Beacons funktionieren nach dem Sender-Empfänger-Prinzip: Wie der Name bereits nahelegt, sind Beacons (engl. Leuchtturm, Signalfeuer) kleine Transmitter. Statt Licht senden sie ihre Identitätskennung (ID) aus. Kommt ein Empfänger, z. B. ein Smartphone, ein Handheld-Gerät oder ein beliebiges anderes Gerät, das mit dem entsprechenden Chip von Nordic Semiconductor ausgestattet ist, in die Reichweite des Senders, kann es die ID und Signalstärke des Beacons identifizieren. Das Empfangsgerät bezieht über eine App oder Direktservices die mit der ID des Beacon verknüpften Daten oder Befehle aus der Cloud. Die entsprechende Internetseite, das Datenblatt oder Formular erscheint daraufhin auf dem Smartphone. Da Beacons auf Bluetooth Smart basieren, ist ihr Funkbetrieb sehr energieeffizient. Mit einer CR1632 Knopfzelle tut der kleine Sender monatelang seinen Dienst.
Beacons eröffnen ganz neue Sicherheits- und Funktionsmuster
Für Gerätehersteller als auch Shop- oder Infrastrukturbetreiber und Dienstleister bis hin zum Endkunden eröffnen Beacons damit unzählige Möglichkeiten: Einkaufszentren können ihre Besucher nicht nur zum gesuchten Shop führen, sondern im Vorbeigehen diese auch auf Aktionen, Sonderangebote oder Wunschartikel aufmerksam machen. Die amerikanische Baseball-Liga MLB hat Beacons in Stadien angebracht, um Fans u. a. auf bessere Sitzplätze hinzuweisen. Im Flughafen oder am Bahnhof lassen sich Reisende an ihr Terminal bzw. ihren Bahnsteig navigieren. Dort erfahren sie via Beacon, ob der Zug auch pünktlich sein wird.
Eine besondere Art der Navigation bietet BlindSquare: Die GPS-App für Blinde und Sehbehinderte nutzt Beacons, um die jeweilige Umgebung zu beschreiben und auf Kreuzungen oder interessante Punkte hinzuweisen. Im Industrieeinsatz erlauben die kleinen Sender die Zeit- und Positionserfassung von Mitarbeitern oder Maschinen oder auch die Identifizierung von Personen, die zur Bedienung bestimmter Maschinen befugt sind. Dabei sendet ein Beacon in einer Stanzmaschine seine ID an das Handheld-Gerät eines Mitarbeiters. Dies schickt die ID an einen Server, auf dem hinterlegt ist, ob der Mitarbeiter berechtigt ist, die Maschine zu nutzen. Nur wenn das der Fall ist, schaltet der Server die Stanzmaschine frei. So lässt sich zudem sekundengenau protokollieren, wann diese von welchem Mitarbeiter genutzt wurde. Zu Hause im Wohnzimmer verbindet sich das Smartphone dank Beacon selbsttätig mit dem Fernseher, sodass dieser via Handy bedient werden kann; im Schlafzimmer stellt es sich automatisch auf lautlos. Beim Verlassen des Hauses, wenn die Verbindung zu den heimischen Beacons abbricht, schalten sich alle Geräte und Lichter aus und die Alarmanlage an.
Komplettpaket für die eigene Beacon-Anwendung
Nordic Semiconductor bietet mit dem nRF51822-Bluetooth-Smart-Beacon-Kit ein günstiges Komplettpaket, mit dem Entwickler einfach und schnell ihre Ideen realisieren können. Er setzt zwar auf dem iBeacon-Standard von Apple auf, erlaubt aber auch proprietäre Beacon-Applikationen für iOS- und Android-Smartphones. Das Kit enthält alle benötigte Hard- und Software. Der Beacon setzt auf dem aktuell marktführenden Multiprotokoll-nRF51822 Bluetooth Smart und 2,4-GHz-SoC von Nordic auf.
Firmware gibt es als App für Android und Apple
Der sehr flexible Multiprotokoll-SoC ist speziell für Bluetooth Smart und 2,4-GHz-Ultra-Low-Power-Funkanwendungen zugeschnitten. Er basiert auf einer 32-Bit-ARM-Cortex-M0-CPU mit 128 oder 256 KByte Flash- und 16 oder 32 KByte RAM-Speicher. Während des aktiven Sendens benötigt der nRF51822 nur 5,5 mA; dank schnellem Datentransfer sowie Ruhe- und Sleepmodus fällt auch der Gesamtenergieverbrauch sehr niedrig aus. Die Firmware stellt Nordic als Source-Code zur Verfügung. Mit ihr lassen sich Beispielszenarien erstellen, mit denen Entwickler ihre Produktideen testen können. Für Android gibt es im Google-Play-Store die kostenlose «nRF-Beacon-App», für Apple steht die App auf der Nordic-Website unter «www.nordicsemi.com/ eng/Products/nRFready-Demo-APPS/nRF-Beacon-for-iOS» zur Verfügung. Das vorinstallierte Einsatzszenario ist in beiden Fällen eine Kunstgalerie, die sich schnell und einfach für die verschiedensten Anwendungen abwandeln lässt.
Mit dem Over-The-Air-Device-Firmware-Upgrade (OTA-DFU) des nRF51822 lässt sich die Beacon-Firmware auch im Feld aktualisieren. Die Version 7.0 der S110 SoftDevice für den nRF51822 gestattet auch flexible Firmware-Upgrades. Damit können über eine geräteeigene Drahtlosverbindung nicht nur teilweise Upgrades und Fehlerbehebungen erfolgen, sondern auch vollständige Upgrades von Anwendungen sowie Protokollstacks des nRF51822. Mit alternativen, statischen ROM/OTP-basierten ULP-Drahtlos-SoCs ist das nicht möglich. Um neben dem reinen Datenaustausch auch eine Positionsbestimmung zu ermöglichen, setzt Nordic auf den Proximity-Service der S110 SoftDevice. Mithilfe der Received-Signal-Strength-Indication-Werte (RSSI) des nRF51822-Transceivers ermittelt dieser die Entfernung zum Empfangsgerät.
Kompetente Beratung von der Idee bis zur Lösung
Mit diesen Merkmalen ist die Beacon-Technologie eine sinnvolle Ergänzung zu anderen Drahtlos-Technologien wie NFC, WiFi und GPS mit zahllosen neuen Applikationsvarianten. Denn anders als diese erlauben die Beacons eine dezimetergenaue Ortung auch innerhalb von Gebäuden. Das Leuchtfeuer der Beacons strahlt zudem durch niedrige Produktionskosten, geringen Stromverbrauch und eine Übertragungsreichweite von bis zu 100 Metern. Unterstützung bei der Umsetzung erhalten Entwickler bei Rutronik. Der Distributor fokussiert sich mit «RUTRONIK EMBEDDED» und «RUTRONIK SMART» ganz gezielt auf Lösungen innerhalb des IoT, Internet of Things. Dabei richtet sich RUTRONIK EMBEDDED an Kunden, die ein Mainboard als Basis für steckbare Peripherie mit Standardschnittstelle verwenden. Kunden, die ihre eigene Platine designen und dafür SMDs einsetzen, finden bei RUTONIK SMART alle Komponenten wie Wire-less-Chips und -Module, GSM-Module, LTE-, NFC- und RFID-Lösungen, Antennen, spezifische M2M-SIM, MEMS-Sensoren, Sensor Hubs, Low-Power-Mikrocontroller, energieeffiziente Stromversorgungen sowie alle ergänzenden Komponenten vom Steckverbinder bis zum Schalter oder Sockel. So garantiert der Broadliner seinen Kunden kompetente Beratung, von der Idee bis zum fertigen Produkt.
Leseraktion – eines von 30 Smart-Beacon-Kits gewinnen
Besucherinnen und Besucher der Fachmesse «automation & electronics», 24. und 25. Juni in Zürich, können sich selbst ein Bild von der Leistungsfähigkeit des Distributors machen. So kann man sich auch das nRF51822-Bluetooth-Smart-Beacon-Kit von den Rutronik-Mitarbeitern zeigen und erklären lassen. Im Rahmen einer exklusiven Leseraktion verlosen wir 30 Smart-Beacon-Kits unter allen Leserinnen und Lesern. Einfach bis zum 6. Juli 2015 eine Mail senden an vertrieb@binkert-medien.ch, mit dem Betreff «Beacon-Kit». Viel Glück an alle Teilnehmerinnen und Teilnehmern.
Infoservice
Rutronik Elektronische Bauelemente AG
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Zürich: Halle 4, Stand J02
