Raspberry-Funkmodul ... Funkqualität und Kommunikation verbessern mit räumlicher Trennung

[funkleuchtturm]

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Zunehmend verwenden Homematic-Anwender einen Raspberry als CCU entweder mit der Original-Software oder mit den verschiedenen Alternativen wie Raspberrymatic, piVCCU, debmatic. Neben dem Raspberry wird bei dieser Konfiguration nur noch ein Funkmodul benötigt, das auf die Stiftleiste des Raspberry aufgesteckt wird und an das eine externe Antenne angeschlossen wird. Als Funkmodul gibt es schon einige Zeit das preiswerte Modul HM-MOD-RPI-PCB für unter 20€. Neuerdings wird ein aufwändigeres Modell angeboten (RPI-RF-MOD), das lt. Beschreibung bessere Funkeigenschaften haben soll.

Ich habe beide Funkmodule seit längerer Zeit in Betrieb und subjektiv keinen Unterschied in der Funkqualität/Funktionalität festgestellt. Deshalb ist das einfache Funkmodul HM-MOD-RPI-PCB für mich die erste Wahl. Allerdings hat dieses Funkmodul das Problem, daß durch Aufstecken auf die Stiftleiste des Raspberry und die damit unvermeidlich Nähe zu digitalen Chips der Raspberry-Platine die möglichen Störeinstrahlungen hoch sein können.

Die Lösung ist ein abschirmendes metallisches Gehäuse so wie hier oder alternativ das Funkmodul räumlich 1 bis 2m vom Raspberry abzusetzen. Das haben bereits eine Vielzahl von Homematic-Usern erfolgreich gemacht und erprobt.

Hier wird solch eine Lösungsvariante beschrieben, bei der das kompakte “alte” Funkmodul in einem speziellen 3D-Druck-Gehäuse untergebracht ist. Dabei ist das Gehäuse nicht nur die “Verpackung” für das Funkmodul, sondern auch gleichzeitig ein relativ stabiler Ständer für die externe Funkantenne. Mit einer gehäuseinternen Alu-Kaschierung soll das Gehäuse zusätzlich als “Erde/Gegengewicht” wirken, um das Strahlungsverhalten der Antenne weiter zu verbessern.

Baubeschreibung
Für die Umsetzung der Idee werden nur wenige Bauteile benötigt:

Pos.:1 Das Funkmodul HM-MOD-RPI-PCB von ELV
Pos.:2 Externe Antenne mit Kabelpeitsche von stall.biz
Pos.:3 3D-Printer-Gehäuse von stall.biz
Pos.:4 2m Litzenkabel LiYY 5 x 0,14
Pos.:5 Buchsensteckleiste mindestens 5 x 2
Pos.:6 2 Blechschrauben 2,9 x 6,5
Dazu noch Bastelmaterial wie Lötzinn, Schrumpfschlauch, Alufolie

Wenn die Teile schwierig zu beschaffen ist, dann kann man die Teile Pos. 2 bis 6 auch als Teilesatz beziehen.

Der Anschluß des Funkmoduls an den Raspi über das 2m lange Litzenkabel erfolgt wie auf folgendem Bild schematisch dargestellt:

Im 3D-Druckgehäuse wird das Funkmodul wie auf nachfolgendem Bild eingesteckt und das Litzenkabel angelötet:

Der Gehäusedeckel wird mit Alufolie und etwas Kleber kaschiert. Die Folie sollte möglichst dick sein (Grillfolie), damit sie beim Einkleben nicht reißt.

Vor dem Zusammenschrauben des Gehäuses sollte man noch mit dem Ohmmeter prüfen, ob die Kabelpeitsche zwischen “Seele” und Abschirmung keinen ungewollten Durchgang hat. So sieht das fertig montierte Funkmodul dann aus und die Antenne kann aufgeschraubt werden.

[Gluehwurm]

subjektiv keinen Unterschied in der Funkqualität/Funktionalität

So man kein HmIP-Wired nutzten möchte ...

Gruß
Bruno

[deimos]

Hi,

meine Erfahrung HM-MOD-RPI-PCB vs. RPI-RF-MOD ist ähnlich, allerdings unter der Vorraussetzung, dass man auch vergleichbar gute Netzteile verwendet. Was definitiv für das RPI-RF-MOD spricht, ist der eigene LDO für die 3.3V Versorgung. Die 3.3V Versorgung vom Pi ist doch recht Störungsbelastet und das Problem geht deine Lösung leider nicht an. Subptimal empfinde ich auch die 2m USART Verlängerung bei 115200 Baud mit ungeschirmten Kabel, würde hier nicht mind. mal geschirmtes Kabel Sinn machen?

Als alternative sehe ich auf jeden Fall die HB-RF-USB-2, da wird die (5V) Spannungsversorgung entstört und es gibt einen vom Pi unabhängigen LDO für die 3.3V Versorgung. Und Absetzen von USB ist natürlich deutlich unkritischer als das Absetzen von USART.

Viele Grüße
Alex

[funkleuchtturm]

Hallo Alex,
ich hatte mir vorher die 3V-Versorgungsspannung am direkt aufgesteckten alten Funkmodul angesehen. Du hast Recht, da ist viel Hochfrequenz-Dreck auf der Leitung! Aber der Dreck ist nach der 2m-Verlängerung definitiv genauso groß. Selbst mit "dicken" Elkos, Tantals oder 100nF's ist keine Verbesserung erkennbar. Da sind Spikes (weit unter 1us) auf der Versorgungsleitung, die m.E. auch nicht mit einem LDO ausgeregelt werden. ... so schnell sind die Dinger nicht! Klar, ein LDO mit anständiger Siebung ist sicher besser als keiner, aber ich stelle nur fest, daß es in dieser Konfiguration auch ohne sehr gut funktioniert!

Das Thema abgeschirmte Leitung ist aus meiner Sicht zweigleisig. Klar, die Schulmedizin sagt, daß es gut ist, eine abgeschirmte Leitung z.B. für Sensorsignale zu verwenden. Aber die Dekodierung der mit 115200Bd doch noch relativ langsamen seriellen Signale funktioniert in diesem Fall völlig unproblematisch und nach meiner Einschätzung fehlerfrei. Also warum ein steiferes Kabel mit höherer Leitungskapazität nehmen, wenn das einfache sehr flexible Litzenkabel auch gut funktioniert?

Ich verwende das alte sehr kompakte HM-Funkmodul schon sehr lange und hatte nie mit einem Raspi irgendwelche Probleme damit. Dagegen hat das neue Funkmodul RPI-RF-MOD eine viel zu große Platine, ohne (für mich) erkennbare Funktionsvorteile.

[funkleuchtturm]

Subptimal empfinde ich auch die 2m USART Verlängerung bei 115200 Baud mit ungeschirmten Kabel, würde hier nicht mind. mal geschirmtes Kabel Sinn machen?

Ich hab gerade mal 8m(!) ungeschirmte Kabellitze LiYY 5 x 0,14 getestet.

Läuft einwandfrei!

[jp112sdl]

Dagegen hat das neue Funkmodul RPI-RF-MOD eine viel zu große Platine, ohne (für mich) erkennbare Funktionsvorteile.

Ich vermute, dass es in erster Linie um den Formfaktor des CCU3-Gehäuses ging.

Mir wollte es auch nicht in den Kopf, warum man die Platine auch noch vom Pi abstehend aufstecken muss und hatte für mich da mal eine PCB erstellt.
viewtopic.php?f=76&t=62777

Wenn man auf den Taster, den dicken Elko und die LEDs noch verzichtet (der RTC-IC wird jedoch benötigt), dann ist man auch wieder bei der Größe des HM-MOD-RPI-PCB.

[Baxxy]

8m(!) ungeschirmte Kabellitze LiYY 5 x 0,14

Gut zu wissen. Bei mir hängt das RPI-RF-MOD an (nur) 60cm altem IDE Kabel, auch das funktioniert störungsfrei.

[urpils]

Kurzes Feedback

Ich habe die Lösung von Eugen nachgebaut. Hab mir dazu ein HM-MOD-RPI-PCB neu bestellt. Mittlerweile wird bei dem Bausatz übrigens ein Mantelstrom Ferritkern mitgeliefert.

Angeschlossen habe ich die externe Antenne an einen Raspi4. Klappt einwandfrei auch mit den HMIP Komponenten. Keine Funkstörungen mehr vom Raspi4 und auch die Funkreichweite (RSSI Werte) wurde verbessert. Ich kann sogar ein Funk Lan Gateway einsparen, das vorher nötig war um einen Fenstersensor im Keller zu erreichen. Ich denke mal, dass hier auch die Alufolie im Gehäuse, die als Ground dient und das Abstrahlverhalten der Antenne verbessern sollte, eine Rolle spielt. Im vorherigen Gehäuse fehlte dieser Ground.

[danzlrobert]

8m(!) ungeschirmte Kabellitze LiYY 5 x 0,14

Gut zu wissen. Bei mir hängt das RPI-RF-MOD an (nur) 60cm altem IDE Kabel, auch das funktioniert störungsfrei.

Wie hast du das gemacht, muss das ein spezielles IDE Kabel sein?
Oder ein normales das man für die IDE-Festplatten verwendet hat.
Wie wird das angeschlossen? hast du ein Bild davon, wäre dir sehr dankbar. DANKE!
Ich habe immer wieder Verbindungsprobleme mit Heizkörperventilen die ab und zu die Verbindung verlieren.
CCU hängt per LAN-Kabel drin, dadurch ist ja WLAN aus oder?
Wie kann ich die Bluetooth deaktivieren? Sagen ja viele das dies stören kann.
Danke für deine Hilfe!

[Baxxy]

hast du ein Bild davon, wäre dir sehr dankbar. DANKE!

Hier sind 2 Bilder davon zu sehen. Letztlich geht auch normales 40poliges Flachbandkabel mit den entsprechenden Steckern.
Wenn du keinen Pi4B einsetzt brauchst du sowas aber nicht. Da wäre es wohl sinnvoller dem Funkmodul eine abgesetzte (bessere) Antenne zu spendieren.