CCU3 boxed …mit Raspberry 4 und Dualbeam-Antenne

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CCU3 boxed …mit Raspberry 4 und Dualbeam-Antenne
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Mittlerweile gibt es ja schon ein Reihe von Software-Varianten für die Verwendung als moderne CCU für die Homematic. Neben der Original CCU3 Software gibt es als bekannteste Vertreter die RasberryMatic und die piVCCU. Alle diese Varianten bauen auf dem Einplatinencomputer Raspberry 3 und neuerdings auf dem Raspberry 4 auf. Insbesondere der Raspi 4 ist besonders attraktiv als Plattform für die Homematic, weil er preiswert und so leistungsfähig ist, daß neben der eigentlichen CCU-Arbeit noch weitere interessante Softwarepakete wie IObroker oder Historian oder … darauf laufen können.

Bei all den neuen Leistungssteigerungen in der Hardware bleibt aber oft die Optimierung der Funkstrecke außen vor. Nach wie vor arbeitet ein Drahtstummel direkt an der Platine als Antenne. Zwar kann man schon viel verbessern, wenn man eine externe Antenne anbringt, aber insgesamt ist die aktuelle Lösung hochfrequenzmäßig „äußerst bescheiden“.

Und das ist insofern erstaunlich, weil gerade bei der Homematic viele Sensoren und Aktoren per Funk laufen und deshalb gerade dieser Übertragungsweg von besonderer Bedeutung ist. Ich habe hier schon viel über dieses Thema berichtet.

Aber ich möchte nicht nur über Unzulänglichkeiten hier „quengeln“, sondern habe mich gefragt, wie denn eine mit heutigen Möglichkeiten optimale CCU3 aussehen müßte:

Ein Metallgehäuse muß her !
jeder Funker weiß aus Erfahrung, daß sowohl Sender als auch Empfänger möglichst in ein Metallgehäuse eingebaut sein, sollten, damit auch wirklich nur mit der Antenne empfangen und gesendet wird und nicht über andere Wege. Insbesondere Computer als Empfänger haben ein mehr oder weniger starkes elektromagnetische Streufeld, was auch im verwendeten Empfangsbereich sich sehr negativ äußern kann. Ergebnis: Die Nutzsignale werden zugedeckt, fast egal wie stark sie sind. Eine hohe Empfang-Feldstärke (rssi-Wert) nützt dann nur bedingt, weil der „Umgebungslärm“ alles zudeckt. Deshalb ist die Jagd nach möglichst guten rssi-Werten nur die halbe Wahrheit. Noch wichtiger ist das Signal/Rauschverhältnis, welches aber mit den HM-Bordmitteln nicht gemessen werden kann!!

Wichtig ist also, daß die Antenne raus aus dem Störnebel der CCU kommt.
Das kann man machen mit einer Antenne, die einige Meter entfernt platziert ist oder mit einem Metallgehäuse, bei dem die Antenne außen angebracht wird.

Mit der Dualbeam-Antenne besser abstrahlen
Viele Router benutzen heute bereits mehrere Antennen, um besser die schwierigen „chaotischen“Funkverhältnisse im Haus abzudecken. Auch bei der Homematic-CCU kann eine Dualbeam-Antenne Vorteile bringen, weil sie durch optimierte Ausrichtung der verwendeten Stabantennen auf die individuellen Verhältnisse im Haus eingestellt werden können. Diese Dualbeam-Antenne hier ist besonders erprobt.

So sieht meine „ultimative“ CCU3-boxed Lösung aus:
Als Metallgehäuse wird ein Aluminium-Druckgussgehäuse verwendet, in das der Raspi4, das aktuelle Antennenmodul RPI-RF-MOD und die Dualbeam-Antenne gut reinpassen. Für die Leitungen wie Spannungsversorgung, LAN-Kabel und optional Keyboard, Maus, SD-Karte usw. müssen entsprechenden Aussparungen angebracht werden. Das folgende Bild zeigt die aktuelle Lösung:

Der Raspi4 ist auf die Bodenplatte aufgeschraubt. Das Antennenmodul wird mit Pfostenverlängerung auf die GPIO-Stiftleiste gesteckt. Die Antennen sind über einen Lambda-Viertel-Leitungstransformator im Deckel des Gehäuses angeschlossen. Im Detail ist in der Bauanleitung der Aufbau genau beschrieben,

Bei nicht so hohen Ansprüchen an die Reichweite bzw. Verbindungssicherheit kann auch eine einfache Stabantenne angeschlossen werden.

Was kann man denn mit der CCU2_boxed besser machen ?
Mit der DualBeam-Antenne der CCU3_boxed lassen sich insbesondere im mehrstöckigen Haus die Antennen so positionieren, daß meistens keine Repeater mehr notwendig sind. Allerdings muß man von der CCU entsprechende Koaxkabel in die Etagen verlegen können. Das folgende Bild zeigt drei typische Anwendungsfälle:

Kühlung und Belüftung

Die Lösung läuft aktuell bereits einige Wochen zu meiner großen Zufriedenheit. Es kamen mittlerweile Fragen im Homematic-Forum hoch, ob denn der Raspi 4 zu heiß wird. Sicher, wenn der Raspi für sehr rechenintensive Aufgaben im Dauerbetrieb eingesetzt wird, dann ist eine verstärkte Kühlung notwendig. Bei mir (und wahrscheinlich bei den meisten Usern) läuft aber nur die CCU3-Software zusammen mit Historian. Als Kühlkörper verwende ich die aufgeklebten Raspi4-Standard-Kühlkörper. Dabei wird das Gehäuse nur handwarm. Zusätzlich habe ich noch an einer Stirnseite einige 8mm-Bohrungen eingebracht und das Gehäuse senkrecht so aufgestellt, daß mit dem Kamineffekt eine natürliche Belüftung ohne aktiven Lüfter entsteht. Funktioniert prima!

Zudem nimmt ein Metallgehäuse (welches hier deutlich größer ist, als das originale Raspi-Gehäuse) die Luftwärme im Gehäuse gut auf und leitet sie erheblich besser als jedes Kunststoffgehäuse an die Umgebung ab. Wer will, kann auch noch einen Lüfter auf den Deckel schrauben. Wäre bei diesem Gehäuse gar kein Problem. Dafür kann man ohne Nachteile für die elektromagnetische Abschirmung die Fläche unter dem Lüfter mit 3mm-Löchern perforieren. Ich persönlich hasse aber diese Luftquirle, weil sie verdrecken und Geräusche machen.

Ein Bausatz mit einer detaillierten Bauanleitung in meinem Webshop verfügbar.

Fähigkeiten

Gepostet am

29. August 2019