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IoT Junior Starterkit

Das IoT Junior Starterkit ermöglicht es Dir deine Ideen, Experimente und Projekte über das „Internet der Dinge“ Wirklichkeit werden zu lassen.

Das IoT Junior Startbereit enthält alles, was Du brauchst, um sofort loslegen zu können, um Dein erstes SpaceNet aufzubauen.

Die Welt des SpaceNets

Das SpaceNet bietet Dir faszinierende Möglichkeiten, das Internet der Dinge selbst zu erleben und zu beeinflussen. Das IoT Junior Starterkit enthält die wichtigsten Bausteine, dass Du Mitglied dieser Welt werden kannst.

Zunächst möchten wir Dir die Bestandteile des SpaceNet erläutern:

Der SpaceSatellite

Ein SpaceSatellite ist das „Thing“ im „Internet of Things“. Ein SpaceSatellite besteht aus einem Merkur-Grove-Board 4 - das ist ein kleiner Computer mit Funkmodul - einem Batteriehalter als PowerModule und einen FTDI-Micro-USB-Adapter zum Programmieren.

Das Merkur-Grove-Board 4 besitzt vier I/O-Ports. Somit kannst bis zu vier I/O-Module am das Merkur-Grove-Board 4 anschliessen, die mit der Umwelt „kommunizieren“. Jeder SpaceSatellite kann entweder alleine selbst einen Aufgabe übernehmen oder über das Funkmodul sich mit anderen SpaceSatellites verbinden und so in Kooperation mit anderen SpaceSatellites gemeinsam Aufgaben lösen.

USB-SerialMerkur-Grove-Board

SpaceSatellite mit BatteriehalterSpaceSatellite mit FTDI-Micro-USB-Adapter zur Programmierung

Die I/O-Module für den SpaceSatellite

Die I/O-Module, die an den SpaceSatellite angeschlossen werden können, können „Eingabe-Module“ sein, d.h. sie messen z.B. Werte wie die Temperatur. Oder es können „Ausgabe-Module“ sein, die nach Signale abgeben, z.B. eine LED.

Bei den I/O-Modulen für die Signalerfassung und Signalausgabe handelt es sich um Grove-Module (Seeedstudio), von denen es über 200 verschiedene Varianten gibt, von denen die meisten mit dem Merkur-Grove-Board problemlos funktionieren und für die es vorgefertigte Software-Bibliotheken gibt. Das schafft ungeahnte Möglichkeiten ohne Löten schnell eigene Lösungen zu entwicklen. Einfach anstecken und loslegen.

 lightbar  button plantsensor  buzzer  potentiomter lightsensor touchsensor  watersensor ledred

Das SpaceNet

Ein SpaceSatellite kann mit einem anderen SpaceSatellites per Funk (6loWPAN, 2,4 GHz) kommunizieren, so dass das Signal, dass in einen SpaceSatellite hinein geht, in einem anderen SpaceSatellite eine Aktion auslöst: eine SpaceNet ist entstanden. Dieses 6loWPAN-Netz gestattet es nicht nur, sehr energieeffiziente Projekte zu realisieren, wo die Batterien sehr lange halten, sondern auch sehr komplexe und über eine große Fläche verteiltes Netz mit sehr vielen Teilnehmern, dass auch wirklich funktioniert.

Du kannst weitaus mehr als 20 SpaceSatellites in einem SpaceNet miteinander vernetzten. Zwischen zwei SpaceSatellites kannst einen Abstand von bis zu 100 m haben (oder durch ca. zwei Wände). Brauchst Du eine größere Reichweite, dann setzte einfach einen SpaceSatellite als „Verlängerung“ dazwischen. Die SpaceSatellites bauen dann automatisch ein Mesh-Netz auf, d.h. sie leiten die Signale von einem zum nächsten SpaceSatellite weiter.

SpaceSatellite und SpaceStation

Die SpaceStation

Die SpaceStation ist ein Edge-Router, dem dem Du das Funknetz mit den SpaceSatellites mit mit deinem lokalen Netz daheim (LAN), Deinem Funknetz (WLAN/WiFi) oder mit dem Internet verbinden kannst. Dafür brauchst Du nur ein Merkurboard, dass über eine serielle Schnittstelle (UART) mit einem Computer mit LAN oder WLAN verbunden ist. Für diesen Computer kannst Du Deinen eigenen Laptop, einen Raspberry Pi, BananaPi, BeagleBone Black, Olimex, Arduino Yun o.ä. verwenden.

Merkurboard Raspberry Pi als SpaceStation

Du kannst nun entweder über die SpaceStation mit Deinem SmartPhone oder Tablett Verbindung zum SpaceNet aufbauen.

Oder Du kannst über die SpaceStation zwei getrennte SpaceNet über das Internet (Cloud) zu einem gemeinsamen SpaceNet verbinden.

Verwendete Protokolle

Die SpaceSatellites kommunizieren im SpaceNet untereinander und mit der SpaceStation mit dem Protokoll CoAP. (Bald werden sie auch mit dem Protokoll MQTT-SN kommunizieren können).

Die SpaceStation kommuniziert nach außen ebenfalls mit dem Protokoll CoAP, kann aber mit dem node.js-Programm Ponte von Matteo Collina auch in MQTT oder per RESTful-API mit der Umgebung kommunizieren. (MQTT-SN ist in Entwicklung).

Bestandteile des IoT Junior Starterkit

Allgemeine Übersicht

Für Dein erstes SpaceNet enthält das IoT Junior Starterkit:

  • Bauteile für einen SpaceSatellite:
    • Merkur-Grove-Board 4 (Computer mit Funkmodul) mit Anschlüssen für bis zu vier Grove-Module
    • Batteriehalter
    • FTDI-Micro-USB-Adapter mit USB-Kabel zur Programmierung des Merkur-Grove-Board 4
    • Diverse Grove-Module, um Signale zu erfassen (Input-Module) oder Signale zu senden (Output-Module)
  • Bauteile, um Deinen Raspberry Pi, BananaPi, BeagleBone Black, Arduino Yung oder Olimex in eine SpaceStation zu verwandeln
    • Merkurboard (Computer mit Funkmodul)
    • Adapterkabel für den BeagleBone Black
    • Adapterkabel für den Arduino Yun

Artikelauflistung

Folgende Artikel gehören nun zu Deinem IoT Junior Starterkit

  • 1 x FDTI/Micro-USB-Seriell-Wandler zur Programmierung der Merkur-Grove-Boards über USB
  • 1 x Micro USB Kabel
  • 1 x Merkurboard für die SpaceStation als Edge-Router
  • 1 x Adapter Merkurboard - BeagleBone Black als Edge-Router
  • 1 x Adapter Merkurboard - Arduino Yun als Edge-Router
  • 1 x Merkur-Grove-Board 4 für den SpaceSatellite
  • 6 x Grove-Eingangsmodule:
    (Taster, Potentiometer, Touchsensor, Lichtsensor, Pflanzensensor, Wassersensor)
  • 3 x Grove-Aktoren:
    (LED rot, LED-Balken, Piezo-Buzzer)
  • 4 x Grove-Kabel zur Verbindung der Grove-Module mit dem Merkur-Grove-Board 4
  • 1 x AAA Batteriehalter für das Merkur-Grove-Board 4
  • 2 x AAA Batterien

Beschreibung

Der SpaceSatellite

Erstellen wir den erstem SpaceSattellite: Dazu verbinden wir das Merkur-Grove-Board 4 über die beigelegten Grove-Kabel mit den gewünschten I/O-Modulen. Spiele Dein Programm mit Hilfe des FTDI-Micro-USB-Adapters von Deinem Computer in das Merkur-Grove-Board. Nun verbinde das Merkur-Grove-Board mit dem Batteriehalter, legen die Batterien ein und schon hast Du haben Deinen ersten über Funk erreichbaren SpaceSatellite (Sensor- oder Aktor-Funkknoten).

USB-Serial <Foto: PowerModul 2xAAA>

Die SpaceStation als Edge-Router

Um eine SpaceStation zu erstellen, brauchst Du entweder einen Computer mit Usb-Anschlug oder ein Linux Embedded System (z.B. Raspberry Pi, BananaPi, BeagleBone Black, Olimex oder Arduino Yun) (ACHTUNG: die genannten Embedded Systeme sind nicht Teil des IoT Junior Starterkits und müssen separat bestellt werden))

An Deinen Computer kannst Du das Merkurboard für die SpaceStation mit einem zusätzlich zu kaufenden FTDI-Micro-USB-Adapter das Merkurboard anschließt.

An Dein Linux Embedded System schließt Du mit dem Adapterkabel das Merkurboard an die UART-Schnittstelle an.

Damit haben wir die Hardware für unseren SpaceStation zusammen, um unsere SpaceSatellites, die per Funk mit der SpaceStation kommunizieren, per LAN oder WLAN von außen zu erreichen.

Merkurboard für die SpaceStation Raspberry Pi als SpaceStation

Auf Deinem Embedded System oder Deinem Computer mußt Du noch die notwendige Software installieren, um Dein System in einen Edge-Router für die Kommunikation mit dem 6oWPAN-Funknetz der SpaceSatellites verbinden zu können.

So können Deine SpaceSatellites über die SpaceStation als Edge-Router mit Deinem LAN, WLAN oder sogar dem Internet kommunizieren. Du kannst so über das Internet verschiedene SpaceStations miteinander für den Datenaustausch verbinden.

Eingangsmodule

  • Button
  • Potentiometer
  • Touch-Taster

 button  potentiomter touchsensor

  • Pflanzen Feuchtigkeitssensor
  • Helligkeit Lichtsensor
  • Wasser/Regensensor

plantsensorlightsensor  watersensor

Ausgangsmodule

  • Lichtbalken
  • Leuchtdiode Rot
  • Buzzer

 lightbar ledred buzzer

Programmierung der SpaceSatellites

Für die Programmierung der SpaceSatellites gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Verwende C unter dem Open Source Embedded Betriebssystem ContikiOS, welches auf dem SpaceSatellite läuft.
  • Verwende Arduino-kompatiblen Code unter ContikiOS
  • Verwende eine Arduino-Entwicklungsumgebung und programmiere den SpaceSatellite wie einen Arduino-Mikrocontroller.
  • Verwende MAIER - Programming Things, eine visuelle Programmierumgebung, die auf der SpaceStation unter node.js läuft. Bei dieser einfachen Variante brauchst Du keine zusätzliche Software auf Deinem Computer installieren: Du entwickelst die Programme für Deine SpaceSatellites in Deinem Web-Browser.

Erweiterungen

Du kannst Dein IoT Junior Starterkit leicht um folgende Komponenten erweitern, um komplexere Lösungen zu realisieren.

  • weitere SpaceSatellites (Merkur-Grove-Boards 4 inkl. Batteriehalterungen)
  • weitere Grove-Eingangsmodule
  • weitere Grove-Ausgangsmodule
  • zahlreiche Grove-Kommunikationsmodule (z.B. Bluetooth, Infrarot, …)
  • eine fertig einsatzbereite SatelliteStation (Linux Embedded System als Edge-Router) inkl. installierter Software
  • zusätzliche PowerModule, z.B. mit Solarzelle, USB-Anschluss, etc.

Damit sind Deinen Experimenten keine Grenzen mehr gesetzt.

Bezugsquellen


de/products/iot-junior-starterkit.txt · Zuletzt geändert: 2016/12/11 16:50 von harald42