Einleitung

Das Programm mqtt2key (für „MQTT to Keyboard“ oder „MQTT zu Tastatur“) dient zur Datenübertragung von MQTT Messwerten in eine beliebige Anwendung.
Werte, welche über MQTT empfangen werden können damit direkt über die Tastaturschnittstelle an ein beliebiges Programm weitergegeben werden. Damit eignet sich das Programm zur Übertragung von 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.

Das Programm ist vorkonfiguriert um MQTT Messwerte unserer WLAN Funkmodule zu empfangen und als Tastenfolge weiterzugeben. Kontaktieren Sie uns wenn Sie andere MQTT Werte verarbeiten möchten: Durch entsprechende Anpassungen kann das Programm auf beliebige MQTT Botschaften konfiguriert werden.

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.

Die Einstellungen des Programms werden in der Datei
C:\Users\Public\Documents\rAAAreware\mqtt2key\mqtt2key.ini
gespeichert und können auch direkt mit einem Texteditor geändert werden.

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.

Versionshistorie / Changelog

V1001
Bugfix für „Disconnected. Unexpectedly.“: Bei mehreren Instanzen der Software kann es vorkommen, dass der MQTT Broker dieselbe ClientID erneut registriert und den ursprünglichen Client entfernt. Durch eine bessere Vergabe der ClientID wird dieses Problem behoben.

V1000 Initiale Version.

Rechtliches

© 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 bei uns.

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.

Our page in english language –

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

Notre site en français

Il nostro sito in italiano

Nuestro sitio web en español

Nosso site em português

 

We announce the probably first real WLAN module for digital gauges, calipers and outside micrometers.

Starting in 2018 with a development study for a big German automotive manufacturer we improved and extend our modules for a quite wide range of use cases.

All IIoT modules communicate using the MQTT IoT protocol.

Currently we deliver primary the german speaking market. This page has been created to spread the information about the module to English speaking international customers.

Beside of our WLAN modules we extended our portfolio of products with some other items requested by our industrial partners. Those modules are for example some MQTT or serial displays or some electromechanical lifts for gauges.

Our philosophy: Agile development and production

Our philosopy is to provide simple but relieable modules in industrial strength for professional usage. Our roots are in the software business – where we like to do agile software development. We transform this knowledge to our hardware and electronic development and production process. This means:

  • All product cases are printed with a 3D printer. This allows very fast product improvements and reaction on individual customer requests.
  • We only use very standard electronic components. This allow a very long time support of our products.
  • All software and firmware of the modules is developed agil and therefore hast the benefits of agile software development.
Agile development and production: All cases are printed individual in 3D PLA/ABS/SLA

Those software development principles we extend or define more precisely as:

  • Keep it simple. As simple as possible. As complex as necessary.
  • Be modular. Keep functionality together by specific modules.
  • Be autarkic. Keep modules independend and stand-alone operative.
  • Reuse what you have. Do not invent things wich are already there.
  • Enable simulation. To improve product quality beyond simple testing.
  • Be open. Use open and transparent interfaces.

M3 / M4 – WLAN dial gauge module

Modul M3

The module is either simply placed around an digital gauge. An additional OLED diplay give information about the current measurement and/or the module and gauge state.

Module M4

Module M4 replace the back of a electronic gauge and give the gauge direct access to a WLAN network using MQTT communication. The module is quite small. Different additional modules can extend the functionality or extend the power of the module. The shown display is optional to maintain the module or to show additional informations about the measurement process.

M5 – WLAN caliper module

The Module M5 is mounted on a sliding caliper to extend the functionality of a calliper with real WLAN (not Bluetooth or ZigBee!).

Digital caliper with WLAN Module mounted
Module M5
Zeigt den WLAN Messschieber in der Ladeschale. Diese ist auf einem Lochblech montiert.
WLAN caliper in charge station

The WiFi caliper module come with a specific loading station which always ensure the caliper is fully loaded prior usage and send his data to a WLAN network.

M6 – WLAN micrometer module

Module M6 at a digital micrometer

The module M6 give a digital outside micrometer screw the ability to send direct within a WiFi / WLAN Network. The rechargeable battery (Li-Ion) of the device can be charged by cable or in a charging station.

Micrometer WLAN module M6 with power station

M2 – electronic dial gauge elevator

In situations where a automatic elevation of a dial gauge measuring sensor is requested our electro-mechanical measuring sensor elevator can be used. The range to lift is 12.5 or 25 mm (0.5″ – 1″ / inch).

MQTT or USB displays

Probably the smallest independend computer display you will find. The display can receive MQTT messages to display text, shapes or pictures. Every single pixel of the display is accessable by MQTT or using an USB interface.

Externe Anzeige für eine Messuhr
Externe Messwertanzeige mit Digimatic Schnittstelle

Just a bit bigger this display is usefull for example to display a measurement value of a MQTT gauge.

Disclaimer

Some product names used are may registered by their respective owners. WiFi is a registered trademark by the Wi-Fi Alliance. Bluetooth is a registered trademark of Bluetooth SIG, Inc.
Registered names are just used to describe our products and their functionalities. We do not claim any rights to those names.

Entstanden aus Anforderungen in der Messtechnik – doch nicht beschränkt darauf: Unser neues Mini Display [DP1] mit universellem seriellen Dateneingang ist für fast alles zu gebrauchen.

Wir behaupten: Es ist der kleinste PC Monitor am Markt. Direkt über ein USB Kabel angeschlossen kann es über die Serielle Schnittstelle einfach vom PC, Tablet oder Smartphone aus angesprochen werden.

Der Phantasie sind hier keine Grenzen gesetzt: Um einfach nur einen Messwert anzuzeigen ist es fast zu schade. Schließlich ist es mit einer vollen Grafikfähigkeit ausgestattet.

Der große Bruder des Mini-USB-Monitors ist unser netzwerkfähiges Display DP2 (Industrial Display DP2). In TFT-LCD Technik erlaubt es Farbdarstellung auf dem kleinen aber leistungsfähigen Monitor mit 7 cm Bildschirmdiagonale.

Externes Display mit WLAN LAN und USB Anschluss

Das Eingangssignal kann per Netzwerk (LAN, RJ45 oder WLAN) im MQTT Protokoll empfangen werden. Es dürfte eines der wenigen wenn nicht das einzige MQTT Display für die industrielle Anwendung sein. Alternativ kann das Display oder der Monitor direkt über ein USB Kabel an einen Rechner angeschlossen werden. Optional besteht die Möglichkeit auch Handmessmittel wie ein Messschieber oder eine Messuhr direkt per Digimatic oder RS232 Schnittstelle an die Anzeige anzuschliessen.

Schaubild der Anschlussmöglichkeiten des universellen externen Displays mit WLAN LAN und USB Anschluss
Das Schaubild zeigt die Anschlussmöglichkeiten des externen Displays an WLAN, LAN, USB oder Digimatic-Schnittstelle. Dieses Bild kann hier als PDF heruntergeladen und allgemein verwendet werden.

Technische Daten

BeschreibungDisplay DP1Display DP2Einheit
Anzeige Diagonale2471mm
Anzeigehöhe1038mm
Anzeigebreite2160mm
Anzeigepunkte128 x 64320 x 240Punkte
AnzeigetechnikOLEDTFT-LCD 
Modulbreite36106mm
Modulhöhe3574mm
Modultiefe1020mm
Gewicht1896g
Betriebsspannung55V
Stromverbrauch100250mA
Leistungsaufnahme0,51,25W
Mini-USB-Monitor mit Meterstab zum Größenvergleich

Als Erweiterung bieten wir das USB-Display D1 auch als WLAN Display an:
Die Ansteuerung kann dann nicht nur über die serielle Schnittstelle sondern auch über WLAN im MQTT Protokoll erfolgen.
Das Display kann damit auch als komplett kabelloses Display mit Batterie oder Akkubetrieb eingesetzt werden.
Weiter ermöglicht die parallele Funktion von serieller USB Schnittstelle und MQTT eine einfache Programmierung, Entwicklung und Erprobung über die Serielle Schnittstelle bevor dann in den MQTT Betrieb gewechselt wird, um die programmierten und erprobten Funktionen zu verwenden.

Als weitere Option können in das MQTT Display bis zu 2 Bedientasten integriert werden. Damit lassen sich dann zum Beispiel Aufgaben auslösen oder der Modus des WLAN Displays umschalten.

Die Ansteuerung der Module D1 und D2 erfolgt ein fast identisches Protokoll. Lediglich die Koordinaten und Abmessungen des Displays sowie die mögliche Farbfähigkeit und Farbtiefe muss bei der Ansteuerung unterschieden werden. So lassen sich die Monitore für ähnliche Anzeigeaufgaben einfach austauschen und Entwicklungsarbeiten für beide Displays vereinheitlichen.

Die Ansteuerung des Displays erfolgt über ein serielles Protokoll oder über MQTT. Die implementierten Protokollfunktionen sind hierbei identisch, so dass universelle Routinen zur Ansteuerung des WLAN-Monitors verwendet werden können.

Die serielle Programmierung des Funkdisplay kann in vielen Programmierumgebungen und Programmiersprachen erfolgen. Jede Programmiersprache, welche eine serielle Schnittstelle öffnen kann, kann direkt mit dem Industrie-Display kommunizieren. Dadurch lassen sich einfach grafische Aufgaben vom PC aus lösen.

Die Ansteuerung über MQTT erfolgt über einfache MQTT Topics und kann von jeder Software welche MQTT Topics generieren kann angesteuert werden.

Der Preis für das WLAN MQTT Display kann direkt im Shop abgerufen werden. Die aktuellen Lieferzeiten sind per e-Mail zu erfragen.

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.

Messuhr mit externer Anzeige und Funkverbindung (Anbindung über Funkmodul M4)

Mit unserer Digitalanzeige für Messmittel bieten wir eine einfache Möglichkeit die Messwerte auf einem externen Display darzustellen. Die Anbindung des externen Displays für die Messuhr (oder ein anderes Messmittel wie Messschieber oder Bügelmessschraube) erfolgt über ein Kabel oder über Funk. Durch die Verwendung allgemeiner und offener Standards können die großen Displays sehr universell eingesetzt werden. Entweder als reine Anzeige zum Beispiel einer einzelnen Messuhr oder als Teil einer komplexen MQTT oder LAN Infrastruktur zur Anbindung über eine Funkverbindung. Als Funkprotokolle werden sowohl MQTT als auch WebSocket jeweils über WLAN (WiFi) unterstützt.

Einsatzmöglichkeiten der Fernanzeige für verschiedene Messgeräte

Das Angebot für eine einfache, externe Messwertanzeige für Messuhr oder Messschieber für Mess-, Anzeige- oder Prüfaufgaben ist am Markt sehr übersichtlich. Entsprechend bedienen wir mit unserem Funk-Anzeigemodul für Messuhren ein Produkt in dieser Nische für Anwendungsfälle in welchen ein eigener PC, Smartphone oder Tablet entweder als überdimensioniert gelten oder aufgrund der damit verbundenen administrativen Aufwände ausscheiden.

Das Stand-Alone Display mit TFT Farbbildschirm kann als externe große Messwertanzeige für Messmittel wie Messuhr, Messschieber oder Bügelmessschraube verwendet werden.

MQTT und WLAN für Messmittel sind unsere Passion. Dennoch gibt es Anforderungen, in welchen eine kabellose Übertragung nicht gewünscht oder notwendig ist.
Entsprechend kann dieses Modul nicht nur als WLAN-Funkanzeige sondern auch über ein Kabel als kabelgebundene Fernanzeige für eine Messuhr oder ein anderes Messgerät verbunden werden. Als weitere Verbindungsmöglichkeit besteht die Option per WLAN Funkverbindung eine Verbindung zum Messsystem über das MQTT Protokoll oder HTTP / WebSockets herzustellen.
Als kabelgebundenes Protokoll wird das Mitutoyo Digimatic Protokoll oder auch ein serielles Protokoll wie es z.B. von Mahr-Messuhren oder den Messuhren von Helios-Preisser verwendet wird unterstützt.

Die Fernanzeige mit aktivierter Grenzwertüberwachung (IO/NIO, grün/rot) und Bereichsanzeige

Grenzwertüberwachung

Eine konfigurierbare Grenzwertüberwachung ermöglich das Beurteilen des Messergebnisses an der Fernanzeige.

Die Grenzen können entweder extern konfiguriert über das WLAN vorgegeben werden oder können am Touch-Display eingegeben und verändert werden. Der Hintergrund der Messanzeige kann bei erreichen des IO Messbereiches von rot auf grün umschalten. Auch andere kundenspezifische Farben für die Anzeige können einfach konfiguriert werden.

Konfigurationsmöglichkeiten

Die Grundkonfiguration erfolgt über eine Web-Oberfläche. Hierzu stellt das Anzeigemodul eine eigene Web-Schnittstelle bereit. Diese ermöglicht weitreichende Konfigurationsmöglichkeiten über alle Features der Fernanzeige.

Web Oberfläche zur Konfiguration des Remote Displays über einen Browser

Technische Daten der Fernanzeige

EigenschaftWertEinheit
Maße (BxHxT), ohne Kabel 106 x 74 x 22mm
Gewicht95g
Temperaturbereich0-50°C
Versorgungsspannung5V
Stromaufnahme300mA
Messinterval0,3 – 600sek
TFT LCD Display (7.1 cm/2.8″ Bildschirm-Diagonale)320 x 200pixel

Dokumentation

Lesen Sie unsere Dokumentation der Fernanzeige um Detailinformationen über die Funktionsweise und Konfigurationsmöglichkeiten zu erhalten.

Resourcen

Download der Übersicht als PDF.

Kundenprojekte

Durch unsere Agile Fertigung lassen sich über Kundenprojekte viele Anpassungen für Anzeigelösungen für Messinstrumente umsetzen. Was letztendlich auf dem TFT Farbdisplay angezeigt wird kann frei definiert werden. Der Fantasie des Kunden sind hier keine Grenzen gesetzt. Denkbar ist die grafische Visualisierung der Messwerte z.B. als Zeigerinstrument genauso wie eine Messhistorie in Form einer Verlaufsgrafik oder Historienansicht. Trotzdem ist zu bedenken, dass es sich um ein einfaches Display handelt: Sehr aufwendige Visualisierungen von Messwerten lassen sich nach wie vor deutlich einfacher, schneller und besser mit einem PC oder Tablet-Computer in MS-Windows oder Android/iOS umsetzen. Hier haben wir genug Erfahrung um jeden Visualisierungswunsch einer Messvorrichtung als Remote Display für ein beliebiges Messmittel im Labor-, Entwicklungs- oder Fertigungsumfeld umzusetzen.

Optional kann das Display auch zusätzliche Steuereingänge bereitstellen. Diese können dann z.B. für unseren elektromechanischen Messuhr-Anheber in einer automatisierten Prüfvorrichtung verwendet werden.

Das Produkt wurde nach unserer Philosophie der agilen Fertigung umgesetzt.
Dies bedeutet z.B. dass das Gehäuse in ABS gedruckt wird und nur einfache Standardkomponenten verwendet werden.
Dadurch wird eine lange Teileversorgung sichergestellt. In Bezug auf die Kabelverbindungen bedeutet es, dass einfache Standardkabel in fertig konfektionierter Länge direkt verwendet werden können.
Weiter können spezielle Kundenanforderungen einfach umgesetzt werden.

Projektbeispiel

In diesem Projektbeispiel zur automatisierten Messung über IoT Messmittel werden 4 Messuhren mit automatischem Anheber des Messtaster verwendet. Die Messwerte werden zentral auf einer externen MQTT-Anzeige dargestellt. Die Kombination ergibt eine Messuhr mit großer externer Anzeige und externer Anhebemöglichkeit.

Alle 4 Mitutoyo Absolute Messuhren der Messeinrichtung sind per Kabel an die externen Displays angeschlossen. Über einen Schalter lassen sich die Messuhren zentral anheben und absenken sobald das Werkstück vom Werker in die Montageeinrichtung eingelegt ist. Die Messwerte werden an zentraler Stelle über die externe Anzeige visualisiert. Die Anlage kann dahingehend automatisiert werden, dass sowohl die Verarbeitung der Messwerte als auch das Anheben oder Absenken der Messuhr-Taster über externe Signale z.B. über MQTT gesteuert werden. Somit ist auch ein komplett autonomer Betrieb der Messstation über Roboter und Steuerung möglich.

Über ein externes Signal kann der Messfühler anheben oder absenken. Der Zustand des Messstiftes wird auf dem Display als Pfeil dargestellt. Bei abgesenktem Messstift wird der aktuelle Messwert der Messuhr in rot oder grün dargestellt. Bei nicht angeschlossener oder ausgeschalteter Messuhr wird ein rotes diagonales Kreuz angezeigt.

Das Produkt wurde nach unserer Philosophie der agilen Fertigung umgesetzt.
Dies bedeutet z.B. dass das Gehäuse mit 3D Druckern gedruckt wird und nur einfache Standardkomponenten verwendet werden. Dadurch wird eine lange Teileversorgung sichergestellt. In Bezug auf die Kabelverbindungen bedeutet es, dass einfache Standardkabel in fertig konfektionierter Länge direkt verwendet werden können.

Alternativen

Eine Alternative zu einem autonomen externen Display stellt ein Smartphone oder Tablet als Anzeige dar. Auch dieses kann über ein Adapterkabel direkt an eine Messuhr angeschlossen werden. Neben der reinen Anzeige lassen sich hier dann noch weitere Funktionen auf dem Betriebssystem des mobilen Rechnern einfach umsetzen.

Rechtliches

Mitutoyo und Digimatic sind vermutlich eingetragene Warenzeichen von Mitutoyo. Wir verwenden diese Bezeichnungen hier zur Erklärung des hier vorgestellten Produkts (der Hardware und Software). Wir stehen in keiner Verbindung zu Mitutoyo – setzen aber sehr gerne und wo immer möglich deren gute und zuverlässigen Messuhren und Messschieber ein.

Universelles WLAN MQTT Modul für digitale und analoge Datenverarbeitung

Einleitung und Zielsetzung

Seit einigen 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.

Als Alternative zu diesem Universalmodul gibt es inzwischen auch unsere MQTT Fernbedienung. Diese ist was die verwendete Firmware angeht nochmal deutlich universeller und flexibler konfigurierbar und hat insgesamt einen ähnlichen Einsatzbereich.

WLAN Modul für Bügelmessschrauben

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

Unsere Wireless WLAN Funkmodule für Bügelmessschrauben ermöglichen es Messwerte des Messmittels über das MQTT IoT Protokoll zu versenden. Das Modul ist geeignet für alle Mitutoyo Messschrauben mit Digimatic Datenausgang. 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.

Digitalisierung in der Messtechnik

Immer noch werden in der Messtechnik die Messergebnisse zwar digital ermittelt – z.B. mit einer Digitalen Bügelmessschraube – dann aber analog weiterverarbeitet. Im schlimmsten Fall über die händische Übertragung auf Papier. Auch das Ablesen von der Messeinrichtung und eintippen des Messwertes auf einem PC ist noch keine Digitalisierung. Es birgt das Problem der Ablesefehler, der Übertragungsfehler oder der Tippfehler. Mit schwerwiegenden Folgefehler für Qualität und die Prozesssicherheit. Die Lösung des Problems ist einfach: Mit einer Funkverbindung vom Messgerät zum weiterverarbeitenden System oder auch nur in die Datenablage zur Protokollierung, Archivierung oder Auditierung werden Fehler vermieden und die Werte fehlerfrei und sicher gespeichert.

Produktvarianten

Integrierter Akku

Modul in Ladestation

Unser Modul M6 besitzt einen integrierten Akku. Die Messuhr-Funkmodul Kombination ist in einer Ladehalterung abgelegt und wird nur für die Messung aus der Ladeschale genommen.

Das Modul ist für Situationen geeignet, in denen eine Ablage der Bügelmessschraube am Einsatzort gewünscht ist und die Bügelmessschraube nur für die Zeit der Messung aus der Ladeeinrichtung genommen wird.

Wechselakku

Modul M4BM mit Wechselakku

Das Modul M4BM ist kompatibel mit den Slim Akkus der M4 Modulreihe. Die Wechselakkus werden direkt auf das Modul gesteckt und liefern für eine längere Zeit genug Strom um das WLAN-Modul zu betreiben.

Das Modul ist für Situationen geeignet, in denen das Messmittel entweder in einer zentralen Messmittelablage abgelegt ist und nur gelegentlich für eine Messung ausgegeben wird oder wenn die Bügelmessschraube länger oder dauerhaft für mobile Messeinsätze benötigt wird und eine Ablage in einer Ladestation nicht zweckmäßig ist. Die Akkus werden zentral in einem unserer Ladegeräten geladen und können einfach an der Messschraube eingesteckt werden.

Modulinformation M6 (Integrierter Akku)

Das Modul M6 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 ca. 100 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 optional 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

Modulinformation M4BM (Wechselakku)

Das Modul M4BM wird mit Wechelakkus (Lithium-Ionen oder Lithium-Polymer Akkus) betrieben. Dadurch ist ein kontinuierlicher Betrieb z.B. mit mehreren Wechselakkus möglich. Ein Akku ist hierbei am Messmittel, die anderen in der Ladestation. Wenn vom Modul ein niedriger Ladezustand des LiIon-Akkus gemeldet wird, wird der Akku mit einem Akku in der Ladestation getauscht.

M4BM – Ansicht von vorne

Die Ansicht von vorne unterscheidet sich kaum vom Modul M6. Der Unterschied ist auf der Rückseite ersichtlich. Anstatt einem fest verbauten Akku kann der Akku einfach gewechselt und mit verschiedenen Kapazitäten ausgestattet werden.

M4BM – Rückseitige Ansicht

Der Akku wird an der Rückseite der Bügelmessschraube auf unsere Standard-Buchse aufgesteckt und kann leicht gewechselt werden. Auf die Universalbuchse können auch unseren anderen Module, wie z.B. unser externes Display angeschlossen werden.

Digimatic Datenanschluss

Der Digimatic Datenanschluss bei Bügelmessschrauben in IP67 Ausführung ist nicht mit einem normalen Digimatic Stecker mit Schleifkontakten versehen. Auch für diese Spezialstecker in IP67 bieten wir unsere Module an.

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

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

WLAN Erweiterungsmodul mit MQTT oder WebSocket Client für digitale Messuhren

Geeignet für Messuhren mit Digimatic Schnittstelle (z.B. Mitutoyo Mess­uhren) und Messuhren mit serieller Schnittstelle (z.B. Mahr, Helios-Preisser).

Schnellübersicht

Wir haben verschiedene Modelle zur Auswahl welche wir spezifisch für unsere Industriekunden fertigen.
Unsere beiden Modelle M4 und M8 haben sich hierbei als Erfolgsmodelle herausgestellt. Das Modell M3 wird somit nur noch auf Kundenwunsch gefertigt.

Serie M4 und M8

Messuhr Wlan Modul M4

Das Modul M4 und M8 ersetzt die Rückabdeckung der Messuhr. Das Modul besitzt einen universellen Anschlussstecker. Über diesen können verschiedene Zusatzmodule oder Stromversorgungsmodule mit der gewünschten Funktion und in der gewünschten Leistung angeschlossen werden.

Die Module lassen sich über den Anschlussstecker mit einem Akku oder verschiedenen weiteren Modulen verbinden.

Zeigt eine Mahr Messuhr mit WLAN Modul, Rückseite
Zeigt eine Mahr MarCator 1087R Messuhr mit WLAN Modul an Schnittstelle eingesteckt von vorne

Variante des M8 Moduls für Mahr oder Helios-Preisser Messuhren mit Datenausgang.

Der Unterschied zwischen dem M4 und dem M8 Modul besteht in der Software des Funkmoduls.
Die M4 Module kommunizieren über MQTT, die M8 Module werden über TCP/IP und WebSockets im Client- oder Serverbetrieb angesprochen.

Einleitung und Zielsetzung

Mitutoyo Messuhren, Messschieber und Bügelmessschrauben sind gute und beliebte Messgeräte zur Längenmessung. Ein Feature vieler Mitutoyo Uhren ist, dass sie eine digitale Schnittstelle zum Auslesen der Messwerte besitzen.
Diese sogenannte Digimatic Schnittstelle liefert über einen einfachen aber proprietären 5 poligen Platinenstecker alle notwendigen Signale nach außen zur externen Verarbeitung.
Die vorhandene serielle Schnittstelle eröffnet die Möglichkeit die Mess­signale einer Messuhr oder eines Mess­schiebers digital in der Messtechnik weiter zu verarbeiten. Mit dieser Schnittstelle wird der Weg zur Digitalisierung einer Messuhr im industriellen Umfeld ermöglicht.

Es existieren einige Projekte und Produkte um diese seriellen und digitalen Mess­signale weiter zu verarbeiten. Alle diese Projekte und Lösungen sind soweit uns bekannt jedoch entweder per Kabel verbunden oder nur per spezieller Funkverbindung möglich. Solch eine spezielle Funkverbindung ist z.B. Bluetooth (Bluetooth Standard oder Bluetooth Low Energy / BLE), ZigBee oder auch Wireless Protokolle im 868 MHz Frequenzband. Auch das von Mitutoyo angebotene U-Wave oder U-Wave fit Datenübertragungssystem basiert auf solch einem einfachen Funkprotokoll mit geringer Sendeleitung und entsprechend geringer Reichweite.

Die per Kabel oder Funk übertragenen Messwerte können mit einem Empfänger oder einer Software in ein vom PC verständliches Format gewandelt werden. Als Datenschnittstelle ist hier RS232 oder USB möglich. In der PC oder auf einem Embedded-System können diese Daten dann weiterverarbeitet werden.
Unser Ziel war es jedoch die Messuhr um ein Modul zu erweitern welches die Messwerte direkt kabellos weitergibt. Weiter soll die Verbindung nicht nur für sehr kurze Distanzen sondern über beliebige Strecken übertragbar sein.
Zudem soll die Verbindung nicht gekoppelt werden müssen – wie es z.B. bei allen Wireless Bluetooth Standards zwingend notwendig ist.

Aus der Messuhr soll also eine Industrie 4.0 taugliche InternetOfThings(IIoT) Device werden. Der direkte Standard für das Internet ist TCP/IP und der dazugehörige Funkstandard ist W-LAN nach IEEE-802.11.
Es soll also möglich sein, die Messuhr direkt in ein vorhandenes WLAN Netzwerk einzubinden. Um direkt und ohne Umwege mit der Messuhr eine Funkverbindung herzustellen. Über diese Verbindung können dann nicht nur Mess­signale empfangen werden sondern auch Konfigurationseinstellungen oder Messaufgaben an die Device gesendet werden können.
Als Entwicklungsprojekt hatte das Ing.Büro Keil den Auftrag für einen Konzern diese Aufgabe industrietauglich für einen Prototypen umzusetzen.
Wir als rAAAreware GmbH fertigen diesen Prototypen einer WLAN-Messuhr Erweiterung nun in Kleinserie.

Nur ein Vorteil dieser Lösung ist, dass die vorhandene Messuhr weiterverwendet werden kann. Die Anschaffung einer neuen Wireless Messuhr oder eines Messtasters entfällt. Hiermit werden nicht nur die Kosten für eine neue Messuhr gespart, sondern auch eventuelle Sekundärkosten durch die Anpassung der Messeinrichtung auf eine neue Messuhr.
Durch die Verwendung von MQTT als Datenprotokoll zum Auslesen der Messuhr vermeiden Sie zudem Kosten welche durch eine kabelgebundene Anbindung entstehen – z.B. externe Einheiten welche das Digimatic-Protokoll auf ein Feldbusprotokoll umsetzen.

Einen Produktflyer des WLAN Messuhr Moduls finden Sie hier.

Hauptfunktionen:

  • Messergebnisse per Funk übertragen (Drahtlose Messdatenerfassung, Kabellose Längenmessung).
  • Netzwerkfunktion der Messuhr über WLAN.
  • OLED Display zur Anzeige von Bedienhinweisen und Status.
  • Direkte Anbindung der Messuhr an einen MQTT Server (M4).
  • Direkte Anbindung in ein TCP/IP Netzwerk über WebSockets (M8).
  • Optionale Steuerung der Messuhr über ein REST Protokoll (REST Client/REST Server).
  • Optional: Mobiler Betrieb der Messuhr. Stromversorgung durch Akku mit langer Laufzeit.

Weitere Funktionen:

  • Hohe Konfigurationsmöglichkeit
  • Möglichkeit der Paarung zwischen Messclient und Messgerät.
  • Anzeige langer Displaytexte als Lauftext (Scrollfunktion).
  • Anzeige von WLAN- und Batteriestatus.
  • Datenausgabe im MQTT Protokoll.
  • PowerManagement mit StandBy Funktion.
  • Einfach austauschbarer Akku.
  • Möglichkeit zur stationären Stromversorgung.
  • Implementation der Digimatic Schnittstelle mit aktiver Datenanforderung.
  • Hohe Messfrequenz und Quasi-Echtzeit Messungen möglich.
  • Hohe Reichweite des Funksignals (Funkreichweite von bis zu 300 Metern).

Die Messwertübertragung kann über verschiedene Arten ausgelöst werden:

  • Direkt über die Messuhr – für solche Mitutoyo Messuhren, welche eine Data-Taste besitzen.
  • Über eine optionale Taste am Modul.
  • Über eine MQTT-Anforderung, also Remote ausgelöst (M4).
  • Remote über eine WebSockets Botschaft (M8).
  • Zyklisch über einen MQTT Befehl (M4; z.B. alle 1 Min), z.B. für Langzeitmessungen.
  • Echtzeitgesteuert über Zeitserver (NTP/PTP) – z.B. für zeitsynchrone Messung an verschiedenen Messpunkten.

In den Pausezeiten kann die Messuhr dann optional in den Standby-Modus versetzt werden.

Modellbeschreibungen

Modell M4 und M8

Das Modell M4 und M8 ersetzt die rückseitige Abdeckung der Messuhr.
Als universelle Modulschnittstelle ist das Gerät mit einem 10 poligen Wannenstecker versehen.
Über diesen können verschiedene Zusatzmodule oder Stromversorgungsmodule in der gewünschten Leistung angeschlossen werden.

Montiertes Modul M4 mit einigen Zusatzmodulen (vlnr: Akkupack; 5,5mm Kaltgeräte-Steckverbindung; OLED-Display)
Montiertes Modul M4 mit einigen Zusatzmodulen (vlnr: Akkupack; 5,5mm Kaltgeräte-Steckverbindung; OLED-Display)

In der Übersicht der verfügbaren Module oder in unserem Shop sind die verschiedenen Module dargestellt.

Das Modul ist geeignet für hohe Stückzahlen, wenn nicht in jedem Modul eine eigene Stromversorgung und nicht in jedem Modul ein eigenes Display benötigt wird. Dadurch verringert sich die Modulgröße und die Herstellungskosten.

Die Höhe der der Messuhr wird durch das Modul um lediglich ca. 8 mm erhöht.

Modul M4 mit angeschlossenem OLED-Display zur Diagnose und für Servicefunktionen.
Modul M4 mit angeschlossenem OLED-Display zur Diagnose und für Servicefunktionen.

Bedienfunktionen

Das Modul besitzt diese Signal- und Bedienelemente:
Taster oben mittig: Menütaster.
Taster oben rechts: Messtaster.
Status-Led oben zwischen den beiden Tastern.
Hauptschalter unten mittig.

Montage des Moduls

Zunächst wird die werkseigene Rückabdeckung der Messuhr abgeschraubt. Diese ist mit 4 Kreuzschlitzschrauben befestigt. Anschliessend wird das Modul mit den mitgelieferten V2A Inbusschrauben an dieser Position aufgelegt und verschraubt.
Abschließend wird das Digimatic-Kabel in die Digimatic-Buchse der Messuhr gesteckt.

Modul M4 mit aufgestecktem Akku (650mAh) und angeschlossenem Magnetladekabel.
Modul M4 mit aufgestecktem LiPo-Akku hoher Leistung und angeschlossenem Magnetladekabel.

Modell M4 und M8 für Mahr oder Helios-Preisser

Wir haben unsere Modelle M4 und M8 angepasst auf die unterschiedliche Gehäuseform dieser Messuhren und das unterschiedliche Schnittstellenformat der Mahr und Helios-Preisser Messuhren.

Diese Messuhren können das Digimatic Protokoll nur über ein spezielles Kabel – welches dann die Umsetzung der internen Schnittstelle auf das Digimatic Protokoll vornimmt. Weiter können bestimmte Modelle dieser Messuhren auch schon direkt ein Funkprotokoll (Ant+).
Dieses Funkprotokoll ist aber natürlich nicht direkt WLAN und entsprechend kann es nicht direkt an einen MQTT Broker senden. Es ist eine spezifische Gegenstelle oder Empfangsstation als eigene Hardware erforderlich, welche dann den weiteren Datentransport in eine spezifische Anwendung oder einen universellen MQTT Server vornimmt.
Ein weiteres großes Problem der eingebauten Funktechnik ist, dass der Sender auch über die interne 3V Knopfzellenbatterie CR2032 gespeist wird. Diese Knopfzelle kann die Messuhr selbst sicherlich für ein oder mehrere Jahre mit Energie versorgen – nicht mehr jedoch, wenn das Funkmodul aktiv ist. Eine Funkfunktion – solange es nicht gerade Bluetooth LE mit einer sehr bescheidenen Reichweite ist – braucht einfach mehr Energie. Und diese Energie spenden wir unserem Modul mit einem reichlich bemessenen und einfach austauschbaren und wiederaufladbaren LiIon-Akku.

Als zusätzliches Feature haben wir die Bereitschafts- und Status-LED in den Schnittstellenstecker am Schnittstellenkabel untergebracht. So kann der Status des WLAN-Senders direkt von vorne einfach und schnell erkannt werden, auch wenn kein Display an das MQTT-Modul angeschlossen ist.

Modul M8 an MarCator 1087R Messuhr

Modell M3

Das Modell M3 ist für Messuhren mit feststehendem Display geeignet. Dies sind z.B. die beliebten Mitutoyo Messuhren ID-S1012XB oder ID-S1012SB. Dieses Modul wird oben an der Messuhr aufgeschraubt. Optional kann das Modul über eine rückseitige Platte zusätzlich gesichert werden.
Die rückseitige Platte kann optional eine Akku-Stromversorgung mit einem LiIon oder LiPo Akku bereitstellen. Ein Display zur Anzeige von Messwert, Benutzerinformationen und Statusinformationen ist fest in diesem Modul verbaut.

Messuhr WLAN Modul M3 mit Akkupack
Messuhr WLAN Modul M3 mit Akkupack

Die Verbindung von WLAN-Modul zur Messuhr ist über einen internen Goldkontakt-Stecker gesteckt oder wird von uns direkt verlötet. Das Funk-Modul wird verschraubt und ist somit fest und relativ dauerhaft mit der Messuhr verbunden. Es sind Varianten für alle gebräuchlichen Messuhren der Mitutoyo Serie 543 möglich.
Optional kann bei diesem Modell auch die Stromversorgung der Messuhr über die Modulstromversorgung erfolgen.

Das Funkmodul für die Messuhr wird über die Kappe festgeschraubt.
Das Funkmodul für die Messuhr wird über die Abdeckkappe des Messtasters zusätzlich gesichert.

Die Stromversorgung erfolgt über den rückseitigen Akku oder über einen MCX Stecker an der Rückseite des Moduls (siehe Bilder am Ende des Artikels).
Ein MCX Stecker ist sehr unkonventionell für eine Stromversorgung, bietet jedoch einige Vorteile:

  1. Vergoldete Kontakte, daher sehr langfristig wartungs- und verschleissfrei.
  2. Sichere Steckverbindung durch Schnappverbindung.
  3. Leicht drehbar, ideal für abgewinkelte Stecker.

Für die vorkommenden Ströme bis max. 200mA bei 3.3V ist dieser Stecker somit hervorragend geeignet.

Eine Ergänzung zur externen Stromversorgung des Moduls mit 5V oder 3.3V Versorgungsspannung finden Sie in der Zusatzdokumentation Stromversorgung.

Montage M3

Das Funkmodul wird direkt an der Messuhr oder besser um die Messuhr herum angebracht.
2 Schrauben M3x12 verbinden die rückseitige Abdeckung mit dem Hauptmodul.

Zusätzlich  wird das Hauptmodul über die Haltekappe des Messtasters gesichert.

Variante M4 SMA

M4 SMA Rückansicht
M4 SMA Ansicht von der Seite

Variante des M4 Moduls (M4-SMA) mit externem Antennenanschluss (RP-SMA) und montierter 6dBi Antenne zur Erweiterung der Funkreichweite von 100-300m auf bis zu 800 Meter.

Technische Details zum WLAN-Messuhr-Modul

Hardware und Elektronik

Im Modul verbaut ist ein Mikrocontroller zur Steuerung der Einheit.
Über ein WLAN Modul kann sich das Subsystem direkt mit einem WLAN Netzwerk verbinden (WPA2/PSK).
Das hochauflösende Display zeigt programmierbare Informationen an. Zusätzlich werden Geräteinformationen sowie der WLAN- u. Akku-Status angezeigt.
Ein programmierbarer Taster ermöglicht es zusätzliche Eingaben vorzunehmen oder das Modul in einen bestimmten Zustand zu versetzen.
Das Modul wird abhängig vom Modul und der Bauart entweder intern direkt in der Messuhr verlötet oder über die externe Messgeräte-Schnittstelle (z.B. Digimatic) über eine Kabelverbindung mit der Messuhr verbunden.

Das Gehäuse wird auf Kundenwunsch aus ABS oder PLA gefertigt.

Modulsoftware

Die Microcontroller-Software beinhaltet diese Bestandteile:

  • Verarbeitung und Wandlung der Binärwerte der Messgeräte Schnittstelle (Digimatic, Mahr oder anderes Protokoll).
  • Steuerung des Displays.
  • Steuerung des WLAN Kommunikationsflusses.
  • Implementation des MQTT Datenprotokolls.
  • Optionale Implementation einer REST API (REST Server) zum direkten Abruf der Messwerte oder zur Übertragung der Konfigurationswerte.
  • Powermanagement des Systems (Standby/DeepSleep nach Übertragung; WakeUp bei Messbeginn).
  • Möglichkeit zum sicheren Update/Flash der Software über eine WLAN Verbindung
    (OTA -Update, On the air upate, nur M3 und M4).
  • Möglichkeit zur eindeutigen Hinterlegung der Messgeräte-ID in der Software.

Für M3 und M4:

  • Implementation des MQTT Datenprotokolls.
  • Möglichkeit zum sicheren Update/Flash der Software über eine WLAN Verbindung
    (OTA -Update, Over the air upate).
  • Konfiguration unsere eigene Konfigurationssoftware oder über CURL.

Für M8:

  • Bereitstellung eines eigenen Accesspoints oder Verbindung mit einem bestehenden WLAN.
  • Konfiguration über eine Web-Oberfläche im Browser.
  • Implementation eines WebSockets Servers.

Auswertungssoftware

Um die Messdaten der Messuhr über WLAN auswerten zu können kann ein beliebiger MQTT Client verwendet werden. Kunden welche die Software zum Auslesen der Messwerte weder selbst entwickeln noch auf einen Drittanbieter für MQTT Software können aus einer Reihe von uns entwickelter Software wählen.

Die von uns entwickelte Software ist speziell auf die MQTT Botschaften unserer Messuhren abgestimmt und kann direkt und unkompliziert in einem Messprojekt eingesetzt werden.

MQTT 2 File Anwendung

Die Software mqtt2file deckt den einfachsten Anwendungsfall ab:
Messungen werden über die Messuhr durchgeführt und per WLAN an die Anwendung übertragen. Dort werden die Ergebnisse angezeigt und optional abgespeichert. Das Speichern erfolgt im CSV Format. Somit können die Daten einfach in einer Tabellenkalkulation wie LibreOffice Calc oder Microsoft Excel importiert und weiterverarbeitet werden.
Die Software ist für Mobile Geräte wie Smartphone oder Tablet (Android Betriebssystem) und MS Windows verfügbar.

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-Messuhr Modul

Ein eigener Artikel mit weiteren Informationen zur Messsoftware finden Sie hier.

Das Produktdatenblatt kann hier heruntergeladen werden.
Die Benutzerdokumentation der Messsoftware kann hier heruntergeladen werden.

MQTT Datenlogger

Mit unserem universellen Datenlogger für MQTT Messwerte können Werte aufgezeichnet und gespeichert werden. Ein integriertes Visualisierungmodul erlaubt die grafische Darstellung von vielen gleichzeitig erfassten Messwerten.

MQTT 2 Key

Die Software mqtt2key ermöglicht es, Messwerte direkt über die Tastaturschnittstelle an beliebige Anwendungen weiter zu geben.

Messablaufsoftware Newim

Unsere Messablaufsoftware ist eine Anwendung zur Abbildung komplexer Messabläufe im industriellen Umfeld. Es lassen sich eigene Messabläufe sehr frei definieren, welche dann Benutzergeführt abgearbeitet werden. Die Visualisierung des Messablaufs stellt sicher, dass definierte Abläufe zu einem Prüfplan der Qualitätssicherung eingehalten werden.
Das Display der Messuhr wird aktiv in die Messabläufe eingebunden und kann Bedieneranweisungen weitergeben.
Es können beliebige Messmittel per MQTT oder auch über ander Industrieschnittstellen eingesetzt werden. Auch eine proprietäre Schnittstelle kann über ein eigenes Modul umgesetzt werden.
Alle relevanten Daten werden auf einem SQL Datenbankserver gespeichert und können von dort aus einfach weiterverarbeitet werden.
Über eine REST Automatisierungsschnittstelle können wesentliche Funktionen von einem Prozessleitsystem oder einer übergeordneten Leittechnik ferngesteuert werden.

Die Produktübersicht der Messablaufsoftware kann hier heruntergeladen werden.

Funktionsweise des Messuhr-Moduls

M3 und M4

Das Modul kennt 2 Betriebsarten:

  • Konfiguration
  • MQTT Betrieb

M8

Das Funkmodul kann direkt über eine Web-Oberfläche konfiguriert werden. Hierbei ist es möglich, das Modul im Access-Point Modus zu betreiben oder das Modul so zu konfigurieren, dass es sich mit einem vorhandenen WLAN verbindet. Im Accesspoint-Modus stellt die Messuhr einen eigenen WLAN-Accesspoint bereit. So dass mit einem Endgerät wie PC oder Tablet direkt eine Verbindung mit dem Funkmodul hergestellt werden kann. Diese Betriebsart eignet sich somit für autonome Anwendungen ohne externe IT-Infrastruktur. Die Verbindung kann über MQTT oder HTTP (WebSockets) hergestellt werden.

Aktualisierung der Firmware

Die Firmware der Messgeräte-Erweiterung kann über WLAN aktualisiert werden (OTA-Update/Over The Air Update).
Der Aktualisierungsvorgang wird auf dem Display angezeigt.
Die Aktualisierung wird nur dann aktiviert wenn die gesamte Firmware fehlerfrei über das WLAN in das Modul übertragen werden konnte.
Die Aktualisierung der Firmware wird über verschiedene optionale Mechanismen geschützt:

  1. Über eine explizite geschütze Freischaltung über eine entsprechende MQTT Botschaft.
  2. Über eine Tastenkombination am Modul.

Inbetriebnahme

Das Modul wird über die [Data] Taste des Mitutoyo Devices oder einen Druck auf die Taste am Modul eingeschaltet. Nach dem Einschalten erscheint auf dem Display der Versionsstand und eine Startmeldung.
Wenn noch keine Konfiguration geladen wurde ist das Modul im Modus [Konfiguration].
Dies ist auch daran sicher erkennbar, dass ein neuer WLAN Accesspoint für andere WLAN Clients sichtbar ist. Dieser Name besteht aus [KundenID][GeräteID].
Nach Verbindung mit diesem AP kann die Konfiguration über unser Konfigurationstool an das Modul gesendet werden.
Hier werden Angaben zum WLAN-Netzwerk und MQTT-Broker gemacht. Diese werden dann über die Senden-Funktion an die Messuhr gesendet.

Stromverbrauch

Zum Stromverbrauch der IoT Messuhr Erweiterung.
Im eingeschalteten und aktiven Betrieb verbraucht die Messuhr ca. 100mA Strom bei 3.3 Volt.
Direkt während der sehr kurzen Sendephase des Messwerts kann der Stromverbrauch kurz auf 190mA ansteigen.
Bei fortlaufender Messung und Übertragung alle 10 sek. wird ein mittlerer Stromverbrauch von 110mA ermittelt.
Bei ununterbrochener Messung mit Übertragung des Messwerte wird ein 1000mA Akku somit ca. 9 Stunden die erforderliche Leistung bereitstellen.
Wenn im praktischen Betrieb nicht kontinuierlich gemessen wird verlängert sich die Akku-Laufzeit entsprechend:
Wenn z.B. alle 10 min. eine Messung über eine Minute durchgeführt wird ist von einer ca. 10 mal längeren Akku-Betriebszeit auszugehen. Eine volle Akku-Ladung sollte also für ca. 90 Stunden genügend Energie liefern.

Der Stromverbrauch im StandBy Modus ist mit einigen wenigen mA fast vernachlässigbar. Für eine z.B. längere Lagerung des Moduls kann direkt am Akku die Stromversorgung über einen mechanischen Schalter vollständig getrennt werden.

MQTT Funktionen

Die MQTT Botschaften werden an den konfigurierten MQTT Server gesendet (MQTT Broker). Dieser speichert die Daten der Messuhren und gibt Sie auf Anforderung an die anderen Clients zur Verarbeitung weiter.
Am Markt sind viele MQTT Broker Implementationen vorhanden. Viele davon sind OpenSource / Freeware und somit kostenlos verfügbar. Der Broker läuft oft auf einem Linux Server Betriebssystem, kann aber auch auf Windows oder vielen anderen Betriebssystemen problemlos betrieben werden. Sehr beliebt und verbreitet sind die beiden MQTT Broker  mosquitto Server und mosca MQTT Broker.

Eine Besonderheit für komplett autarke mobile Anwendungsfälle ist der Betrieb eines MQTT Brokers auf Android.

Als Testclient der Botschaften kann ein MQTT Client wie mqttfx verwendet werden. Zusätzlich liefern wir eine Eigenentwicklung eines Test-Client mit dem Modul aus, so dass die spezifischen MQTT Botschaften direkt empfangen und interpretiert werden können.

Alle möglichen MQTT Topics stehen detailiert in der Bedienungsanleitung des Messuhr-Moduls.

Zubehör und optionale Erweiterungen für alle Modelle

Messuhr-Spannungsversorgung

Zusätzlich zum Modul kann auch die Messuhr selbst über das Modul mit Spannung versorgt werden. Hierzu wird im Modul noch ein 1.5V Konverter integriert, welcher dann direkt anstatt der Batterie (Knopfzelle L1154 oder 303/307) die Messuhr mit Energie versorgt. Diese Stromquelle ist zudem nicht über den Hauptschalter des Moduls gesteuert, so dass die Messuhr ununterbrochen versorgt wird, auch wenn das Modul selbst ausgeschaltet ist oder sich im StandBy-Modus befindet. Dadurch bleibt der gesetzte Nullpunkt der Messuhr wie bei der Stromversorgung über die Knopfzelle dauerhaft erhalten.

Digimatic-Datenkabel

Ein Modul kann auch extern an die Messuhr angeschlossen werden.
Der Anschluss der externen Module erfolgt entweder über das original Digimatic Datenkabel
oder über unser eigenes Kabel mit einem abgewinkelten Digimatic Stecker.

Abgewinkelter Digimatic Stecker mit Spiraldatenkabel (Digimatic Anschluss)

Die von uns erstellten Stecker haben vergoldete Kontakte und lassen sich einfach und zuverlässig mit der Messuhr verbinden. Die Kabellängen können nach Wunsch gefertigt werden. Der Anschluss kann offen oder mit einer 2-reihigen Steckerleiste (10-polig) ausgeführt werden. Auch besondere Kundenwünsche wie andere Abschlussstecker oder Silikonkabel sind möglich.

Stromversorgungsmodul

Das WLAN Modul wird wahlweise mit Akku, 3.3 oder 5 Volt gespeist.
Als Stromversorgungsmodule sind möglich:

  • Direkte Stromversorgung über 3.3 oder 5 Volt, 250mA.
  • Akkupack.

Neben den modellspezifischen Akkus sind auch externe Akkustationen möglich.
Diese können auch über eine Powerbank oder mehrere Powerbanks realisiert werden.
Über diese Möglichkeit lassen sich einfach und kostengünstig stabile Stromversorgungen realisieren.

Option eines externen Stromversorgungsmoduls mit zusätzlicher WLAN-LAN Bridge

WLAN/LAN/WLAN Router und Gateway

Soll die Messuhr in einem Sub-WLAN-Netz (WLAN-Insel) betrieben werden kann über ein WLAN Gateway eine sichere Verbindung in ein LAN oder WLAN Netzwerk geschaffen werden.
Das von uns angebotene Gateway basiert auf einer Raspberry Pi Hardware mit Linux Software und stellt neben dem eigenen WLAN-Access-Point einen weiteren externen Port auf WLAN Seite sowie einen RJ45-Port auf LAN/WAN Seite.
Über eine RP-SMA Steckverbindung kann eine externe Antenne angeschlossen werden um die WLAN Reichweite zu erhöhen.

In der Betriebsart [Konfiguration] funktioniert das Modul als WLAN Server und stellt einen WLAN Access Point bereit.
Somit kann über einen beliebigen Client eine Verbindung zum Modul hergestellt werden – z.B. wenn ein bereits konfigurierter Zugang zu einem bestehenden Netzwerk nicht mehr möglich ist.
Über die Verbindung zu diesem Access-Point kann eine Konfiguration in das Modul geladen werden.
Der primäre Sinn der Konfiguration besteht darin, das Modul für den Zugriff auf einen MQTT Server zu konfigurieren.
Die Konfiguration wird idealerweise über einen CURL Upload einer JSON Konfigurationsdatei durchgeführt.

Nach erfolgreichem Laden einer Konfiguration startet das Modul im MQTT Betrieb.
Der eigene WLAN Accesspoint wird deaktiviert.
Stattdessen versucht das Modul sich mit dem zuvor konfigurierten WLAN Accesspoint zu verbinden. Die Authentifizierung erfolgt hierbei über WPA2/PSK.
Nach erfolgreicher Verbindung mit dem Accesspoint wird versucht eine Verbindung mit dem zuvor konfigurierten MQTT Server herzustellen.
Ist diese Verbindung erfolgreich kann das Messgerät direkt über MQTT Botschaften versenden und empfangen.

Über eine Softwarefunktion lässt sich das Modul wieder in den Konfigurationsmodus versetzen.

Anwendungsbeispiele aus dem Bereich automatisierte Längenmesstechnik

Einige Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Messtechnik für unser Modul zum Messuhr automatisieren.
Unsere Kunden haben bereits vielen Anwendungen für industrielle Messaufgaben mit Messuhren in der Praxis umgesetzt.

  1. Sicheres Erfassen von Messwerten zur Protokollierung der Messergebnisse in einem Daten­backend (z.B. einer Anwendung wie das in der Industrie weit verbreitete Produkt Qs-STAT der Fa. Q-DAS oder auch nur einer Excel-Tabelle).
  2. Automatisiertes Testen in der Qualitätssicherung zur Erhöhung der Qualität und zur Vermeidung von Übertragungsfehlern und Bedienfehlern durch halbautomatische oder manuelle Messvorgänge. Vollautomatische Testsysteme können zum Beispiel durch die Verwendung unserer Messuhranheber realisiert werden.
  3. Steuerung und Auswertung von komplexen Messvorgängen, inklusive der Benutzerführung über den gesamten Messvorgang über das im Modul eingebaute Display.
  4. Messen von Längenmaßen in automatisierten Prozessen mit Steuerung des Prozesses durch Auswertung des Messergebnisses.
    Diese Anwendung wird oft auch mit induktiven Messtastern durchgeführt. Ein Vorteil gegenüber diesen besteht bei dem Messuhr-Modul darin, dass Werte, Ergebnisse und Schlussfolgerungen direkt an der Mess­stelle mit angezeigt werden können.
    Durch den Einsatz des offenen Standards MQTT lassen sich Anbindungen an die Prozess­leittechnik zudem sehr einfach durchführen.

Generell sollte eine deutlich einfachere Projektkonfiguration als z.B. mit einem Mitutoyo Datenübertragungsgerät DMX-3 möglich sein welches die Daten seriell (RS232) oder über USB Schnittstelle überträgt.

WLAN Messuhren zum Einbau in eine Messvorrichtung. 7 Messuhren zur Achsvermessung sind direkt in die Messvorrichtung eingebaut und werden über eine zentrale Stromversorgung mit Energie versorgt. Eine 8. Messuhr wird über den eingebauten LiIon-Akku auf der Rückseite versorgt. Alle Messuhren senden ihre Daten an den zentralen MQTT Server und können von diesem gesteuert ausgelesen werden.
WLAN Messuhren zum Einbau in eine Messvorrichtung. 7 Messuhren zur Achsvermessung sind direkt in die Messvorrichtung eingebaut und werden über eine zentrale Stromversorgung mit Energie versorgt. Eine 8. Messuhr wird über den eingebauten LiIon-Akku auf der Rückseite versorgt. Alle Messuhren senden ihre Daten an den zentralen MQTT Server und können von diesem gesteuert ausgelesen werden.
Detailansicht einer Messuhr mit externem Stromanschluss über eine MCX Steckverbindung.
Detailansicht einer Messuhr mit externem Stromanschluss über eine MCX Steckverbindung.

Preise und Lieferzeiten

Kontaktieren Sie uns um ein individuelles Angebot zu erhalten. Optional können Sie unsere WLAN Module für Messuhren auch direkt in unserem Online-Shop kaufen.

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Bei höheren Stückzahlen oder zusätzlich benötigter Serviceleistungen kontaktieren Sie uns bitte per Mail.
Kleine Stückzahlen haben wir normalerweise direkt ab Lager lieferbar.
Bei größeren Stückzahlen ist mit Lieferzeiten zu rechnen.

Messdienstleistungen (Messprojekte)

Unsere Kunden haben schon viele Herausforderungen der automatisierten Messtechnik mit unseren Produkten umgesetzt. Hierdurch konnten wir viele Beispiele aus der Praxis begleiten und konnten neben dem Wissen zu unseren Produkten auch eine große Wissensbasis der möglichen Anwendungen und Anforderungen in der Industrie aufbauen. Als Berater werden wir nun gerne konsultiert um mit unserer Erfahrung auch komplexe Messaufgaben der mobilen und digitalen Messdatenerfassung in neue Projekte einzubringen. Als Berater können wir Hilfe und Unterstützung zu einer effektiven und genauen Lösung der Messaufgabe beitragen. Beginnend mit einer Analyse der Messaufgabe, der Planung des Messvorhabens und der Dokumentation der Messsituation können wir dann die geeigneten Messmittel zur Verfügung stellen. In Projektaufträgen oder zusammen mit dem Kunden in einem Workshop kann die Messung durchgeführt werden. Mit unseren eigenen Softwareprodukten oder auch Produkten des Marktes oder der Kunden können die Ergebnisse erfasst, aufbereitet und visualisiert werden. Unsere Funklösungen eignen sich besonders für Situationen, in den viele Messergebnisse parallel erfasst und ausgewertet werden müssen: Die Funkübertragung per WLAN erlaubt das gleichzeitige Auslösen vieler paralleler Messungen bei minimalem Hardwareaufwand.

Für Sondermessungen und einmalige Messaufgaben können Messmitteln, Messhilfsmittel und Funkmodule auch Leihweise im Rahmen eines Projektes zur Verfügung gestellt werden.

Wo immer eine kabellose mobile Längenmessung über Funk gefordert ist kann unser einfaches Funk-Messsystem zuverlässig eingesetzt werden. Auch die Steuerung einer Messuhranwendung für Industrie 4.0 Anwendungen kann über das eingebaute Display und die Bidirektionalität der MQTT Schnittstelle umgesetzt werden.

Das erste Messuhr WLAN Modul M1 als Prototyp im Rahmen einer Auftragsentwicklung

Wir konnten in unseren Kundenprojekten viele Erfahrung mit Messuhren und MQTT sammeln. Gerne geben wir diese Erfahrungen in Projekten weiter. Zur Umsetzung eines individuellen Projekts unterstützen wir Sie als erfahrener Dienstleister mit individueller Programmierung, Projektdurchführung oder in der Projektplanung.

Wir freuen uns auf individuelle Anfragen!

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 IIoT 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