFi-Extension nichts. Werden die von Tinkerforge bereitgestellten Bibliotheken benutzt, muss bei der Verbindungsaufnahme die IP-Adresse der Extension angegeben werden, wo bisher localhost verwendet wurde.

Einziger, unter Umständen aber beträchtlicher Nachteil der WiFi-Extension ist ihre deutlich geringere Reichweite im Vergleich zur Chibi-Extension, die sich vor allem in Gebäuden schnell bemerkbar macht.



Ein Bastelprojekt zu Weihnachten

Tinkerforge hat Golem.de einige von den neuen Bausteinen zur Verfügung gestellt. Darunter musste ein Nikolaus-Geschenk leiden: ein preiswerter Teddy vom Discounter, der nach Druck auf eine Taste an der Tatze ein Weihnachtslied zum Besten gibt und dabei mit seiner Mütze wackelt.

Beim ersten Mal ist das noch lustig, danach wird es nervig. Was gibt es also Besseres, als das seinen Arbeitskollegen zuzumuten und den Singsang außerhalb der Hörreichweite unauffällig per Handy zu steuern?

Der technische Aufbau des Teddys ist relativ einfach: Es gibt einen recht primitiven Logikbaustein mit einem Speicherchip, der das Lied enthält. Wird ein Taster gedrückt, dann wird ein Signalstromkreis geschlossen und der Logikbaustein spielt die Musik über den eingebauten Lautsprecher ab und schickt Strom an die Bewegungselektronik der Mütze.

Für uns ausreichend ist es, den Taster durch einen ferngesteuerten Schalter zu ersetzen. Die Rolle des eigentlichen Schalters übernimmt ein Industrial Quad Relay Brick. Der enthält vier Relais, mit denen jeweils ein angeschlossener Stromkreis geschlossen oder geöffnet werden kann. Das Praktische an diesem Baustein ist, dass die Verbindung zwischen der Steuerungselektronik der Tinkerforge-Bausteine und dem zu schaltenden Stromkreis über einen Optokoppler hergestellt wird. Dadurch müssen wir uns wenig Gedanken um den zu schaltenden Stromkreis machen, da er die Bausteine nicht beeinflusst und normalerweise nicht beschädigen kann. Vorausgesetzt, die sonstigen Eckdaten werden eingehalten - der Industrial Quad Relay verträgt bis 30 V und 1,2 Ampere.

Für die Fernsteuerung wird der Brick an einen Stapel bestehend aus Masterbrick, der WiFi-Extension und der Stromversorgung angeschlossen. Das ist auch schon der ganze Bauaufwand.

Vor dem ersten Einsatz muss die WiFi-Extension einmalig per USB konfiguriert werden. Wir versetzen sie in den Access-Point-Modus mit statischer IP-Vergabe.

Ein einfaches Android-Programm ist mit dem Android-SDK und durch die Einbindung der Tinkerforge-Bibliothek für Java schnell erstellt und auf ein Smartphone aufgespielt. Vor dem ersten Test muss das Smartphone noch mit dem Netzwerk verbunden werden, dass die WiFi-Extension aufspannt. Ist das erledigt, steht den Weihnachtsgrüßen für die Kollegen nichts mehr entgegen.

Sicherheitshinweis: Die im Video gezeigte Methode, die Elektronik ohne ein Gehäuse in den Teddybär zu packen, ist wegen der möglichen Brandgefahr nicht für den Dauereinsatz geeignet. Die Elektronik erwärmt sich während der Nutzung, und aus dem Teddybärkörper kann die Wärme nur ungenügend abgeleitet werden. Im direkten Kontakt mit den heiß werdenden Bauelementen kann die Füllung beziehungsweise der Stoff schmelzen oder sich entzünden.  (am)


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