Wir stellen hier eine Übersicht der aktuell verfügbaren und uns bekannten Funk-Messschieber dar.

Funk Messchieber

Hersteller / VertriebProduktbezeichnungModul oder IntegriertFunktechnologieStromversorgungEmpfängerMessbereich, Messgenauigkeit (Ziffernschritt)InfosPreis
rAAArewareM5ModulWLAN
(WiFi, MQTT)
LiIon / LiPo Akkukein spezieller Empfänger notwendig0 - 600 mm; 0,01mm - abhängig vom MessschieberGeeignet für die meisten Mitutoyo Messschieber und Tiefenmesser.
Auch Modelle für Mahr oder RS232 verfügbar.
240 Euro
Hoffmann-GruppeDigitaler Messschieber HCT IP67 mit Bluetooth, GARANT Art.-Nr.: 412780IntegriertBluetooth 4.2Batterie CR2032kein spezieller Empfänger notwendig0 - 150 mm; 0,01 mm224 Euro
MahrMahr 16 EWRi-VIntegriertAnt+ / ProprietärBatterie CR2032enthalten0 - 200 mm; 0,01 mmauch Ausführungen mit deutlich höherem Messbereich verfügbar.220 Euro
Helios-PreisserDIGI-MET® Taschenmessschieber IP67 mit integriertem FunkIntegriertBatterie CR2032enthalten220 Euro
IBRISM-mit1ModulZigbee? / ProprietärBatterieseparat erhältlichfür Mitutoyo (Digimatic)auch Modelle für Mahr oder RS232 verfügbar80 Euro
MitutoyoU-WAVEModulAnt+? / 2,4 GHz / ProprietärBatterie CR2032separat erhältlichbenötigt eigenen Empfänger140 Euro
TESATesa TLCModulAnt+? / ProprietärBatterie CR2032separat erhältlichpassend für TESA TWIN Messschieber165 Euro
SylvacS_Cal EVO SMART - 8101516IntegriertBluetoothBatterie CR2032kein spezieller Empfänger notwendig0 - 150 mm220 Euro
MIB Messzeuge

(Importeur)
Digital-Messschieber inklusive Bluetooth induktives MesssystemIntegriertBluetooth 4Batterie 3Vkein spezieller Empfänger notwendig0 - 150 mm220 Euro
MIB Messzeuge

(Importeur)
MIB Bluetooth DatensenderModulBluetoothBatterie 3Vkein spezieller Empfänger notwendig120 Euro
Messschieber mit Funk-Funktion (Bluetooth, WLAN, Zigbee, Ant+) oder Funk-Module für Messschieber

Auch wenn wir (noch) ein kleiner Hersteller sind brauchen wir uns nicht verstecken und lassen uns gerne mit den „Großen“ der Messtechnik-Branche in dieser Marktübersicht vergleichen. Der Produktvergleich der Messschieber zeigt: Die einzigen die echtes IIoT, MQTT und WLAN beherrschen sind wir. Die anderen können immerhin Bluetooth für kurze Distanzen oder etwas längere Distanzen mit proprietären Protokollen und separat erhältlichen Empfängern.

Ein weiteres Alleinstellungsmerkmal unserer Module ist, dass wir keine Einwegbatterien verwenden sondern Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer-Akkus verwenden. Mit der mitgelieferten Ladeschale kann der Messschieber kontinuierlich geladen werden und ist immer Einsatzbereit. Leere Batterien gibt es hier nicht.

Dieser Artikel wurde im Dezember 2020 erstellt nachdem im „Industrial Outlook“ der Vogel-Mediengruppe ein Bluetooth Messschieber der Fa. Garant vorgestellt wurde. Es verwunderte uns, dass dies als eine Neuheit vorgestellt wurde – wo wir doch seit über 2 Jahren „echte“ WLAN Messmodule fertigen. Und überhaupt: Bluetooth ist nun wirklich nichts Neues mehr.

Wir haben diese Tabelle und den Vergleich nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Trotzdem gilt: Alle Angaben sind ohne Gewähr. Informieren Sie sich bei Fragen bei uns oder bei den anderen Herstellern der Messmittel. Einige genannte Marken oder Bezeichnungen sind vermutlich eingetragene Marken der Hersteller. Wir besitzen hier keine Markenrechte und verwenden die Namen unter Respektierung der Markenrechte der Eigentümer.

Ein Laser Entfernungsmesser wird verwendet um schnell und zuverlässig den Abstand zwischen 2 Objekten zu bestimmen. Voraussetzung für eine Messung über einen Laserstrahl ist die freie Sichtverbindung zwischen den Messpunkten. Laser-Entfernungsmesser sind in vielen unterschiedlichen Ausprägungen am Markt erhältlich. Das verwendete LIDAR Messprinzip ist für die gebräuchlichen Modelle gemeinsam. Das Alleinstellungsmerkmal des von uns hergestellten Entfernungsmessers ist die direkt Anbindung des Messgerätes über WLAN an ein Netzwerk bzw. an das Internet. Als WLAN-Übertragungsprotokoll wird hierbei MQTT eingesetzt. Dies ermöglicht den sehr einfachen Zugriff auf die Messwerte und auf die Funktionen des IoT-Device von jeder Anwendung welche MQTT-fähig ist.

Zum Vergleich: Entfernungsmesser mit Bluetooth-Schnittstelle können zwar auch die Messwerte per Funk übertragen, der Empfänger muss jedoch speziell auf dieses Gerät zugeschnitten sein. Eine Übertragung in ein beliebiges Programm oder in eine Datenbankanwendung ist hier – wenn überhaupt – nicht ohne großen Zusatzaufwand möglich.

Ein weiteres besonderes Feature unseres Lasermessgerätes ist es, dass es nicht mit Batterien sondern mit einem LiIon-Akko (Lithium-Ionen-Akku) betrieben wird. Die Akkus können zudem über einen Standard-Stecker schnell und einfach gewechselt werden. Über Wechselakkus ist somit ein kontinuierlicher Betrieb des IIoT Messgerätes möglich.

Die verwendeten Akkus sowie die Ladegeräte sind kompatibel zu unseren WLAN-Modulen für unsere Messuhren der Modellreihe M4 sowie zu unserem WLAN-PIR-Temperatur-Messgerät.

Einleitung und Übersicht

Eine MQTT Infrastruktur für industrielle Anwendungen zu betreiben ist genauso wie MQTT an und für sich: Einfach und flexibel. Trotzdem ist es wie für alle Vorhaben empfehlenswert einige Vorüberlegungen anzustellen und zu entsprechend zu planen. Dies verhindert, dass die erstellte Infrastruktur direkt nach der Fertigstellung angepasst werden muss. Weiter ist es notwendig, angrenzende Bereiche vor allem aus dem Bereich der Netzwerkinfrastruktur in die Überlegungen und Entscheidungen mit einfließen zu lassen.

Grundsätzlich lässt eine MQTT Infrastruktur in 3 Teile unterteilen: Die Sensoren oder Aktoren (IoT Devices) als primäre Datenlieferanten, den MQTT Broker als Vermittler der Daten und das Backend als primärer Abonnent der Daten. Dies ist eine logische Aufteilung. MQTT-Technisch gibt es Publisher (= Datenlieferanten) und Subscriber (=Datenabonnenten) – doch jeder Publisher kann auch selbst Daten beziehen und jeder Subscriber kann auch Daten senden (und macht dies normalerweise auch). Trotzdem ist es eher so, dass im Datenbackend eher mehr Subscriber von Nutzdaten sitzen und die Devices als Sensoren und Aktoren die primären Datenlieferanten des Systems sind.

Das Bindeglied zwischen den 3 Komponenten des Systems ist das Netzwerk. Bei einer MQTT Infrastruktur geht es also um klassische TCP/IP Netzwerktechnik.

Eine MQTT Device ist normalerweise über WLAN an das Netzwerk angebunden. Wir haben in unserer Netzwerkinfrastruktur also ein WLAN Netzwerk integriert.

Lokale Infrastruktur

In dieser einfachen Infrastruktur befindet sich alles in einem einzigen Netzwerk (LAN, Local area network). Es kommt keine spezielle industrielle Hardware zum Einsatz. Vielmehr dient ein einfacher Accesspoint als Zugangspunkt zum Netzwerk mit MQTT Broker und Backend.

Einfache MQTT Client / MQTT Broker Infrastruktur

Der MQTT Broker kann hierbei auf irgendeinem Rechner des Netzwerks laufen. Möglich ist es sogar, sowohl Broker als auch Accesspoint auf einem einzigen Android Endgerät zu betreiben. Somit besteht die gesamte Infrastruktur z.B. nur aus der IoT Device und einem Tablet. Dieser Spezialfall einer minimalen MQTT Architektur ist in unserem Artikel MQTT Broker auf Android beschrieben.

Gateway als MQTT Broker

Eine fast genauso einfache Infrastruktur setzt einen MQTT Broker als Gateway zwischen 2 LAN Netzwerken ein. Dieser Broker kann als proprietäres System oder als Linux System umgesetzt sein.

MQTT Infrastuktur mit Gateway zwischen Produktionsnetzwerk und Firmennetzwerk.

Firmen wie die Wiesemann & Theis GmbH (www.wut.de) bieten einen einfachen MQTT Broker als fertige Komponente an. Alternativ kann ein kleiner Linux Rechner wie z.B. ein Raspberry Pi Rechner als MQTT Broker eingesetzt werden. Die erste Option bietet eventuell einen etwas leichteren Einstieg in die Konfiguration, da diese komplett über eine WEB Oberfläche vorgenommen werden kann.
Der Raspberry Computer bietet dagegen eine maximale Flexibilität durch ein komplett offenes und frei konfigurierbares System welches mit Sicherheit über viele Jahre gepflegt und weiterentwickelt wird.
Mit dem von uns entwickelten und angeboten Raspberry Industrierechner können wir ein System liefern welches eine sehr einfache Konfiguration ermöglicht und trotzdem die maximale Flexibilität eines quelloffenen und freien Linux Systems bietet.

MQTT Broker im WAN Netzwerk

Eine für nicht-industrielle Anwendungen häufig umgesetzte Konfiguration ist die Verwendung des MQTT Brokers als Service in einer Cloud, also auf einem entfernten Rechner in einem WAN (wide area network; Internet).
Dies vereinfacht die Gesamtkonfiguration und den Betrieb etwas, da ein MQTT Broker eben überhaupt gar nicht erst installiert und konfiguriert werden muss. Dies ist natürlich auch für Industrielle Anwendungen denkbar.

MQTT Infrastruktur mit einem MQTT Broker in der Cloud

Meist kommt diese Konfiguration aus mindestens 2 Gründen nicht zum Einsatz:

Erstens ist die Grundanforderung der Unabhängigkeit einer Industrieanlage nicht gewährleistet. Sollte der externe Dienst des MQTT Brokers aus irgendeinem Grund nicht mehr erreichbar sein ist eine Produktion im schlimmsten Fall nicht mehr oder nur noch deutlich eingeschränkt möglich.

Ein zweiter Grund ist, dass Daten der Anlage außerhalb des lokalen Netzwerkes oder Firmennetzwerkes gespeichert werden. Zwar können die Datenverbindungen und Übertragungen unter MQTT z.B. Passwort oder über eine TLS/SSL Verschlüsselung geschützt werden, ein Risiko zur Einsicht oder Manipulation der Daten auf dem Server selbst bleibt jedoch bestehen.

Wenn man bedenkt, wie einfach ein MQTT Server installiert, administriert und betrieben werden kann ist es empfehlenswert den MQTT Server in einem lokalen Firmen-LAN zu betreiben.

Einleitung

Das Programm mqtt2key (MQTT to Keyboard – MQTT zu Tastatur) dient zur Datenübertragung. Werte, welche über MQTT empfangen werden können damit direkt an die Tastaturschnittstelle weitergegeben werden. Damit eignet sich das Programm zur Übertragung von beliebigen Messwerten oder Eingabedaten an praktisch jede Anwendung zur Messdatenverarbeitung.

In IIoT Anwendungen, also industriellen Anwendungen für IoT, wird bevorzugt das MQTT Protokoll eingesetzt. Normalerweise „sprechen“ dann alle verbundenen Programme MQTT. Die Werte können von jedem Programm direkt und einfach verarbeitet werden.

Es sind verschiedene Szenarien denkbar und in unserer Erfahrung schon aufgetreten, in welchen ein Programm MQTT Messwerte verarbeiten soll, jedoch nicht direkt auf einen MQTT Server zugreifen kann.

MS Excel

In sehr einfachen Szenarien kann es sein, dass der Messwert nur in einem Tabellenkalkulationsprogramm wie LibreOffice oder Excel gespeichert werden soll. Zwar wäre es prinzipiell sicherlich möglich, auch hier eine MQTT Ankopplung zu realisieren – ein sehr einfacher Weg ist es jedoch, einfach die Werte direkt in eine Tabellenzelle einzutragen.
Der Vorteil gegenüber einer manuellen Eingabe liegt auf der Hand: Durch die automatisierte Übertragung ist sichergestellt, dass der Wert auch korrekt übernommen wurde. Die Prozesssicherheit und Qualität der Messwerte steigt, da ein Ablesefehler oder Eintragefehler (z.B. Zahlendreher) sicher vermieden wird.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Übertragung deutlich schneller geht, als den Wert manuell abzulesen und einzutippen.

WEB Anwendungen

Eine weitere Anwendung ist die Verarbeitung der Daten durch ein Programm welches in einem Web-Browser betrieben wird.

Zwar kann ein Web-Browser einfach und direkt über eine Ajax-Web-Schnittstelle auf einen MQTT Broker zugreifen, jedoch ist es nicht immer möglich, das verwendete Programm dahingehend zu erweitern oder zu verändern, dass die Messwerte direkt eingetragen werden.

Auch hier kann über das einschleusen der MQTT Werte in die Tastaturschnittstelle einfach eine automatische Übernahme der Messwerte umgesetzt werden.

Sonstige Anwendungsbereiche

Weitere Anwendungsfälle sind unendlich verfügbar. Jedes Programm, egal ob Konsolenprogramm, Browserprogramm oder Windows-Programm, welches Tastatureingaben entgegennimmt kann mit dem MQTT Hilfsprogramm mqtt2file als Empfänger von MQTT Messwerten verwendet werden.

Die weitere Verwendung von MQTT ist hierbei nicht relevant. Es ist gut vorstellbar, über das Programm schlicht und einfach eine Messuhr, ein Messschieber oder eine Bügelmessschraube per WLAN drahtlos mit dem Computer zu verbinden um die Werte dann direkt in einem beliebigen Programm weiter zu verarbeiten.

Funktionsweise

Das Programm läuft normalerweise im Hintergrund. Es verbindet sich mit dem konfigurierten MQTT Broker und nimmt die Messwerte des konfigurierten Messmittels entgegen. Diese Werte werden dann direkt an die Tastaturschnittstelle weitergegeben.

Optional kann ein systemweiter Hotkey oder Shortcut („Direkttaste“) definiert werden: Über diesen lässt sich dann eine Messung oder ein Messwert direkt vom PC aus über MQTT anfordern.

Konfiguration

Das Programm muss nicht installiert werden. Es wird einfach an einem beliebigen Ort auf der Festplatte (oder auch einem USB-Stick) abgelegt und kann direkt ausgeführt werden.

Der Hauptbildschirm der Anwendung

Nach dem Start des Programms erscheint der Hauptbildschirm der Anwendung.

Die Einstellungen sind selbsterklärend und werden beim Beenden des Programms gespeichert.

Die Messwerte werden wie von z.B. der Messuhr geliefert weitergegeben. Z.B. „-12.34“. Wenn ein Programm die Werte in einer anderen numerischen Notation erwartet kann der Wert in die Notation des Landes anpassen, auf welchem das Programm aktuell ausgeführt wird. Auf einem Computer mit deutschem Gebietsschema würde dann z.B. „-12,34“ an die Tasttatur ausgegeben werden.

Beim schließen des Programms wird das Programm lediglich in die TNA (Taskbar Notification Area) minimiert. Dort ist es dann weiter als kleines Symbol sichtbar und läuft im Hintergrund.

Wenn ein Messwert übertragen wird blinkt dieses Symbol kurz auf.

Durch klick auf das Symbol wird der Hauptbildschirm wieder dargestellt.

Durch klick mit der rechten Maustaste kann das Programm endgültig geschlossen werden.

Auf der 2. Registerseite der Anwendung sind Details zu MQTT zu sehen.

Download und Installation

Das Programm ist Freeware und kann kostenlos hier heruntergeladen werden. Das Programm sollte auf jedem neueren Windows Rechner problemlos laufen. Wir übernehmen hierbei keine Garantie für die Funktion – siehe auch unten unter „Rechtliches“. Das Programm muss nicht installiert werden. Entpacken Sie die Dateien einfach in ein beliebiges Verzeichnis. Zum Starten rufen Sie das Programm „mqtt2key.exe“ auf.

Rechtliches

(c) rAAAreware GmbH

Diese Software wird zur Verfügung gestellt, so wie sie ist, ohne
ausdrückliche oder implizite Garantie.
Keinesfalls ist der Autor verantwortlich für etwaigen Schaden, der durch die Verwendung dieser Software auftritt.

Es wird allen Nutzern des Programms bewilligt, diese Software für
jeden möglichen Zweck einzusetzen, kommerzielle Nutzung inbegriffen,
solange folgende Bedingungen erfüllt werden:

  1. Jegliche Weitergabe des Pakets muss alle Angaben obiger Copyright
    Nennung und die Webadresse beinhalten.
  2. Die Herkunft der Software darf nicht falsch dargestellt werden, es
    darf also nicht fälschlicherweise behauptet werden, der Autor dieser
    Software zu sein.
  3. Veränderte Versionen müssen als solche deklariert und nicht als
    Originalsoftware dargestellt werden.
  4. Jegliche Weitergabe des Pakets hat unentgeltlich zu erfolgen.
    Eine kommerzielle Weitergabe ist nicht ausgeschlossen, bedarf
    jedoch einer Rückfrage beim Autor.

Funkstandards bei IoT / IIoT Technologien für Industrie 4.0

Bei der Anbindung von Messmitteln an eine IIoT Industrie 4.0 Infrastruktur stellt sich immer wieder die Frage, auf welchen Funkstandard oder Funktechnologie man setzen kann, soll, muss oder darf. Inzwischen bewerben sich viele verschiedene Protokolle und/oder Standards wie WLAN / Wi-FI, Bluetooth, Ant+ oder ZigBee um den Einsatz in der Fabrikhalle oder Fertigung. Hersteller entscheiden sich für einen dieser Standards oder verwenden einen ganz eigenen – wie das U-Wave von Mitutoyo – obwohl auch diese Ansätze dann wieder auf Standards wie IEEE 802.15.4 aufsetzen.

Wenn ein Unternehmen IIoT in der Produktion umsetzen will kommt es nicht umher sich mit diesen Funkstandards auseinander zu setzen. Wer dies nicht tut endet in einem Chaos von Systemen und eventuell instabilen oder sich gegenseitig beeinflussenden Funksystemen. Gleichzeitig hilf es nicht weiter überhaupt nichts zu tun oder sich einfach stoisch für ein System zu entscheiden. Im 2. Fall wird man festzustellen, dass viele gewünschte Dinge dann einfach nicht umsetzbar sind. Es gilt die beste Lösung zu finden und auch Kompromisse zu machen um die Herausforderungen der IoT in der Automatisierungstechnik erfolgreich umzusetzen.

Mit einem Vergleich und einer Gegenüberstellung der verschiedenen Funksysteme mit industrieller Eignung versuchen wir etwas Licht in dieses Thema zu bringen.

Wir sind ein Hersteller von WLAN-Modulen für die Messtechnik und sicherlich keine wissenschaftlichen Nachrichtentechniker. Aber gerade dies ermöglicht uns einen praxisorientierten Blick auf die Thematik welchen wir durch unsere langjährige Erfahrung in der Zusammenarbeit mit unseren Industriekunden verfestigen konnten.

Sie können unseren Artikel zu Funkstandards bei IoT / IIoT Technologien für Industrie 4.0 hier lesen oder downloaden.

Rechtliches

Einige Namen in diesem Text können Urheberrechtlich geschützt sein.
Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
ANT+ ist ein eingetragene Marke der ANT Alliance bzw. Garmin.
Zigbee ist eine eingetragene Marke der Zigbee Alliance, USA.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.
Wir weisen darauf hin, dass wir keine Rechte an diesen Namen haben oder beanspruchen, diese Namen nur redaktionell zur Erklärung verwenden und keine Verbindung zu den Firmen mit den Namensrechten haben.

Auf dieser Seite möchten wir es ermöglichen, dass Interessenten mit anderen Landessprachen Informationen zu unseren Produkten erhalten können.

Über die entsprechenden Links wird die rAAAreware Seite in der jeweiligen Landessprache online übersetzt.

Für die Übersetzung übernehmen wir keine Gewähr. Weiter gelten auf diesen Seiten ergänzend zu unserer Datenschutzerklärung auch die Datenschutzerklärung von unserem Übersetzungsdienstleister Google. Praktisch gesagt: Sie sehen noch unsere Inhalte, haben jedoch unser Angebot verlassen und sind nun in den Händen von Google.

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           Our product WLAN MQTT Module for dial gauge in english language.

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Installation und Betrieb eines MQTT Brokers (MQTT Server) auf dem Android Betriebssystem

Einleitung

Die Kommunikation bei MQTT wir über einen zentralen Server abgewickelt.
Dieser Server steht normalerweise im „Backend“: Über eine Adresse ist er bekannt – alles weitere interessiert den MQTT Anwender dann nicht mehr. In der Praxis läuft dieser Server (MQTT Broker genannt) dann entweder in der Cloud – also einem entfernten Dienst eines Dienstleisters oder auf einem eigenen Server. Der eigene Server kann dann etwas Großes oder Kleines sein. Etwas großes wäre der dicke Server im Keller. Etwas kleines wäre z.B. ein Raspberry Pi welcher mit Open-Software ausgestattet z.B. lokal in einer Fertigungsanlage oder in der Linie positioniert ist.

Eine Übersicht über solche klassische MQTT Infrastruktur-Szenarien haben wir Im Artikel „Möglichkeiten einer IoT MQTT Infrastruktur zusammengestellt.

Es ist jeweils für den aktuellen Anwendungsfall zu entscheiden was das zweckmäßigste ist.
Normal ist jedoch, dass viele MQTT Devices über diesen Server kommunizieren und ihre Daten bereitstellen, abrufen und austauschen.

Nun kommen wir zum nicht normalen Fall: Es gibt Anwendungsfälle, in welchen schlicht kein klassischer Server gewünscht ist. Zum Beispiel soll eine lokale IoT Device Messwerte an ein Smartphone oder Tablet liefern die dort dann angezeigt und gespeichert werden. Dies ist die für MQTT einfachste Konfiguration. In der vor Industrie 4.0 Zeit hätte hier dann vielleicht auch anstatt einem IoT Device auch nur ein Gerät mit Bluetooth oder Zigbee Verwendung gefunden.

Der Einsatz von MQTT bietet jedoch auch in diesem einfachen Anwendungsfall einige Vorteile:

  • deutlich stabilere Funkverbindung und höhere Reichweite (100-300m statt 3-10m!).
  • keine umständliche Kopplung bei Gerätewechel notwendig.
  • einheitliche Weiterverarbeitung der Daten über den offenen MQTT Standard.

Für uns als MQTT Messgerätehersteller (WLAN Handmessmittel) stellte sich für dieses Szenario die Aufgabe einen MQTT Broker auf einem Android Betriebssystem zu betreiben. Dieser Fachartikel beschreibt die Analyse der Möglichkeiten und zeigt eine einfache Lösung des Problems. Die Lösung besteht darin, einen quelloffenen und verbreiteten Linux MQTT Broker auf einem Android Device zu betreiben. Dieser Broker kann dann direkt auf dem Smartphone oder Tablet von einer lokalen Anwendung angesprochen werden um die Messwerte zu verarbeiten.

Vorhandene MQTT Broker

Eine Liste der wesentlichen MQTT Broker-Implementationen ist auf Github zu finden.

Es ist nicht weiter verwunderlich, dass hier kein Broker für Android zu finden ist, da Android ein Client-Betriebssystem ist – und ein MQTT Broker eben eine Server Anwendung.

Eine Suche im Google Playstore listet zwar einige MQTT Broker auf – diese haben jedoch keine allzu guten Reputationen. Unsere Versuche mit diesen Brokern blieben Versuche: Von einem ernsten industriellen Einsatz raten wir ab. Zu unstabil, mit Werbung versehen und fragwürdige Herkunft bei geschlossenen Quellen sind keine Basis für einen industriellen Einsatz.

Der wahrscheinlich am häufigsten verwendete MQTT Broker ist der Mosquitto Broker der Eclypse Foundation. Dieser Broker läuft auf einigen Betriebssystemen – ab liebsten und häufigsten sicherlich auf Linux.

Android ist wie gesagt ein Client-Betriebssystem und der Betrieb eines Servers ist dort nicht unbedingt vorgesehen. Da Android jedoch nicht mehr als ein modifiziertes Linux ist kann der Weg zu einem Linux Server nicht all zu weit sein.

Die Lösung sieht also folgendermaßen aus und ist entsprechend einfach:
Wir installieren eine Linux-Terminal Emulation auf Android. In dieser Emulation können wir dann den Linux MQTT Broker installieren und betreiben.

Mosquitto MQTT Broker Installation auf Android

Hier also die Schritt-für-Schritt Anleitung zur Installation.

Alle eingesetzten Produkte sind OpenSource Programme und kostenlos verfügbar. Die Quellen aller Programme sind frei verfügbar. Alle Programme sind keine Exoten sondern von einer großen Gemeinschaft professionell entwickelte Produkte.

Installation von Termux

Das Programm Termux wird installiert.
Empfohlen über F-Droid oder Google Playstore.

Wenn F-Droid für die Installation gewählt wurde müssen auch die unten aufgeführten Zusatzmodule unter F-Droid installiert werden. Gleiches gilt für den Google Playstore. Die Termix-Installationen müssen also alle aus dem gleichen Store kommen – ansonsten werden Sie in verschiedenen Bereichen installiert und finden sich nicht gegenseitig.


Abhängig von der geplanten Betriebsweise werden zudem Zusatzmodule von Termux benötigt: Soll der Broker über ein Symbol auf dem Startbildschirm (Application Launcher) gestartet werden wird das Zusatzmodul Termux:Widget benötigt. Soll der Broker bei jedem Start des Gerätes automatisch gestartet werden benötigen wir das Modul Termux:Boot. Die Links zu den Modulen in den Android-Anwendungsstores:
Widget: Termux:Widget in F-Droid und Termux:Widget im Playstore.
Boot: Termux:Boot in F-Droid und Termux:Boot im Playstore.

Installation von Mosquitto

Nach der Installation von Termux wird Termux geöffnet / ausgeführt.

Es erscheint eine Eingabeaufforderung. Hier können nun die weiteren Befehle eingegeben werden. Zur Installation von Mosquitto reicht eine Zeile (Return nach der Eingabe):

pkg install mosquitto

Eventuelle Nachfragen alle einfach mit „Return“ bestätigen: Wir benötigen keine besonderen Einstellungen.

Weiter benötigen wir später noch einen Text-Editor, also installieren wir diesen:

pkg install nano

Optional kann natürlich auch ein anderer Editor installiert werden oder mit den entsprechenden Kenntnissen ein Android-Editor verwendet werden.

Ausführen des MQTT Brokers

Damit der Broker einfach ausgeführt werden kann, legen wir entweder eine Verknüpfung auf dem Startbildschirm an oder veranlassen Termux das Laden des Dienstes direkt beim Systemstart.

MQTT Broker über Startsymbol starten

Im Termux Terminal geben wir ein:

mkdir -p $HOME/.shortcuts
nano $HOME/.shortcuts/mosquitto.sh

Im Nano Texteditor dann

mosquitto

Abgeschlossen mit einem „Return“. Den Editor dann mit Strg-X und „Y“ beenden und speichern.

Abschliessend

chmod +x $HOME/.shortcuts/mosquitto.sh

eingeben, damit das Script die Berechtigungen zum Ausführen erhält.

Nun sollte im Android Launcher ein Widget mit dem Namen „Termux“ vorhanden sein. Dieses kann nun auf den Startbildschirm positioniert werden. Nach Auswahl des Widgets kann das angelegte Script „mosquitto.sh“ ausgewählt werden. Dieses Script ist nun dem Widget zugeordnet. Bei jedem Start über das Symbol wird also das Script ausgeführt, welches wiederum den Mosquitto Server ausführt.
Detailinfos zum Widget auf der Termux:Widget Wiki Seite.

Wenn Android Widgets völlig fremd sind hilft eine Suche zu allgemeinen Widget Themen.

MQTT Broker beim Android Systemstart starten

Die oben schon installierte Termux:Boot Anwendung muss nach der Installation einmalig gestartet werden damit die Anwendung sich als Boot-Dienst registriert.

Anschliessend legen wir analog zum Widget-Start ein Mosquitto Start Script im dafür vorgesehenen Verzeichnis ab. Im hier gezeigten Beispiel fügen wir noch die Zeile „termux-wake-look“ ein: Diese verhindert, dass Android in den Standby-Modus wechselt, so dass unser Broker durchgehend läuft.

Im Termux Terminal geben wir ein:

mkdir ~/.termux/boot
nano ~/.termux/boot/mosquitto.sh

Im Nano Texteditor dann

#!/data/data/com.termux/files/usr/bin/sh
termux-wake-lock
mosquitto

Abgeschlossen mit einem „Return“. Den Editor dann mit Strg-X und „Y“ beenden und speichern.

Diese Datei wird nun über Termux:Boot beim Systemstart geladen und ausgeführt und sollte den Mosquitto Broker starten.

Über die rAAAreware GmbH

Die rAAAreware GmbH ist ein Dienstleister für IT und Elektronik und ein Hersteller für IoT Devices. Neben Erfahrungen mit vielen Industrie- und Automotive-Protokollen wie CAN, CCP und OPC haben wir uns in den letzten Jahren bei M2M Protokollen immer mehr auf MQTT spezialisiert. Neben der Entwicklung und dem Vertrieb unserer eigenen Produkte unterstützen wir Firmen beim Aufbau und Betrieb einer MQTT Infrastruktur und bieten Entwicklungsarbeiten für IIoT Devices.

Rechtliches

Bluetooth ist eine eingetragene Marke der Bluetooth SIG, Inc.
Wi-Fi ist eine eingetragene Marke der Wi-Fi Alliance.

Die rAAAreware GmbH entwickelt, fertigt und vertreibt innovative Produkte für die Industrie.
Unser Firmensitz ist die Universitätsstadt Heidelberg.
Hier werden alle unsere Produkte entwickelt und gefertigt.

Aktuell sind dies WLAN Module für Messmittel wie Messuhren, Bügelmessschrauben oder Messschieber, WLAN Module für Sensoren und Aktoren allgemein, elektrische Messuhr Anheber, MQTT fähige Displays und einiges mehr.

Entstanden sind wir aus dem BitBumper Ingenieurbüro Keil.
Das Ingenieurbüro entwickelt seit über 20 Jahren im Auftrag von Industriekunden und Mittelstand Software, Elektronik und Hardware im Bereich der Prozesstechnik und Automatisierung.
Im Rahmen eines Industrie 4.0 Entwicklungsprojekts für ZF Friedrichshafen entstand die Anforderung aus der Mechatronik einige Messmittel über WLAN an einen MQTT Broker anzubinden.
Zu unserer großen Überraschung waren und sind bis heute solche Messuhren von den Messuhrherstellern nicht verfügbar (Stand 2020/12).
Vielmehr setzen die Messuhrhersteller wenn überhaupt auf andere Funktechniken (wie z.B. Bluetooth oder Ant+) oder auf die klassische Anbindung über Kabel.
Der Vorteil von direkter WLAN Anbindung ermöglicht eine hohe Funkreichweite bei maximaler Stabilität und eine sehr einfache Anbindung an große Firmennetze ohne den Umweg über Gateways oder z.B. so etwas wie eine „Beckhoff Box“.
Folglich bekamen wir von ZF den Entwicklungsauftrag ein Erweiterungsmodul für Mitutoyo Messuhren zu entwickeln.
Nach und nach kamen weitere Kunden aus anderen Projekten auf uns zu und hatten Interesse an unseren Modulen.
Neben Modulen für Messuhren, Bügelmessschrauben und Messschieber entwickeln und fertigen wir inzwischen Module für fast beliebige Handmessmittel, Messgeräte, Sensoren oder auch Eingabegeräte um diese in einer MQTT Infrastruktur zu betreiben.
Diese Geräte werden entweder im Rahmen von Kundenprojekten umgesetzt oder als Produkte produziert und vertrieben.

Universelles WLAN MQTT Modul für digitale und analoge Datenverarbeitung

Einleitung und Zielsetzung

Seit über 2 Jahren fertigen wir erfolgreich und zuverlässig unsere WLAN Module für Handmessmittel wie Messuhren, Messschieber und Bügelmessschrauben.
Immer wieder kommt es vor, dass Kunden neben einem Messmittel auch noch andere Geräte aus dem Qualitätsprozess über MQTT ansprechen oder auslesen möchten.
Dies können andere Prozesshardware wie Sensoren, Messgeräte, Eingabegeräte oder Signalgeräte aus der Automatisierungstechnik oder Prozesstechnik sein.
Aus diesem Grund haben wir nun ein eigenständiges Mini-Modul entwickelt, welches genau diese Anforderung abdeckt.
Nur wenige Ein-/Ausgänge ermöglichen eine einfache Konfiguration und Anwendung der Device.
Trotzdem stehen alle Möglichkeiten zur Verfügung wie Sie auch für die Messuhr-Module vorhanden sind:

Pilztaster in 80x80 mm Gehäuse mit WLAN MQTT Funktion. Ansicht zeigt die Rückseite mit 5.5 Hohlbuchse zum Anschluss der Spannungsversorgung.
Einfachste Anwendung des WLAN MQTT Moduls in einem Pilztaster

Produktmerkmale

  • Digitale oder Analoge Messergebnisse direkt per Funk (WLAN) übertragen.
  • Volle Netzwerkfunktionalität über WLAN.
  • Optionales OLED Display zur Anzeige von Bedienhinweisen und Status.
  • Flexible Spannungsversorgung für mobilen oder lokalen Einsatz.
  • Stromversorgung über Akku oder USB.
  • Hohe Konfigurationsmöglichkeit über MQTT.
  • Überwachung von WLAN-, MQTT und Batteriestatus.
  • PowerManagement mit Auto-Power-On, StandBy und Auto-Power-Off Funktion.
  • Hohe Messfrequenz und Quasi-Echtzeit Messungen möglich.

Produktausprägungen

Wir verfolgen den Grundsatz der agilen Entwicklung und agilen Fertigung.
Alle Produkte werden in Kleinserie gefertigt. Dies ermöglicht eine ideale Anpassung auf Kundenwünsche.

Modulansicht des WLAN MQTT Moduls mit 10 poligem Universalstecker und einzelnen Anschlusssteckern für weitere Ein-/Ausgänge.
Universelles WLAN MQTT Modul

Entsprechend können wir sagen: Alles ist möglich.
Normalerweise ist bei den Modulen auch der 10-polige Anschlussstecker vorhanden, so dass die üblichen Module direkt verwendet werden können.
Sprechen Sie uns an, wenn Sie ein beliebiges Gerät per MQTT auslesen oder adressieren möchten.
Wir finden eine einfache und sichere Lösung.

Als Beispiel die Anbindung eines Messtasters zum Auslösen einer Längenmessung über WLAN/MQTT.

Das MQTT Modul wird direkt im Messtaster untergebracht.
Eine Verkabelung reduziert sich auf das minimum einer 5V Spannungsversorgung z.B. über ein Steckernetzteil oder eine USB-Schnittstelle. Optional natürlich auch über eine Batterie oder einen Akku.
Die Anbindung an die Prozesstechnik erfolgt kabellos über WLAN im MQTT Protokoll.

Aus dem MQTT Signalgeber wird lediglich die Stromversorgungsbuchse und eine Status-LED herausgeführt.

Geöffneter WLAN-Taster mit Blick auf das verbaute MQTT-Modul:

Blick auf den geöffneten Handtaster. Im innern des Tasters ist das verbaute und verkabelte Modul zu sehen.
Geöffneter Handtaster mit verbautem MQTT WLAN Modul.

Kontakt

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

WLAN Modul für Bügelmessschrauben

Geeignet für digitale Bügelmessschrauben mit Digimatic-Datenausgang (z.B. Mitutoyo Bügelmessschrauben)

Es war nur eine Frage der Zeit:
Nachdem wir der erste und – unseres Wissens nach – einzige Hersteller eines WLAN-Funkmodul für Messuhren und Messschieber sind ist es nicht mehr als konsequent auch die bekannten und präzisen Mitutoyo Bügelmessschrauben mit einer Wireless-Funktion durch unser WLAN-Modul auszustatten. Wie unsere anderen Module unterstützt dieses Funkmodul MQTT als IIoT Standard und kann einfach und zuverlässig in eine MQTT Infrastruktur eingebunden werden.
Die Funktionen sind identisch zum Funk-Modul für die Messuhr:

  • Genaue und sichere Übertragung der Messwerte per Funk auch über große Distanzen in schwierigem Umfeld.
  • Echtes IoT durch Übertragung per TCP/IP direkt im Netzwerk.
  • Keine Kopplung wie bei Bluetooth Funkmodulen notwendig.
  • Sichere Anmeldung an einem WLAN/WiFi Netzwerk über WPA2/PSK.
  • Auslösung der Messungen per Funk über eine Fernauslösung (MQTT-Protokoll) oder über die Multi-Funktionstaste direkt am Modul an der Bügelmessschraube.
  • Überwachung des Akku-Ladestandes des Funkmoduls über MQTT.
  • Multi-Funktions-LED am Sendemodul zur Überwachung und Kontrolle der Modulzustands und der Signalübertragung der Funkeinheit.

Montage

Das Modul wird direkt an der Messschraube angebracht.
Ein eingebauter Lithium-Polymer Akku versorgt entweder nur das Modul oder optional auch die Bügelmessschraube mit Energie.
Die Akku-Kapazität reicht für bis zu 1000 Messungen aus.
In den Messpausen wird die Messgerät-Modul-Kombination einfach in der mitgelieferten Ladeeinrichtung abgelegt.

Über 2 Goldkontakte an der Unterseite des Module wird das Modul kontinuierlich geladen um jederzeit mit vollem Akku wieder Einsatzbereit zu sein.
Zusätzlich kann für einen dauerhaften Betrieb ohne Ladeschale die Funk-Einheit mit einem Magnetladekabel aufgeladen werden.

Die Messuhr mit Ladestation wird in der eigens dafür entwickelten maßgeschneiderten Aufbewahrungsbox ausgeliefert.

Ladestation

Die Ladestation ermöglicht neben dem Laden des eingebauten Lithium-Ionen Akkus auch die sichere und stabile Ablage der Messschraube mit Funkmodul. Die Ladestation kann direkt über ein USB (Mini- oder Micro-USB) Kabel mit dem mitgelieferten Netzteil verbunden werden oder an eine andere beliebige 5V Spannungsversorgung angeschlossen werden. Optional ist ein Magnetladekabel verfügbar um das WLAN-Modul der Bügelmessschraube auch in eingebauter oder eingespannter Messsituation mit Strom zu versorgen.

Bild der WLAN-Messschrauben-Ladestation, montiert auf einem Lochblech
Ablage der WLAN-Funk-Bügelmessschraube mit Ladefunktion über USB

Rechtliches

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.
Die Angaben über Mitutoyo Produkte sind ohne Gewähr. Im Zweifel bitte direkt bei Mitotoyo nachfragen oder direkt an der Messuhr oder am Messschieber nachsehen: Ein Digimatic Datenausgang kann an den 5 Goldkontaktflächen unter der Abdeckung oder an der Goldkontaktfläche am Boden der Buchse (Coolant Proof Modelle) erkannt werden.

Kontakt

rAAAreware GmbH – Steigerweg 49 – D-69115 Heidelberg – tel 06221 136 110 – e-mail: info@raaareware.de