Zubehör für Entwicklungsplatinen – Mobilfunk und 3D-Sicht
Zubehör für Entwicklungsplatinen ermöglicht die Erweiterung einer Entwicklungsplatine oder eines Einplatinencomputers (SBC, engl. single-board computer) um Funktionen, die nicht standardmäßig vorhanden sind. In dieser Kategorie finden Sie zwei Produktgruppen: HAT-Mobilfunkmodule, die 4G LTE und 5G Konnektivität bieten, sowie Tiefenkameras, mit denen das Gerät Abstände misst und die Umgebung in drei Dimensionen sieht.
Solches Zubehör eignet sich für Projekte, in denen ein Prototyp schnell zu einem funktionierenden Gerät werden soll: in IoT (Internet der Dinge), Robotik, Maschinenvision und Edge AI-Anwendungen, also der Datenverarbeitung durch künstliche Intelligenz direkt auf dem Gerät, ohne sie in die Cloud zu senden.
HAT-Mobilfunkmodule – LTE- und 5G-Konnektivität
HAT (engl. Hardware Attached on Top) ist ein Aufsatz, der direkt an der GPIO-Schnittstelle der Entwicklungsplatine montiert wird. Ein Mobilfunkmodul in diesem Format ermöglicht dem Gerät den Zugang zum Internet über das Netzwerk des Betreibers, ohne Ethernet-Kabel und ohne Abhängigkeit von Wi-Fi. Dies ist eine Lösung für Geräte, die im Freien arbeiten: Umweltsensoren, Terminals in Fahrzeugen, Automaten, IoT-Gateways oder entfernte Messstationen.
Im Angebot sind Teltonika CALYX Module in Versionen für Raspberry Pi: 4G, 5G und 5G RedCap. Die Module arbeiten mit Raspberry Pi 4 und 5 und funktionieren im Temperaturbereich von -40 bis +75 °C.
4G LTE, 5G und 5G RedCap – was sind die Unterschiede?
- 4G LTE – bewährter Standard mit großer Reichweite, ausreichend für die Übertragung von Telemetriedaten, Benachrichtigungen und die Fernverwaltung des Geräts.
- 5G – höhere Bandbreite und geringere Latenz, nützlich für die Übertragung von Videobildern, großen Datenpaketen oder Anwendungen, die schnelle Reaktionen erfordern.
- 5G RedCap – eine Variante von 5G, die für IoT-Geräte konzipiert ist. Sie bietet eine geringere Bandbreite als volles 5G, verbraucht aber weniger Energie und ermöglicht den Zugang zum 5G-Netz in einfacheren, kostengünstigeren Geräten.
Bei der Auswahl eines Moduls sollten Sie die Reichweite des gewählten Standards am Installationsort, die erforderliche Bandbreite und die Stromversorgung des Geräts überprüfen. Für den Betrieb des Moduls ist eine SIM-Karte und Antennen erforderlich, die an die Anschlüsse des Moduls angeschlossen sind.
Tiefenkameras – 3D-Sicht für Geräte
Tiefenkamera (3D-Kamera) erfasst nicht nur das Bild, sondern auch den Abstand jedes Punktes zum Objektiv. Die Intel RealSense Serie nutzt Stereovision, also zwei Sensoren, die ähnlich wie menschliche Augen funktionieren, unterstützt von einem Infrarotprojektor. Dadurch kann das Gerät Hindernisse erkennen, Objekte messen, Gesten erkennen oder Umgebungspläne erstellen.
Kameras werden über USB angeschlossen, was die Integration mit Entwicklungsplatinen, Industriecomputern und Workstations erleichtert.
Worauf sollte man bei der Auswahl einer Tiefenkamera achten?
- Messbereich – je nach Modell arbeiten Tiefenkameras am besten im Bereich von ca. 0,3–6 m.
- Sichtfeld – ein breiterer Sichtwinkel ermöglicht es, mit einer Kamera einen größeren Raum abzudecken, was in der mobilen Robotik und der Überwachung von Arbeitsplätzen wichtig ist.
- IMU-Sensor – misst die Bewegung und Orientierung der Kamera. Einige Versionen mit IMU eignen sich gut für mobile Roboter, Drohnen und Raumkartierungssysteme.
- Globaler Verschluss – erfasst das gesamte Bild gleichzeitig, was Verzerrungen bei sich schnell bewegenden Objekten reduziert.
- Infrarotfilter – Versionen mit einem Infrarotdurchlassfilter reduzieren den Einfluss von Lichtreflexionen und verbessern die Messung in Szenen mit sich wiederholenden Mustern.
Anwendungen in Unternehmen
- IoT und Telemetrie – entfernte Messgeräte, Zähler, Datengateways und Überwachungssysteme, die Daten über das Mobilfunknetz übertragen.
- Robotik – Navigation mobiler Roboter, Umgehung von Hindernissen und Greifen von Objekten durch Roboterarme.
- Maschinenvision – Qualitätskontrolle, Maßmessung von Produkten, Zählen von Objekten in der Produktionslinie oder im Lager.
- Edge AI – 3D-Bildanalyse auf dem Gerät und Übertragung nur der Ergebnisse über das Mobilfunknetz, nicht der Rohdaten.
Wie wählt man Zubehör für eine Entwicklungsplatine aus?
Beginnen Sie mit der Kompatibilität: Überprüfen Sie, ob das Zubehör das Modell Ihrer Platine, ihre Anschlüsse und das Betriebssystem unterstützt. Bewerten Sie dann die Stromversorgung – Mobilfunkmodule und Kameras erhöhen den Energieverbrauch, daher muss das Netzteil der Platine ausreichend Leistung haben. Berücksichtigen Sie auch die Betriebsbedingungen, also Temperatur, Staub und Montageort, sowie die Verfügbarkeit von Treibern und Softwarebibliotheken (SDK), die die Implementierungszeit verkürzen.
FAQ – häufig gestellte Fragen
Was ist ein HAT-Aufsatz und wie wird er auf einer Entwicklungsplatine montiert?
HAT ist ein Erweiterungsmodul, das direkt an der GPIO-Schnittstelle der Entwicklungsplatine, meist Raspberry Pi, montiert wird. Nach der Montage und Installation der Treiber erhält die Platine eine neue Funktion, z.B. Mobilfunkverbindung. Das CALYX-Modul hat keinen durchgehenden GPIO-Anschluss, daher wird es beim Verbinden mehrerer Aufsätze ganz oben montiert.
Was unterscheidet 5G RedCap von klassischem 5G und LTE?
5G RedCap ist eine vereinfachte Variante von 5G für IoT-Geräte. Es hat eine geringere Bandbreite als volles 5G, verbraucht aber weniger Energie und nutzt das 5G-Netz. Im Vergleich zu LTE bietet es Zugang zu neuerer Infrastruktur und geringere Latenzen.
Benötigt das Mobilfunkmodul eine SIM-Karte und Antenne?
Ja. Das Modul benötigt eine aktive SIM-Karte mit einem Datenpaket sowie Antennen, die an seine Anschlüsse angeschlossen sind. Art und Anzahl der Antennen hängen vom Modell des Moduls ab.
Wozu dient eine Tiefenkamera und wie unterscheidet sie sich von einer normalen Kamera?
Eine Tiefenkamera misst neben dem Bild auch den Abstand jedes Punktes zum Objektiv. Dadurch kann das Gerät Hindernisse erkennen, Objekte messen und dreidimensionale Karten der Umgebung erstellen, was eine normale Kamera nicht ermöglicht.
Welche Intel RealSense Kamera sollte ich wählen?
D435 ist ein universelles Modell für die meisten Anwendungen. D435i hat zusätzlich einen IMU-Sensor zur Bewegungsverfolgung, D435f – einen Infrarotdurchlassfilter, der den Einfluss von Lichtreflexionen reduziert, und D455 mit IMU bietet genauere Messungen über größere Entfernungen (ca. 0,6–6 m).
Kann eine Tiefenkamera an eine Entwicklungsplatine angeschlossen werden?
Ja, Intel RealSense Kameras verbinden sich über USB. Vor dem Kauf sollte überprüft werden, ob die Platine einen ausreichend leistungsfähigen USB-Anschluss hat und das SDK des Kameraherstellers unterstützt.
