Systemübergreifende Hausautomation. Sara Farina Fernandez Klaus Mühlböck

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1 Systemübergreifende Hausautomation Sara Farina Fernandez Klaus Mühlböck

2 Die Idee Alles aus einer Hand das war gestern Heute gilt Jeder spricht mit jedem Was in der Industrie schon lange Praxis ist, gilt auch zuhause. Wir setzen für den jeweiligen Einsatzzweck das für uns am geeignetsten erscheinende Gerät ein. Kein Anbieter kann alles alleine entwickeln. Die These Wer langfristig erfolgreich sein will muss sich gegenüber anderen Marktteilnehmern öffnen. Das gilt auch für Funkprotokolle.

3 Hardware und Firmware

4 Einsatz in der Hausautomation

5 Fernsteuerung über das Netzwerk Über TCP/IP (Client-Server) oder USB (virtueller COM Port) lassen sich alle Funktionen fernsteuern. Betriebssystem unabhängige ASCII Befehle. Dateiübertragung für Bilddaten. Text und Grafik am Display anzeigen. Schnittstellen und Echtzeituhr abfragen und ansteuern. Implementierte Funkprotokolle nutzen.

6 Der Raspberry als Entwicklungsplattform Der Raspberry ist über UART mit dem FunkPi verbunden. Mit 3 GPIOs können Status und Ereignisse übergeben werden. Stromversorgung des Raspberry erfolgt über den FunkPi. Keine speziellen Treiber oder Libraries erforderlich. Einfach zu implementierende ASCII Befehle. Beispielprogramme für Phyton und QT.

7 Transceiver 2 x Sub-1 GHz Transceiver CC1101 von TI. ISM (Industrial, Scientific and Medical) und SRD (Short Range Device) Bänder in 315, 433, 868 und 915 MHz. Übertragungsrate 0.6 bis 600kbps. Modulationen: 2FSK, 4FSK, GFSK, MSK und ASK/OOK. Hardware Paketverarbeitung - Packet Handling. Bis zu +12dBm Ausgangsleistung ohne Antenne. Unterstützung für LBT (Listen-Before-Talk) Systeme und Link Quality Abfrage. Geeignet für Ultra Low Power drahtlose Anwendungen. MCU Kommunikation über SPI und GPIO für Status und Events.

8 Funk-Steckdosen Sehr oft für 433MHz Fernbedienungen verwendet. Einfache ASK/OOK Modulation mit bestimmter Puls Length und Word Code. Ansteuerung der Funksteckdosen mit OOK Modulation und einer Datarate von 2.857Kbp (350us). Hardware Paketverarbeitung ausgeschaltet. Mit dem Simplex Protokoll werden mehrere Pakete hintereinander geschickt. Viele andere Fernbedienungen funktionieren nach dem gleichen Prinzip.

9 SimpliciTI Texas Instruments proprietäres Low-Power Netzwerk Protokoll. Out-of-the-box für viele TI Produkte (CC1xxx, CC430, ). Einfache Implementierung in FunkPi: TI stellt die Resourcen kostenlos zur Verfügung. P2P oder Star Netzwerk Topologien möglich: geeignet für WSN (Wireless Sensor Network). EN konform. 868MHz mit GFSK Modulation. Alle CC1101 Vorteile der Hardware Paketverarbeitung werden verwendet. SimpliciTI Overview (Rev. B) bei Texas Instruments

10 Homematic Proprietäres Protokoll von Firma eq-3. Weit verbreitete kostengünstige Hausautomation Geräte: Heizkörperthermostat, Wandthermostat, Tür- und Fensterkontakte, Gateways CC1101: 868.3MHz mit 2FSK Modulation, 10 bis 100kbp und Hardware Paketverarbeitung. +10dBm Ausgangsleistung: die maximale Anzahl von Nachrichten in einer Stunde ist begrenzt (EN Konformität). Bidirektionales Protokoll. Payload Verschlüsselung mit AES-128 oder CCM.

11 MBUS Wireless MBUS: Europa Standard EN für Smart Metering. Application Note AN067: Wireless MBUS Implementation with CC1101 and MSP430, bei Texas Instruments MHz mit 2FSK, bis 110kbps, Manchester Codierung und Paketverarbeitung. Texas Instruments Application Notes um die MBUS S-mode und T-mode mit der CC1101 zu implementieren. Firmware Source Code für die Implementierung mit dem MSP430 Mikrocontroller stehen auf der TI Webseite kostenlos zur Verfügung.

12 Andere Protokolle Andere implementierbare Protokolle in CC1101: HES: Home Electronic Systems (EnOcean) Bluerobin ZigBee Z-Wave Mit CC1190 auch SigFox und LoRa.

13 Der FunkPi als OEM Plattform Überall wo hohe Frequenzen vorkommen wird die Hardwareentwicklung aufwändig, langwierig und damit teuer. Für viele spezielle Aufgaben lassen sich fertige Module verwenden wie der FunkPi und der Raspberry Pi. Sie entwickeln nur das eigentliche Funkprotokoll und binden es in die Firmware ein. Eigene Firmware für den FunkPi entwickeln Sie auf der Basis unserer Firmware und dem TI Code Composer Studio. Unser Beispiel: Saunasteuerung

14 Der FunkPi als Saunasteuerung Touchscreen mit den Bedienelementen. Rotationsschalter zur Displaysteuerung. Ambiente LED Ansteuerung. Temperatur für Ofen und Aufgusssteuerung. Einbindung in Hausautomation über TCP/IP. Externe Sensoren und Aktoren über Funk eingebunden.

15 Sicherheit von Anfang an Bis ein ungesicherter Knoten im Internet angegriffen wird, dauert es oft nur Sekunden. Sicherheit schon bei der Planung. Warum brauchen wir für einfache Steuerungsaufgaben die Cloud? Was nicht im Internet erreichbar ist, wird von dort nicht angegriffen. Für die Entwicklung und in sicherer Umgebung alles offen. Verschlüsselung erschwert die Kommunikation über Systemgrenzen hinweg. Betrieb im Internet nur verschlüsselt. Moderne Micro-Controller unterstützen meist AES. Nur speziell gesicherte Gateways stellen Daten im Internet zu Verfügung.

16 Wie geht es weiter? Tracking Systeme für allein lebende Menschen mit erhöhtem Betreuungsbedarf mit FunkPi als Zentrale. Digitaler Rollator für Senioren und Menschen mit Behinderung mit FunkPi als Basisstation. Sub 1GHz Protokolle für große Entfernungen Mit den neuen Protokollen sind ganz neue Anwendungen möglich.

17 Vielen Dank für Ihr Interesse Alle Schaltpläne und Funktionsbeschreibungen finden Sie hier: Kontakt: Referenten: Sara Farina Fernandez Klaus Mühlböck A Connect GmbH Obere Seestraße 13 D Nohfelden

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