Arduino verstehen und anwenden Teil 26: Drahtlos messen und steuern – Funkmodule machen es möglich

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Aus ELVjournal 01/2018     0 Kommentare
 Arduino verstehen und anwenden Teil 26: Drahtlos messen und steuern – Funkmodule machen es möglich

Inhalt des Fachbeitrags

  • Drahtlose Kommunikation
  • Freie Frequenzbänder
  • Serielle Funkbrücke im 433-MHz-Band
  • Module der RFM-Serie
  • nRF24L01-Module
  • Bidirektionale Kommunikation
  • Ausblick
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Drahtlose Kommunikation

In diesem Beitrag sollen verschiedene Methoden vorgestellt werden, welche die drahtlose Kommunikation zwischen zwei Arduino-Boards ermöglichen. Es werden drei verschiedene Verfahren eingesetzt:

  • Serielle Funkstrecke mit 433-MHz-Modulen
  • Module der RFM-Serie im 433- oder 868-MHz-Bereich
  • nRF24L01-Module für das 2,4-GHz-Band

Mithilfe hochfrequenter Signale können Daten, Schaltbefehle oder Messwerte über größere Entfernungen drahtlos übertragen werden. Allerdings ist sowohl die Erzeugung als auch der Empfang von Hochfrequenz relativ aufwendig. Häufig war der Eigenbau von Radioempfängern in früheren Jahren der Einstieg in das weite Feld der Elektronik. Mittelwellenempfänger waren noch recht einfach zu realisieren, praxistaugliche UKW-Radios galten bereits als Meisterstück der Hobbyanwendung. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass bei höheren Frequenzen ab einigen Megahertz zunehmend Probleme auftreten. Selbst minimale Kapazitäten oder Induktivitäten zeigen nun ihre störenden Einflüsse. Verbindungen von wenigen Zentimetern Länge können bereits die Empfangseigenschaften einer Schaltung stark beeinflussen. Ab etwa 10 MHz wird die Hochfrequenztechnik so geradezu zum Hexenwerk. Der Eigenbau von Sendern und Empfängern in Megahertz-Bereich erfordert schon umfangreiches Spezialwissen. Ein Aufbau auf einem Breadboard ist aufgrund der inhärenten Streukapazitäten und -induktivitäten meist von vornherein zum Scheitern verurteilt. Zudem ist das Senden von elektromagnetischen Wellen stark reglementiert. Sogenannte „Schwarzsender“ sind in den meisten Ländern der Welt streng verboten und der Betreiber muss mit hohen Strafen rechnen. Seit einigen Jahren existieren aber verschiedene Möglichkeiten, die auch dem hochfrequenztechnischen Laien Funkübertragungen auf vollkommen legalem Weg gestatten. Verschiedene Module für eng begrenzte Frequenzbänder enthalten die gesamte Hochfrequenzelektronik inklusive Antenne, Sender und Modulationseinheit. Es muss nur noch das niederfrequente Datensignal am Sender eingespeist werden, dann wird dieses drahtlos an einen zugehörigen Empfänger übertragen. Dort wird es demoduliert und steht in hoher Qualität wieder zur Verfügung. Auf diese Weise wird die kabellose Datenübertragung fast zum Kinderspiel und einer auf Funktechnik basierenden Heimautomatisierung stehen keine hochfrequenztechnischen Hürden mehr im Weg.

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