Unsere WLAN Funkmodule für Messmittel sind hervorragend geeignet, um ein IIoT Infrastruktur für Messmittel aufzubauen. Es gibt jedoch auch Situationen in welchen nur eine einfache, zunächst lokale Übernahme der Messwerte, z.B. auf ein Smartphone, hinreichend ist. Das Smartphone wird somit zur einfachen Fernanzeige für eine Messuhr oder ein anderes Messmittel.

Für diesen Anwendungsfall haben wir die Mobile Anwendung „smart measure display“ entwickelt.

Das Smartphone scannt zur Kopplung der Funkverbindung das Messgerät (Messuhr)
Das Smartphone scannt zur Kopplung der Funkverbindung die Messuhr mit montiertem Funkmodul und aufgedrucktem Barcode
Nach erfolgreicher Kopplung werden die Messwerte auf dem Smartphone angezeigt.
Nach erfolgreicher Kopplung werden die Messwerte direkt auf dem Smartphone angezeigt.

Ohne besondere Konfiguration wird das Messmittel einfach mit dem Smartphone gescannt. Daraufhin wird eine Funkverbindung zwischen dem Smartphone und dem Messgerät hergestellt und der Messwert kann direkt auf dem Smartphone abgelesen und gespeichert werden.

Als Zusatzfunktionen sind implementiert:

  • Überwachung von Bereichsgrenzen und Grenzwerten
  • Automatische, programmierbare Intervallmessung
  • Ferngesteuerte Messauslösung
  • Speichern der Messwerte in einer lokalen Datenbank
  • Weitergabe der Messwerte an ein Backend (SQL, MQTT-Broker, Q-DAS)

Die Anwendung kann kostenfrei (kostenlos) verwendet werden („freeware“) und funktioniert mit unseren beliebten Funkmodulen der Reihe M4 und M8.

Technische Details

Unsere Funkmodule beherrschen verschiedene Protokolle zur Messwertkopplung.

Als professionelles Kopplungsverfahren setzen wir bevorzugt das MQTT Protokoll ein. Dieses IoT Protokoll hat den Vorteil der relativ einfachen Konfigurierbarkeit, verbunden mit der Möglichkeit, eine gesamte Messinfrastruktur aufzubauen. So können z.B. ein Smartphone und gleichzeitig eine Prozesssoftware auf das Messmittel zugreifen um Messwerte abzurufen oder eine Messung auszulösen. Als Nachteil erweist sich, dass diese Infrastruktur vorhanden sein muss. Für eine einfache Messanzeige eines Messwertes auf einem Smartphone kann dies schon überdimensioniert sein.
Daher unterstützen unsere Module der Reihe M8 auch einfache WebSockets als Übertragungsprotokoll. Hierüber kann über eine sehr einfaches Protokoll einfach der Messwert eines Messmittels abgefragt werden.
Die Kopplung erfolgt denkbar einfach:
Ist nur ein Messmittel in der Reichweite des Smartphones wird dieses Messmittel direkt gekoppelt und abgefragt.
Sind mehrere Messmittel vorhanden kann das Messmittel entweder
– manuell durch eine Auswahl am Bildschirm
– durch den Scan eines QR-Codes
gekoppelt werden.

Das im Text verwendete Wort "Q-DAS" ist ein eingetragenes Warenzeichen der Q-DAS GmbH, Eisleber Straße 2, 69469 Weinheim, Germany

Fernbedienung für MQTT.

Die Bedieneinheit als Batteriebetriebenes IoT Device dient dazu beliebige MQTT Botschaften auf Knopfdruck manuell zu versenden und MQTT Botschaften zu empfangen und auf der eingebauten Anzeige darzustellen.

MQTT als Protokoll für IoT und IIoT erfreut sich steigender Beliebtheit in der Automatisierung von Prozessen und Anlagen. Mit unserer MQTT Fernbedienung können wir die nach unserem Kenntnisstand erste und einzige Fernbedienung liefern welche als direkt MQTT Botschaften versenden und empfangen kann.
Für jede der 4 Tasten der Fernbedienung lassen sich Aktionen programmieren, welche beim drücken und loslassen der Taste ausgeführt werden sollen.

Produktbild MQTT Fernbedienung
Produktbild MQTT Fernbedienung mit aufgestecktem LiIon-Akku

Natürlich können MQTT Botschaften auch von jedem PC oder Smartphone abgesendet werden. Diese Fernsteuerung ist für Situationen gedacht, in welchen unabhängig von einem Rechner einfache Befehle gesendet werden sollen. Weiter ist der Handsender sehr schnell einsatzbereit: Wenige Sekunden nach dem Einschalten können Fernsteuervorgänge mit dem mobilen MQTT Client ausgeführt werden.

Besonderheiten

Die Besonderheit dieser Fernbedienung besteht darin, dass sie hoch konfigurierbar ist. Die Grundkonfiguration kann hierbei über eine eigene Web-Oberfläche vorgenommen werden. Die Konfiguration kann ergänzend auch über MQTT selbst vorgenommen werden. Dies bedeutet MQTT extrem: Über ein MQTT Backend lassen sich  Funktionen und Aufgaben der Fernbedienung während des Betriebs dynamisch zuordnen und zuweisen.

Zielsetzung

In der Praxis kommt es vor, dass bestimmte MQTT Aufgaben zur Steuerung oder Regelung manuell angestoßen werden sollen. Normalerweise werden solche MQTT Topics dann über einen MQTT Client auf einem PC oder Smartphone abgesetzt. Speziell im mobilen Einsatz ist dies jedoch unter umständen ungünstig, umständlich oder schlicht nicht möglich. Mit einem sehr kleinen batteriebetriebenen MQTT Sender wie unserer MQTT Fernbedienung ist es problemlos möglich, auch unterwegs und ohne expliziten Rechner manuell MQTT Aktionen durchzuführen.

Einsatzbereiche

Die Einsatzbereiche sind im praktischen Industrieumfeld einer MQTT Infrastruktur. Auch für Test-Szenarien oder Versuchsaufbauten ist der MQTT Sender als Fernsteuerung einsetzbar.

Funktionsweise

Bei jedem Druck und bei jedem Loslassen einer Taste wird eine zuvor konfigurierte MQTT Botschaft (Publish) abgesetzt. Sowohl die verwendete Adresse (Token) der Botschaft also auch der Inhalt der Botschaft (Payload) kann für jede Taste konfiguriert werden.

Inbetriebnahme und Konfiguration

Die IoT Device kann im laufenden Betrieb dynamisch konfiguriert werden. Die Konfiguration kann sowohl über eine eigene Web-Oberfläche von jedem Browser aus vorgenommen werden oder auch über MQTT durchgeführt werden.
Beim ersten Einschalten ist noch kein WLAN Netzwerk und noch kein MQTT Broker zur Kommunikation festgelegt. Wenn noch keine Konfiguration festgelegt ist geht die Fernbedienung ein einen alleinigen Konfigurationsmodus. In diesem Modus öffnet das Gerät einen eigenen WLAN-Accesspoint. Über diesen kann dann die Grundkonfiguration vorgenommen werden.

Konfigurationsansicht für den MQTT Sender
Hauptbildschirm der Konfigurationsansicht des MQTT Handsender

Wurde eine Grundkonfiguration durchgeführt verbindet sich die Device mit dem angegebenen WLAN-Netzwerk und dem angegebenen MQTT Broker. Über das WLAN Netzwerk erhält die Device eine IP Adresse (DHCP). Über diese Adresse kann dann wieder die Konfigurationsseite von jedem Browser aus aufgerufen werden.

Bedienung

Die Fernbedienung wird mit dem Hauptschalter Ein- und Ausgeschaltet.
Nachdem die Funkverbindung mit WLAN und Broker hergestellt ist kann über die 4 Tasten jeweils eine Botschaft versendet werden. Mehrere Tasten können gleichzeitig gedrückt werden. Eingehende Botschaften werden auf dem Display angezeigt.
Auf dem eingebauten OLED Display können neben den Beschriftungen der Tasten bis zu 3 weitere Textzeilen angezeigt werden. Die letzte Zeile im Display zeigt den Status der Device und die zuletzt gesendete Botschaft. Lange Texte werden über den Bildschirm gescrollt.
Über 3 Symbole auf der linken Seite werden Zusatzinformationen zum Gerät angezeigt:

  • WLAN Signalstärke, durchgestrichenes WLAN Symbol wenn die Anmeldung am WLAN Netzwerk nicht erfolgreich war.
  • MQTT Broker Status. Ein „M“ Symbol zeigt an, dass die Verbindung zum MQTT Broker noch nicht hergestellt ist.
  • Batteriesymbol mit Ladestandanzeige des angeschlossenen Akkus bzw. der externen Stromversorgung.

Die Fernbedienung wird im Normalfall mit einem Lithium-Ionen Akku mit Energie versorgt. Dies ist im Vergleich zu einer Infrarot-Fernbedienung ungewöhnlich – jedoch sendet die IoT Fernbedienung auch in einem WLAN mit einer Reichweite von bis zu 300 Metern anstatt über eine sehr kurze Distanz mit Infrarot-Licht. Entsprechend ist der Stromverbrauch der Fernbedienung höher. Das Li-Ion-Wechselakku-System ermöglicht ein einfaches Tauschen der Akkus zur Spannungsversorgung. Mit mehreren Akkus und unseren Ladestationen kann ein kontinuierlicher Betrieb einfach sichergestellt werden.
Über den 10 poligen Universal-Anschluss kann neben einem Akku auch eine andere Stromversorgung z.B. in Form eines Netzteils angeschlossen werden. Weiter können Daten über eine serielle Schnittstelle ausgelesen und weiterverarbeitet werden.

Sicherheit

Das WiFi Modul des Senders arbeitet mit 2.4GHz. Eine prinzipielle Sicherheit ist durch eine WPA2 Verbindung gegeben. Zusätzlich kann die MQTT Verbindung über einen Benutzernamen und ein Passwort abgesichert werden.
Optional kann eine Firmware geliefert werden welche die Verbindung zusätzlich über eine SSL Verschlüsselung weiter absichert.

Referenz

Weitere Informationen zu unserem MQTT Handsender (mobiler MQTT Client) finden Sie in der Dokumentation zum Produkt.

Zum Produktvideo: MQTT RemoteControl bei YouTube.

Wir fertigen eine ganze Reihe von WLAN Modulen für die Industrielle Messtechnik. Die Modulserie M4 ist hier unser Massenmodell für den breiten Einsatz in Verbindung mit Messuhren von Mitutoyo, Mahr oder HELIOS-PREISSER. Die Modulserie ist modular aufgebaut. Zu dem eigentlichen WLAN Modul für das Handmessmittel gibt es weitere Module zur Erweiterung des Funkmoduls. Das WLAN Funkmodul ist fest an der Messuhr angebracht und besitzt einen 10 poligen Systemstecker. An diesen können verschiedene weitere Module angeschlossen werden. Das WLAN Funkmodul selbst ist in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Identisch ist jedoch der Anschluss der externen Module über den universellen Systemstecker.

Das Übersichtsbild zeigt die Anschlussmöglichkeiten an das Funkmodul.

Das Display-Modul ist optional und dient dazu, Informationen des Funkmoduls anzuzeigen.
Alle notwendigen Bedienvorgänge können auch über die Servicetaste durchgeführt werden und alle wichtigen Statusinformationen können über Blinkcodes der Status-LED abgelesen werden. Weiter können alle Konfiguration auch per Funk über MQTT ausgelesen werden. Durch die Verwendung des Display-Moduls werden jedoch Service- oder Konfigurationsaufgaben erleichtert. Das Display-Modul ist mit einem USB-Kabel versehen und versorgt das Display als auch das WLAN Modul mit Strom.

Die weiteren Module dienen zur Stromversorgung des Moduls. Der M4 Akku ist ein Schnellwechsel-Akku welcher mit einer Hand einfach und schnell am WLAN Modul aufgesteckt und ausgetauscht werden kann. Der Akku selbst kann in einer Ladestation einfach aufgeladen werden. Die Ladestationen sind in verschiedenen Ausführungen für eine unterschiedliche Anzahl von gleichzeitig ladbaren Akkus verfügbar.

Der M4 Festspannungsanschluss ermöglicht den Anschluss einer externen Stromversorgung. Dies kann eine Spannungsquelle aus dem Prozess oder auch z.B. eine Powerbank als Sammelstromversorgung für mehrere Module auf einer Messvorrichtung sein.

Die Erfolgreiche M4 Reihe für Messuhren der Fa. Mitutoyo, Mahr und Helios-Preisser wurde erweitert auf Messschieber (M4MS), Innenmikrometer und Bügelmessschraube (Mikrometerschraube, M4BM). Das bedeutet, dass auch diese Handmessmittel mit einem Funkmodul der Reihe M4 und allem zugehörigen Zubehör ausgestattet werden können.

Download der Übersicht als PDF Datei.

Unsere erste Control-Messe in Stuttgart wurde leider abgesagt. Für uns wäre es im Jahr 2020 die erste Teilnahme gewesen. Die Absage trifft uns daher besonders hart, ist jedoch aufgrund der immer noch andauernden Corona-Pandemie verständlich. Inzwischen sind wir gut ausgelastet – so dass wir erst noch sehen müssen, ob wir überhaupt einen weiteren Messe-Auftritt planen.

Als kleinen Trost für alle, welche uns gerne besucht hätten haben wir hier eine kleine virtuelle Hausmesse für Qualitätssicherung mit Handmessmittel zusammengestellt.
Als Alternative vereinbaren wir auch gerne einen Vor-Ort Termin bei Ihnen um unsere Produkte vorzustellen.

Was wir können und was wir tun ist die Digitalisierung von Messdaten.
Einen besonderen Schwerpunkt legen wir hierbei auf die Übertragung der Daten direkt per WLAN. Als bevorzugtes Protokoll der Übertragung kommt hier das offene Übertragungsformat MQTT zum Einsatz.
Im Gegensatz zu einer Punkt-zu-Punkt Funkverbindung über Ant+, Zigbee oder Bluetooth wird das Messmittel zu einem wirklichen IoT Gerät.
Dieser Ansatz bietet einige Vorteile.
Vor allem die sehr flexible Anbindung nicht nur an ein einzelnes Programm sondern eben an das Internet bieten eine sehr dynamische Anbindung an beliebige Prozesse und Systeme.
Der offene MQTT Standard bedeutet niedrige Kosten für die Implementation und bietet eine maximale Investitionssicherheit.

Beispiele aus unserem aktuellen Produktportfolio:

Produktserie M4

Modul M4

M4 WLAN Messuhr-Modul für Mitutoyo Messuhr.
Das Modul wird anstelle der Rückabdeckung der Messuhr direkt mit der Messuhr verschraubt und ist dauerhaft angebracht. Über einen Universalstecker können verschiedenste weitere externe Module angeschlossen werden.

Optional / Neu: M4-Mahr WLAN Messuhr-Modul für Mahr Messuhr.

Zubehör:

Steckmodul Akku 650mAh

Steckmodul 5.5mm Hohlbuchse

Option: Steckmodul mit USB Micro oder USB Mini Anschluss.

Steckmodul OLED Display

M4 Ladegeräte für Steckakkus:

Ladegerät 1 fach Micro USB
Ladegerät 1 fach Mini USB

Mehrfachladegerät mit 5.5mm Hohlbuchse, Mini-USB und Micro-USB

Ausführung Lademodul 2 fach

Ausführung Lademodul 3-fach

Konfigurationsbeispiel für ein einfaches Mess-Set:

Messkoffer mit 2 x WLAN Messuhr und verschiedenen Zubehörteilen.

Produktserie M3

WLAN Modul mit OLED Display für Mitutoyo Messschieber mit Digimatic Datenausgang.
Das Display zeigt nicht nur den Betriebszustand des Moduls an sondern dient auch dazu beliebige Informationen für den Bediener an der Messuhr anzuzeigen.
Beispielsweise könnten Messpunkte genannt oder Messfolgen beschrieben werden:
„Bitte jetzt Messpunkt 2 messen.“
Auf dem Display können 3 Zeilen Text angezeigt werden.
Lange Texte können über eine Scrollfunktion dargestellt werden.

M5 – Modul für Messschieber

Das Modul für den Messschieber wird direkt am Messschlitten verschraubt. Ein Lithium-Ionen Akku versorgt die Elektronik und den Sender mit der nötigen Energie. In den Messpausen erfolgt die Aufladung des Moduls in der Ablage mit integrierter Ladefunktion.

Zeigt den WLAN Messschieber in der Ladeschale. Diese ist auf einem Lochblech montiert.
WLAN Messschieber in Ladeschale

M6 – Modul für Bügelmessschraube

WLAN Bügelmessschraube mit WLAN/Wifi Modul für Mitutoyo Bügelmessschrauben.

Komplettset incl. Bügelmessschraube, Ladestation und Aufbewahrungsbox.

MQTT2File

Universalsoftware zur Konfiguration von IoT Devices und zum einfachen Speichern von Messwerten.
Die Messwerte können z.B. in einer CSV-Datei gespeichert werden, so dass diese direkt in Excel auswertbar sind.

Übersicht über die Messsoftware für WLAN-Messuhr Module. Übertragen der Messwerte per MQTT. Anzeige und speichern der Messwerte in CSV auf MS Windows oder Android Betriebssystem.
Messsoftware für WLAN Messmodule

Messablaufsteuerung und Prüfplanverwaltung

Komplexe Messsoftware zur Prüfplanverwaltung und Prüfplanabarbeitung mit SQL-Datenbankanbindung.

Durch unsere agile Entwicklung und agile Fertigung können wir sehr schnell auf neue Anforderungen und spezielle Kundenwünsche reagieren.

Kontaktieren Sie uns für weitere Informationen zu unseren Produkten.

Rechtliches

Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.
Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des IoT Moduls (der Hardware und Software).
Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren ein.

Kontakt

rAAAreware GmbH – Steigerweg 49 – D-69115 Heidelberg – tel 06221 136110 – e-mail: info@raaareware.de