CCU3-boxed ...meine ultimative CCU für die Homematic

Problemlösungen und Hinweise von allgemeinem Interesse zur Haussteuerung mit HomeMatic

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funkleuchtturm
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CCU3-boxed ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von funkleuchtturm » 29.08.2019, 14:51

Mehr und aktuelle Informationen zu diesem Thema gibt's auf meiner Webseite.
Einen Bausatz gibt es hier mit umfangreicher Bauanleitung.

Mittlerweile gibt es ja schon ein Reihe von Software-Varianten für die Verwendung als moderne CCU für die Homematic. Neben der Original CCU3 Software sind 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 über Funk laufen und gerade deshalb dieser Übertragungsweg von besonderer Bedeutung ist. Ich habe hier schon viel über dieses Thema berichtet:

Aber ich möchte nicht über Unzulänglichkeiten hier nur "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.
CCU3_4.JPG
So sieht meine "ultimative" CCU3-boxed Lösung aus:
Als Metallgehäuse wird ein Aluminium-Druckgussgehäuse verwendet, in das der Raspi 4, 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:
CCU3_1.JPG
Der Raspi 4 ist auf die Bodenplatte aufgeschraubt. Damit das Antennenmodul ohne Pfostenverlängerung auf die GPIO-Stiftleiste passt, wurde bei der Ethernetbuchse (RJ45) das Abschirmblech entfernt und ein Stückchen vom Plastikgehäuse abgeschnitten . Bisher sind wegen diese Maßnahme keine negativen Einflüsse festzustellen.
CCU3_3.JPG
Die Antennen sind über einen Lambda-Viertel-Leitungstransformator im Deckel des Gehäuses angeschlossen.
CCU3_2.JPG
Die Lösung läuft aktuell bereits einige Tage zu meiner großen Zufriedenheit. Konkrete Vergleichsmessungen sind aber noch nicht erfolgt.

Falls genügend Interesse vorhanden ist, wird demnächst ein Bausatz mit einer detaillierten Bauanleitung in meinem Webshop zur Verfügung stehen.
Zuletzt geändert von funkleuchtturm am 14.09.2019, 18:39, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von jmaus » 29.08.2019, 15:21

Mal wieder eine sehr gute und runde Sache Eugen! Danke für diesen sehr guten Beitrag. Zwei fragen drängen sich mir aber natürlich unmittelbar auf:
  1. Wo bekomme ich dieses Gehäuse her?
  2. Wie genau hast du es geschafft das RPI-RF-MOD auf den RaspberryPi4 zu bringen? In den Bildern kann ich sehen das du wohl die Ethernet-Buchse irgendwie gekürzt hast statt einen GPIO Stacking Header zu verwenden um das RPI-RF-MOD höher auf den RaspberryPi4 zu montieren. Wäre natürlich interessant zu erfahren wie genau du da vorgegangen bist :D
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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von MartinBr » 29.08.2019, 15:33

Hallo Eugen,
super Projekt. Kannst du dir vorstellen, auch eine Lösung für das Asus Tinkerboard S zu liefern? Vortzeil der Tinkerboards ist der eMMC Speicher, der nicht so anfällig wie die SD-Cards.

Gruß
Martin
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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von funkleuchtturm » 29.08.2019, 15:42

jmaus hat geschrieben:
29.08.2019, 15:21
Wo bekomme ich dieses Gehäuse her?
Von mir, wenn ich demnächst genügend Gehäuse geliefert bekommen habe.
jmaus hat geschrieben:
29.08.2019, 15:21
Wie genau hast du es geschafft das RPI-RF-MOD auf den RaspberryPi4 zu bringen? In den Bildern kann ich sehen das du wohl die Ethernet-Buchse irgendwie gekürzt hast statt einen GPIO Stacking Header zu verwenden um das RPI-RF-MOD höher auf den RaspberryPi4 zu montieren. Wäre natürlich interessant zu erfahren wie genau du da vorgegangen bist
Ist ein bisschen tricky, aber ich mach eine genaue Baubeschreibung mit Maßen für die Gehäuseausschnitte und Bohrungen. Die Bearbeitung ist auch für den Hobbyisten relativ einfach, weil das Alu-Druckguss ist.
MartinBr hat geschrieben:
29.08.2019, 15:33
Kannst du dir vorstellen, auch eine Lösung für das Asus Tinkerboard S zu liefern?
Ich mach eigentlich nur das, was ich auch selbst benutze.
Also zur Zeit ist nur der Raspi 4 angesagt!
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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von Hypnos » 29.08.2019, 16:29

Wird man das Gehäuse auch ohne Veränderung der Ethernet Buchse nutzen können (also mit GPIO Stacking Header)?

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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von funkleuchtturm » 29.08.2019, 16:37

... nein, wird zu hoch!
Das Gehäuse ist nur 35mm hoch und schön kompakt.
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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von rbeudel » 29.08.2019, 17:03

Hallo,
was ist den mit dem eigenen Elektrosmog des raspi? Der stört doch voll den Empfang über die ungeschirmten Lötstellen im Deckel. Meiner Meinung nach muß das Empfangsmodul raus aus dem Gehäuse. Seit dem ich das Empfangsmodul über USB angeschlossen habe, ist der Empfang auch ohne Antenne um längen besser geworden.
Nicht böse sein, wenn ich offene Lötstellen in der HF Technik sehe, leuten bei mir die Alarmglocken.
Viele Grüße,
Ralf


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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von shartelt » 29.08.2019, 17:50

ich würd eins bestellen ;)

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Re: CCU3 /2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von funkleuchtturm » 29.08.2019, 18:08

rbeudel hat geschrieben:
29.08.2019, 17:03
Der stört doch voll den Empfang über die ungeschirmten Lötstellen im Deckel.
Sorry, aber das ist Unfug!! Wenn draussen die Sonne scheint und Du machst die Haustür einen Spalt offen, dann bekommst Du ja auch keinen Sonnenbrand. ... wenigstens nicht sofort :mrgreen:

Heute haben wir bei der CCU3 sogar alle Lötstellen offen inkl. der Antenne selbst!!

Man könnte zwar auch bei der hier vorgestellten Lösung auch noch die restlichen kleinen Lötstellen im Gehäuse abschirmen, aber da steht Aufwand und Nutzen m.E. in keinem Verhältnis! Wer will, kann das ja machen :mrgreen:

Und ich bin froh, daß ich nicht noch viele kleine Kästchen habe, die irgendwie über Kabel miteinander verbunden sind. :D
Viele Gruesse
Eugen
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Re: CCU3 -2020 ...meine ultimative CCU für die Homematic

Beitrag von rbeudel » 29.08.2019, 18:51

Hallo,
ich bleib dabei. Ich hatte auch schon eine Antenne gekauft. Aber das Funkmodul weg vom Computer hat es gebracht.
Viele Grüße,
Ralf


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