Proyecto personal. POST EXTENSO. Se requieren pocos conocimientos de electrónica (Solo estoy metiendo un hotspot en una caja de plástico) Existen alternativas portátiles de menor tamaño y mucho más prácticas, manejables y económicas. Este proyecto es una versión compacta y modular de un HotSpot UHF Dual algo más vitaminado. 
Aviso: Cacharreo con riesgos, no me hago responsable de lo que explico aquí, puede haber algo mal y podría causar algún problema, si haces algo parecido ruego seas consecuente con los resultados obtenidos para bien o para mal.
  1. Introducción
  2. Buscando la carcasa ideal
  3. Baterías de Ion-litio
  4. El dilema de las antenas
  5. Alimentación interna
  6. Modificando la salida trasera de la powerbank
  7. Montando el HotSpot
  8. Cableado interno
  9. Diseñando el frontal
  10. Analizando consumos
  11. Pruebas y más pruebas
  12. El modem 3G o el wifi del movil (En desarrollo)
  13. Comportamientos anómalos (En desarrollo)
  14. Agradecimientos

INTRODUCCIÓN

Tras configurar mi primer HotSpot, no adquirí la versión que ya viene montada en una carcasa, era consciente que necesitaba meter los componentes en una caja de proyectos que me permitiese cierta movilidad, pero no terminé de encontrar la caja que consideraba perfecta, hasta ahora.

Necesitaba conectar a internet el HotSpot, alimentarlo, ver la actividad de los leds, y controlar en todo momento su encendido y apagado. Habría optado por lo mas sencillo, una powerbank, un cable microusb, una carcasa donde meter la raspberry y el MMDVM, pero eso me supone llevar 3 dispositivos, el walkie, la powerbank y el HotSpot.

Mucho aparato y no me gusta llevarlos conectados con cables en la mochila, se acaban dañando las clavijas del puerto MicroUSB, las antenas rozan y los SMA de las antenas pueden sufrir si la mochila va algo cargada. Así que tocaba cacharrear un poco y simplificarlo todo.

BUSCANDO LA CARCASA IDEAL

En Aliexpress podemos encontrar carcasas para fabricar nuestra propia Power Bank usando baterías 18650 de Iones de Litio, dichas carcasas suelen ser mas o menos económicas dependiendo de las caracteristicas del módulo de carga que incorporan, hay una amplia variedad de modelos y diseños. La versatilidad que ofrecen las carcasas blancas como las que muestro en las fotos, nos permite ampliar la capacidad insertando modulos entre sí y me pareció el recipiente perfecto.

NOTA: Es una aberración conectar tantas baterias en serie, un fallo en una de ellas, una batería que no tenga protección y que salga ardiendo es un auténtico pelígro, hay mucho amperaje en corriente continua. Aparte, las baterías de litio sufren y se degradan al meterles carga estando ya cargadas, estas carcasas no disponen de balanceo de carga. Mi idea es solo usar 4 baterias en el módulo principal. Si no es necesario no voy a meter mas baterías.
Circuito que balancea la carga de las baterías de litio.

No voy a usar un balanceador de carga, me ocupa un espacio que no tengo, y por 4 baterias que tenga en paralelo no ha de ocurrir nada malo si las baterias tienen protección incorporada, procuraré tomar algunas medidas extra si fuese necesario. La idea es tener separado el HotSpot de las baterías, evitamos que la temperatura de la Raspberry pueda alterar el comportamiento de las baterías y que la electrónica de la powerbank esté algo apartada, para evitar posibles interferencias a la RF. Utilizaré una de las salidas de 5V para alimentar la Raspberry (o un modulo Step-UP), todo gestionado por el panel de la PowerBank, así sabré la batería restante que me queda, podré cargar las baterías mientras alimento la raspberry como si fuese un S.A.I. (Sistema de Alimentación Ininterrumpida), controlo el encendido y el apagado y puedo visualizar los leds de los distintos modos digitales soportados por el MMDVM Dual. Tendré que modificar la tapa superior o sus laterales, dependiendo del espacio, jugando con la eficiencia y con lo práctico.

La calidad del módulo de carga de la powerbank deja un poco que desear en las soldaduras de los conectores, están soldados superficialmente y a medio plazo al quitar y poner el cable de carga de tipo C, se acabará fisurando el estaño y haciendo falsos contactos. Los he repasado un poco para reforzarlos. La aleación del estaño que lleva se nota que es de baja calidad, a 400 grados tarda en derretirse, con un poco de flux y estaño nuevo queda algo mejor, habrá que tratarlo con cuidado.

Pines del conector Tipo C antes de repasar sus soldaduras
Powerbank modular. Arriba la Powerbank y abajo el módulo de ampliación que va a usarse para meter el hotspot

BATERIAS DE LI-ION

Las baterías para mi punto de vista son el punto clave de este proyecto. No es conveniente fiarse de adquirirlas en cualquier sitio, hay una cantidad de falsificaciones impresionantes, si podeis encontrar un pack de 4 baterías 18650 en una web nacional, que garantice que el fabricante ofrezca seguridad, calidad y buen rendimiento, no ssrán baratas pero a la larga se amortizan.

Os recomiendo dar una vuelta por https://www.bateriasdelitio.net/

Un detalle, estas baterías pueden venderlas con unas pletinas para soldarle unos cables, en vez de usar los muelles que con los golpes y vibraciones pueden hacer falsos contactos, solo hemos de quitar las chapas de los muelles y soldar los cables a la placa. Yo voy a respetar el diseño del fabricante, porque las baterías que tengo son recicladas de un portatil y no tienen pletinas.

NOTA: Existen las baterías de litio-ferrofosfato, mas seguras y tardan mas en degradarse, pero en comparación a las de Ion-Litio, en el mismo espacio tienen menos capacidad y el voltaje es mas bajo. Por lo que se, se requiere un cargador especifico, incompatible actualmente con las powerbank actuales. Existen módulos de carga balanceada pero requeriría de mayor espacio. Quizás en un futuro me aventure a montar algo con esas baterías.

EL DILEMA DE LAS ANTENAS

El propio diseño de la carcasa de la powerbank, hace que pueda llevarse a cuestas sin que existan botones o pulsadores sobresaliendo. Al tener que adaptar la carcasa en la zona del HotSpot necesariamente tenemos el dilema de modificar la tapa para poner los LED, aunque estos apenas sobresalen y no molestan con roces en la mochila. Pero cuando hablamos de colocar las antenas, hay varias cosas que me han estado preocupando mientras recibía los componentes.

Por un lado puedo perforar dos orificios del tamaño de los SMA de las antenas en la tapa superior, con esto puedo descansar la powerbank en su posición horizontal para que la posición de las antenas sean verticales. Tendría que estar quitando y poniendo las antenas al transportarlo.

El problema es que si lo llevo encendido en la mochila, las antenas van a molestar, los conectores SMA sobresaldrían y las antenas no estarían en posición vertical. La única opción es usar el lateral trasero del módulo. El problema es que perdería la conectividad entre módulos, ya que al poner las antenas y algún que otro interruptor de corte de energía, no voy a poder enganchar mas modulos por detrás, solo por delante.

Tambien puedo adquirir un par de adaptadores de 90º para los conectores SMA y así puedo dejar la powerbank en posición horizontal y las antenas en posición vertical.

Integrar las antenas dentro de la carcasa en caso de disponer de espacio no me convence, porque ni la raspberry ni el MMDVM tienen pletinas metálicas que eviten interferencias de la RF que puedan provocar bloqueos repentinos, aunque estamos hablando de 10mw y quizás no pase nada.

ALIMENTACIÓN INTERNA

Los módulos se conectan entre ellos mediante un conector USB.

A la powerbank tengo que modificarle los pines de salida trasera USB, para que me entregue el voltaje de la batería y el voltaje que genera el módulo de carga.

NOTA: Con el voltaje de batería en un futuro puedo alimentar módulos diseñados para trabajar con baterias de litio.
Con los 5 voltios alimento cualquier módulo o dispositivo USB, como es el caso actual.

Al módulo donde va el HotSpot le elimino las pletinas de las baterías y el módulo trasero, así dejo hueco a la Raspberry, al MMDVM, al modem 3G, al cableado entre módulos y a los coaxiales de antena.

La pantalla esperará. Tengo que modificar el conector USB macho de entrada del módulo y dejar inoperativo los dos pines centrales, que son los que llevan el voltaje de batería que no voy a usar en este proyecto en concreto.

Hemos de tener en cuenta, que el diseño en su origen con las baterías puestas impide que nadie pueda usar ese puerto para otra finalidad, ya que al estar atornillado con su tapa superior y trasera, queda inaccesible a una incorrecta manipulación por parte del usuario y se evita que conecte así otros dispositivos por error.

En el peor de los casos, Si el negativo (la masa) de los 5 voltios no tiene relación con el negativo de los datos, este entraría en corto, si tuviese relación se le estaría metiendo por el positivo de datos 4.2 voltios. Según el estandar el voltaje máximo son 3.6 voltios para los pines de datos. El dispositivo que se conecte recibiría un voltaje bajo, el pin de datos positivo tendría una entrada de hasta 4.2 voltios y el pin negativo de datos se toparía con el mismo voltaje de polaridad inversa. No se que pasaría pero podeis estar tranquilos de que yo no voy a probarlo. Usé un tester USB porque tiene protecciones pero un móvil puede que si, puede que no.

La ventaja del conector USB es que usa 4 pines, el estandar indica que dos pines son para voltaje y otros dos para transmisión de datos. La powerbank internamente no transmite datos entre módulos, por lo que tengo la posibilidad de usar esos dos pines para alimentar el HotSpot.

Tengo dos opciones:

  1. Puenteo una de las salidas del USB frontal de la powerbank al USB trasero (dos cables soldados dentro de la powerbank principal al USB que no es carga rápida) Ojo con esto, en carga rápida se manejan 5v, 9v y 12v dependiendo del protocolo del dispositivo que conectemos, por lo que hay que puentear la salida USB de 5v normal de 1 amperio. Esta opción INHABILITA el diseño creado por el fabricante, por lo que se pierde la posibilidad de añadir futuros módulos con mas baterías.
  2. Integro un Step-up que convierta los 3.6-4.2v en 5v. Se queda todo como está, puedo añadir otros módulos con mas baterías, pero puede que interfiera y meta ruido a la RF del MMDVM por estar justo al lado.

Voy a usar la primera opción, ya que estaría usando una función que trae la placa interna de la power bank, que es la de controlar el corte de energía cuando las baterías llegan a su mínimo sin gastarlas mas de la cuenta, así no sometemos a las baterías a un desgaste por debajo del mínimo para que no se deterioren y evitamos fallos en la carga, ya que hay baterías que necesitan una reactivación en fuente de alimentación para incrementarles el voltaje al mínimo para que luego la controladora de carga proceda a cargar las baterías de forma correcta. Por otra parte usamos el sistema de protección que incluye la propia placa.

La segunda opción no controla el corte cuando llega al mínimo con el Step-UP, estaría duplicando una función que ya hace la power bank ocupando un espacio que escasea en el modulo si quiero implementar un modem 3G.

Otra ventaja es la de cargar la powerbank mientras uso la salida de 5v USB frontal, haciendo la función de SAI y puedo usar el puerto USB para cargar el movil al tiempo que alimento el HotSpot, aunque si se puede, prefiero no conectar dos dispositivos al mismo puerto USB. Tengo la posibilidad de añadir mas baterías, pero como no lo veo seguro, es un punto menos para usar esta opción.

MODIFICANDO LA SALIDA TRASERA DE LA POWERBANK

Analizando en profundidad la powerbank, examino a microscopio los 4 pines del puerto USB trasero, el que permite añadir mas módulos con baterías.

NOTA: La salida/entrada usa 3 pines para el positivo y uno para el negativo. Pensaba que los pines de datos no los utilizaría el fabricante, pero como digo, no es un puerto USB al uso, solo es un conector con una finalidad que no tiene nada que ver con el USB de 5v de toda la vida. Supongo que lo han hecho así para que la resistencia que se crea en el conector, no caliente en exceso el paso de energía por los pines positivos. Hay que tener en cuenta que si 4 baterias están llenas y metemos un modulo con otras 4 baterías a media carga, al conectarlas en paralelo se van a equilibrar entre ellas, siendo mucho amperaje para un puerto USB que en el mejor de los casos a 5v no suele alcanzar los 2 amperios.

Voy a reconfigurar el puerto USB con la idea de usar el módulo con un cargador de movil por si un día me quedo tirado por un fallo de la powerbank.

En la salida de la powerbank voy a usar dos pines para los 5v y dos para los 3.7-4.2v, teniendo en cuenta que el negativo de las baterias es la misma masa que la del USB de 5v de la powerbank, puedo usar solo un pin para el positivo, me di cuenta tarde, pero no importa, solo tengo que usar un cable.

Este proceso hay que realizarlo en los dos conectores, la hembra de la powerbank y el macho del módulo. Desueldo el conector, con una cuchilla raspo y retiro los dos pads centrales (donde en un USB normal van los pines de datos) y aplico una pintura / pegamento que seca con luz ultravioleta (muy usado en microelectrónica para aislar capas y pistas, fácil de retirar raspando con precaución cuando está seca)

Ahora solo queda desoldar la chapa lateral del positivo de la powerbank, anulando la conexión diseñada por el fabricante.

Para evitar cortocircuitos, corto la patilla metálica del positivo, si algún día quiero dejarlo como estaba, le sueldo un cable. De todas formas tengo las dos chapas y la placa extraidas del módulo donde va el hotspot que no me sirven para nada.

Otra cosa que me ha llamado la atención ha sido la carga rápida que trae esta powerbank. Pese a aceptar voltajes de hasta 12 voltios, como es obvio, a las baterías no se les puede aumentar el voltaje de carga, por lo que la board de la powerbank convierte el voltaje de entrada en el necesario para cargar las baterías como cualquier cargador, con la salvedad de que en dicha conversión ganamos en amperaje de carga y si nuestras baterías lo admiten, acabarán cargandose antes.

Un detalle de la powerbank: El botón de encendido es un pulsador que activa el sistema para que nos muestre en pantalla el porcentaje de carga y active los 5v. Para que la board esté siempre lista y comience a suministrar los 5v, el sistema siempre suministra 2.5v cuando esta esperando (stand-by) que se conecte un dispositivo al USB, en ese momento pasa a dar los 5v.

MONTANDO EL HOTSPOT

El acceso al interior del módulo es por la parte opuesta al frontal, por lo que la instalación del MMDVM y de la raspberry han de colocarse en la tapa. Antes de nada, analizo el espacio disponible y estudio como colocar los módulos.

Para aprovechar al máximo el espacio, cada milímetro cuenta, por lo que la conexión entre la Raspberry y el MMDVM lo voy a soldar quitando los conectores hembra que trae soldado de fábrica el MMDVM y soldando el juego de conectores macho que trae para soldar.

Como la raspberry es mas pequeña, voy a sostener el MMDVM en la tapa de la powerbank y respetando las conexiones, colocaré la raspberry encima. Para ello al soldar los pines macho en el MMDVM los dejo a ras de la placa, ya que ambos módulos no tienen componentes en sus caras opuestas, facilitando el que puedan estar mas juntas.

Ahora le toca a la tapadera, esta trae unos refuerzos para que las baterías no se muevan, con un poco de paciencia y una cuchilla voy raspando poco a poco. Adquirí en Aliexpress un juego de tornillos, tuercas y extensores de plástico que me han venido muy bien para pegarlos con pegamento rápido. Solo hace falta cortar los tornillos y rasparlos con una lima. El plástico es mas moldeable y el pegamento rápido funciona mejor en este tipo de materiales que si fuesen de metal.

Ahora es cuando agrego el módulo FPC. Sinceramente creía que eran algo mas estrechos, pero encajan a la perfección. Compruebo la continuidad con el polímetro y tengo que tener especial cuidado a la hora de soldar los cables. El pin número 1 de un módulo equivale al pin número 20 del otro módulo ya que están conectados frente a frente.

Ya puedo cerrar y abrir la tapa sin tener cables sueltos que molesten. Queda mucho mas estético y de cara a realizar algún mantenimiento está todo mas a mano. Por fín se le va viendo color al proyecto. Aún queda mucho trabajo.

CABLEADO INTERNO

Ahora solo queda sustituir los LEDS que están soldados en el MMDVM y la raspberry. Hay que cablearlos hasta los módulos FPC y tener cuidado con las numeraciones en las soldaduras.

Estos cables han de ser delgados, a ser posible de un solo hilo para facilitar la soldadura. He pensado en varios tipos de cables, desde un hilo de cobre esmaltado como los que llevan los transformadores o los altavoces hasta un cable rígido como los que se usan en algunos cables de las redes de área local.

Hay que prestar especial cuidado en los pads de los LEDS del MMDVM, son LEDS muy pequeños y da poco juego para soldar los cables. Por suerte dispongo de un microscopio y un soldador con puntas de precisión que me facilitan esta tarea enormemente. Se que no es algo que todo el mundo pueda hacer sin un poco de experiencia soldando, pero con flux (es tu fiel amigo), una punta fina y una buena lupa también se puede hacer.

Rescataré los LED SMD, pero si veo que puedo acabar dañando los pads que lo sostienen, acabaré inundandolos con estaño o probando a desoldarlos con aire caliente. De todas formas con la punta plana del soldador y flux se desueldan facilmente tocando los dos puntos de soldadura al mismo tiempo.

Tras pasar los cables por debajo del MMDVM, los llevo directos a su correspondiente posición en la placa FPC. Es necesario quemar el esmalte en el extremo del cable, para que el estaño haga contacto con el metal. A cada punto de soldadura le he medido continuidad con el multimetro para asegurarme que hay buen contacto y los he aislado y protegido con la pintura aislante verde.

NOTA 1: El USB "OTG" de entrada tiene 5 pines, hay uno que no tiene uso y la masa es la misma que la que estoy usando para los LEDS del MMDVM y la alimentación de la raspberry, por lo que solo tengo que llevar 3 cables, el de 5V+, el D+ y el D- al puerto trasero. Soy consciente de que los puertos USB son muy sensibles a interferencias y a la calidad de los cables. Estos han de ir apantallados como si se tratase de un coaxial. De todas formas lo voy a tener en observación, porque el recorrido es relativamente corto y quizás funcione bien.
NOTA 2: Me he dado cuenta tarde, que la raspberry tiene dos pines de 5V+ donde poder alimentarla, pero me quedo conforme con la soldadura realizada en la entrada del conector microUSB, ya que la superficie lateral que tiene el condensador es bastante grande para hacerle un punto de soldadura y aislandola con pegamento verde. La masa al encontré buscando continuidad a uno de los 40 pines.

DISEÑANDO EL FRONTAL

No voy a usar pantalla (por el momento), aumentaría el gasto de energía y tengo mis dudas con el espacio disponible. Con la pantalla del walkie y con la administración del panel, puedo acceder remotamente desde el smartphone, dependiendo de como configuremos la conectividad a internet puedo salir del paso sin sobrecargar el hotspot.

El frontal va a llevar todos los LEDS que tiene el MMDVM, para ello, he pedido un juego de LEDS de 3mm en varios colores, para respetar el diseño original. Los voltajes se asemejan, pero hay algunos que no he podido probar, ya que solo encienden muy rápido al principio del arranque y mi polímetro no es capaz de hacer correctamente la medición. De todas formas si al cambiar los LEDS la iluminación es algo mas apagada no me preocupa, porque considero que los que vienen soldados en placa iluminan demasiado, de lo contrario tendría que sustituir y calcular el tipo de resistencia que lleva asociado cada led SMD individualmente.

PWRVERDE
ACTIVIDAD RASPBERRY PI ZEROVERDE
COSNARANJA
PTTROJO
D STARVERDE
DMRNARANJA
YSFAZUL
P25ROJO
NXDAZUL
SRVROJO
Orden de los LEDS en el frontal

Los botones de reset no los voy a utilizar, primero porque no calculé correctamente el número de pines que necesitaría en el FPC, con 20 llego justo y esto limita las posibilidades de hacer futuras ampliaciones.

  • 1 LED verde de la raspberry pi zero w
  • 1 LED de encendido del MMDVM
  • 7 LEDS de los modos digitales en el MMDVM
  • 1 LED rojo SRV (¿Server, Service?)
  • 1 botón de reset oculto… Aún no lo he usado.

Busco la parte opuesta en la caja de plástico y mido la distancia entre un tope de plástico y otro (70mm aprox), uso un fixo para marcar una linea imaginaria con el borde y con un punzón hago las marcas haciendo el siguiente cálculo: 70mm / 11 puntos de separación, son 6.3mm, es decir, hago una marca en el fixo cada 6.3mm, así acoto el area donde en su centro he de hacer el agujero para colocar el LED.

Dado que los leds van a rozar al sobresalir, no quiero que se cuelen hacia dentro y choquen con la raspberry, por lo que los he limado para dejarlos planos. No sabía que el compuesto era tan duro ¿resina epoxy?, pero con paciencia los he dejado a ras y los he pegado por dentro con pegamento negro, el cual aplicando calor puede despegarse si fuese necesario. También los he girado para poder doblar las patillas hacia los lados y facilitar las soldaduras.

Para comprobar que los leds funcionan bien y que no los he dañado, coloco el polímetro en la opción de medir continuidad, positivo a la patilla larga y negativo a la patilla corta. El voltaje que usa el polímetro (en mi caso) es el suficiente para encender el led.

Ahora toca unir la masa de los 8 LEDS del MMDVM, excepto los dos leds (Actividad de la Raspberry y SRV del MMDVM) que llevan su negativo aparte por estar en serie en una línea diferente al resto.

Nº PIN TAPADERACONECTADO ANº PIN CARCASA
1MASA20
2MASA19
3SIN USO / LIBRE18
4DATOS –17
55V+16
6DATOS +15
7LED P25 +14
8LED NXD +13
9LED DMR +12
10LED YSF +11
11LED PTT +10
12LED D STAR +9
13LED PWR MMDVM +8
14LED COS +7
15LED SRV +6
16LED SRV –5
17LED ACT +4
18LED ACT –3
195V+2
205V+1
TABLA DE CONEXIONES

En la carcasa he optado por cablear los leds, quería usar los hilos de un cable de red pero supongo que por el tipo de metal el estaño no agarraba, por lo que saqué los hilos de un cable viejo de Iphone que no funcionaba, le he cortado las puntas, he sacado los hilos del plástico y he podido sacar un cable rojo con un grosor aceptable, pero bajo mi punto de vista un poco grueso. Sin embargo, los cables blanco y verde son algo mas delgados ya que son los usados para datos.

Sinceramente, cuando he acabado de soldar los cables, me ha costado mucho mas que con el hilo esmaltado, los cables por finos que sean abultan mas y hay que tener cuidado a la hora de atornillar la placa del USB. Pero creo que gano en seguridad, ya que al estar mas protegido evito que si un cable se suelta pueda hacer un corto en alguna zona de los módulos. Si tuviese que hacer el mismo proyecto de nuevo, usaría el cable esmaltado como hice en la tapa.

He soldado las patillas de masa de los leds entre ellas haciendo una fila, he comprobado con el polímetro que los leds siguen funcionando despues de doblar y soldar, y he protegido con pintura la superficie.

Luego por orden he soldado los positivos de los leds al modulo FPC siguiendo la tabla de conexiones que puse mas arriba.

NOTA: Cuando busqué continuidad en los 5v+ del puerto USB de la raspberry con los 5v+ del puerto aledaño OTG, el polímetro no me avisó, por lo que me extrañó, ¿compartía masa pero los 5v+ no eran los mismos? no le presté mas atención, me llevé 3 cables del conector USB al módulo FPC y los soldé en sus respectivos huecos libres, ya que la masa si es la misma. Pues resulta que el positivo también es el mismo, posiblemente las puntas del polímetro me jugaron una mala pasada, pero por otro lado estoy usando 3 cables para llevar 5v+, lo cual me agrada por si el flex se queda corto pese a soportar 60v. Eso lo veré con la cámara térmica cuando todo funcione y pueda ver los puntos débiles.

El interruptor que he puesto no me gusta, ya los he usado para otros proyectos, con el uso se rompen por dentro y me quedo con la palanca en la mano. Aparte, me he dado cuenta que al estar demasiado cerca del USB, en la posición que aparece en la imagen me molesta, porque el modem USB suele ser un poco ancho y molesta el interruptor. He optado por girarlo 90 grados y ya no molesta, pero he tenido que quitarle a la tapa un clip de presión porque hace tope con el interruptor. De todas formas tengo libre el lado opuesto y en el hueco que dejaría libre puedo poner un pulsador para hacer un reset por ejemplo.

Con esto ya podemos hacer la prueba de arranque. Yo antes de conectar la PowerBank he conectado un cargador de movil con el Tester USB que muestro en las fotos, ya que si hay algún consumo alto me lo va a mostrar al momento y si hay un cortocircuito por seguridad se apaga y corta el paso de corriente.

ANALIZANDO CONSUMOS

NOTA: Cuando estamos funcionando con batería, si conectamos un cable USB para cargarlas al tiempo que tenemos la raspberry funcionando, el sistema hace un corte de energía muy rápido y nos reinicia el sistema al completo. Lo mismo ocurre al quitar el cable. No contaba con este detalle, en otras powerbank esto no pasa.

PRUEBAS Y MAS PRUEBAS

Otra cosa que me preocupaba era el cambio de la Raspberry, ya que el HotSpot lo he tenido configurado en una Raspberry Pi 3B+ con 1Gb de RAM y he pasado a una Pi Zero W de 512Mb de RAM, ya que por su tamaño me ha venido mejor a cambio de perder la mitad de RAM.

Lo primero ha sido acceder por SSH, se puede hacer desde el panel avanzado de la Pi-Star, aunque yo estoy mas familiarizado con las aplicaciones que me trae el sistema operativo que utilizo.

De paso actualicé el sistema, había una versión nueva del kernel de linux y metidos en faena lo actualicé, para ello, Pi-Star tiene el sistema de ficheros en modo lectura, por lo que hay que ejecutar el comando rpi-rw y luego actualizarlo todo con el comando sudo apt-get update y el comando sudo apt-get upgrade, cruzamos los dedos para que no falle nada y si sale todo bien instalamos el HTOP con el comando sudo apt-get install htop

htop

Como puede apreciarse, con el panel de pi-star cerrado en el navegador, la raspberry hace un consumo de CPU muy bajo, algo muy bueno porque a menos consumo de CPU menor consumo de energia y por ende de temperatura. Durante la actualización casi ha llegado a los 60º C.

La memoria no llega a los 120M de los 480M disponibles, esto me da esperanzas para poder hacer algunas configuraciones con el Modem 3G sin forzar la raspberry.

TEMPERATURAS

Sinceramente me he llevado una grata sorpresa con las temperaturas, estando en pleno verano y a una temperatura media en el momento de hacer estas pruebas de unos 33º C ambientales, el pico máximo que marca el panel de Pi-Star es de 55º C aproximados. Es conveniente aliviar la temperatura, pero por lo menos no llega a los 60º C

Bien, ya que está todo funcionando, toca localizar los puntos calientes, como posibles soldaduras que por un descuido no están bien estañadas y el paso de corriente encuentra una resistencia en ese punto.

Una vez verificado el flex, los puntos de soldadura y los cables, chequeamos el comportamiento de todo el conjunto al estar cerrado, espero no tener que hacer ranuras de ventilación, pero soy consciente que es muy probable que tenga que hacer algo con mi amiga la dremel.

La temperatura interna se mantiene en los 55 grados, se me ha ocurrido que podría perforar con una broca unos huecos junto a las antenas, como en algunos casos voy a tener el hotspot de pié con las antenas mirando hacia arriba, permitiré que el calor salga. Es obvio que voy a necesitar crear un flujo de aire y no quiero poner un ventilador (acaba entrando suciedad, pelusas, humedad e incluso algo de estatica), por lo que es muy probable que tenga que realizar algunas perforaciones en la carcasa.

Llegado el caso de ventilar la caja, he pensado en perforar la carcasa, por lo menos en la zona superior o lateral, no obstante estaba pensando llegado el caso que podría usar una fuente de texto como la Dots all for now de 1001freefonts.com que es gratuita para uso personal, para diseñar la perforación con una broca usando las letras de mi indicativo en la carcasa.

Al final y como medida rápida, adquirí un disipador de aluminio para colocarlo sobre el procesador y bajar la temperatura, hasta que decida que otras mejoras implementar. Para ello perforé con paciencia el hueco del disipador en la carcasa y le puse el disipador que quedase justo sin sobresalir y que abarcase toda la superficie del procesador.

MODEM 3G/4G O WIFI EN EL MOVIL (EN DESARROLLO)

He pensado en integrar el modem dentro del módulo, pero haciendo pruebas me he dado cuenta que se calienta bastante cuando está en uso, ya que son modems antiguos que no estaban tan bien optimizados como los modelos mas modernos. Supongo que también podría provocar alguna interferencia y me he dado cuenta que era muy probable que no entrase en la carcasa.

Aprovechando que la carcasa tiene el conector hembra en deshuso, he preferido darle utilidad conectandolo directamente a la raspberry, así podré conectar otros modelos o incluso un pendrive u otros dispositivos, aunque hay que recordar que la raspberry que estoy usando tiene 512 Mb de RAM y no podemos pretender que haga de todo.

Tengo dos modems USB 3g que adquirí en Cash Converters hace ya bastantes años, y recuerdo que me costaron unos 3 euros cada uno.

He seguido esta guia - NOTA: Se requiere en estos pasos un poco de conocimientos en comandos de linux, ya que el seguir un tutorial no siempre resulta satisfactorio. De hecho, el programa de conexión que se usa funciona pero el proyecto ha desaparecido en Junio de 2013. El enlace proporcionado es de una web que facilita el fichero.

Solo me ha funcionado con el modem ZTE K3765-Z de vodafone (ese blanco que venia con los routers de ADSL que se enganchaban para darte internet 3g cuando te fallaba el ADSL, el cual no recuerdo si necesité liberarlo), he usado una tarjeta de Simyo y el único inconveniente es que tengo que enchufarlo con el MMDVM apagado, si lo conecto estando encendido el sistema se reinicia, con el Huawei E1752 no me ha funcionado, el comando lsusb me lo detecta, no me reinicia el sistema pero el software que he utilizado para conectarlo a internet no funciona con este modem concreto.

En mi caso, ya con la SIM puesta en el modem, ejecuto los siguientes comandos, que descargan, descomprimen y ejecutan la aplicación para conectarme a internet.

NOTA: Lo hago todo por SSH desde el wifi de mi casa y desde el ordenador conectado por el mismo wifi. Le he quitado el PIN a la tarjeta, parece que hay un comando que se llama SIM_PIN=XXXX para usar el pin en el comando de ejecución. Solo he probado que funciona, pero esto requiere de un plus para decirle a la raspberry que cuando detecte el modem que se conecte automaticamente, y que lo desconecte cuando detecte un wifi con internet de la lista del pi-star.

sudo apt-get update
sudo apt-get install ppp (yo lo tenía ya instalado)
wget "http://raspberry-at-home.com/files/sakis3g.tar.gz"
sudo mkdir /usr/bin/modem3g
sudo chmod 777 /usr/bin/modem3g
sudo cp sakis3g.tar.gz /usr/bin/modem3g
cd /usr/bin/modem3g
sudo tar -zxvf sakis3g.tar.gz
sudo chmod +x sakis3g
sudo ./sakis3g --interactive connect

La última línea que se ejecuta nos muestra un asistente gráfico en la terminal y solo hay que seguir los pasos, seleccionas el modem y el inicia la conexión al elegir la operadora.

El comando que hace lo mismo que la interfaz gráfica del modo interactivo en mi caso es:

sudo ./sakis3g OTHER=USBMODEM USBMODEM=19d2:2002 USBINTERFACE=3 APN=gprs-service.com connect

NOTA: Los números que aparecen en el USBMODEM podemos averiguarlos con el comando lsusb. El parámetro del USBINTERFACE en mi caso es el primero, el segundo creo que es el lector de tarjetas MicroSD. Lo desconozco.

Para ver que se ha conectado, yo he instalado el programa bmon (sudo apt-get install bmon) ejecutamos en consola bmon cuando se instale y con las flechas del teclado seleccionamos la interfaz de red que queremos diagnosticar, en este caso la ppp0

He abierto otra consola para ver los consumos de CPU y memoria con HTOP mientras el modem está conectado. Prácticamente todo sigue igual, eso si, como ya dije mas arriba, el modem se pone bastante caliente, casi como la CPU de la Raspberry .

Para desconectar el modem, lo suyo es mandar el comando para no tener que apagar el hotspot, se usa dentro del directorio donde está la aplicación el comando sudo ./sakis3g disconnect el cual nos desconectará pasado unos segundos. En el programa bmon podemos ver como ya no aparece el ppp0 conectado, aunque el sistema sigue conectado en mi caso por wifi, la interfaz de pi-star no ha redireccionado automaticamente la conexión por el wifi.

Para ello tenemos que tumbar la interfaz que redirige el tráfico de datos por la puerta de enlace, en mi caso es la wwan0 y luego levantarla para que funcione sin tener que reiniciar todo el hotspot.

sudo ifconfig wwan0 down
sudo ifconfig wwan0 up

Sabiendo los comandos que nos permiten conectar el modem, desconectarlo y restaurar la conexión cuando lo necesitemos, podemos montar un pequeño script el cual usando uno de los GPIO libres de la raspberry y un pulsador, haga el solo el trabajo sucio o podemos ejecutar en el arranque un comando que cuando detecte el dispositivo se conecte solo.

Estoy analizando y haciendo pruebas hasta conseguir que el modem me funcione correctamente. Dejo por ahora este tema aparcado por falta de tiempo. En cuanto lo tenga listo modificaré esta publicación.

WEB PULSADOR – Página con información para integrar un pulsador en Raspberry y que ejecute un comando.

COMANDO AL INICIO – Página que explica como añadir un comando al arranque de la raspberry.

COMPORTAMIENTOS ANÓMALOS (EN DESARROLLO)

  • Funcionando con baterías, en el panel de Pi-Star el BER llega al 10% en casi todas las recepciones y cuando pruebo a emitir tengo algunas pérdidas, pese a que por el loro me escucho bien, reinicio y sigo igual.
    • Solución: La batería está algo baja, al 60% de capacidad, pero mis baterías son recicladas de un portatil viejo y duran muy poco. Cuando lo pongo a cargar funciona todo sin problemas. Puede ser que la electrónica de la power bank tenga que trabajar mas para dar los 5v si las baterías están llegando al límite de descarga y esto podría interferir con ruidos internos que afecten al rendimiento del MMDVM.
  • El hotspot se resetea al quitar o poner el cable usb para cargar la powerbank.
    • Es un «defecto» de la powerbank, con otros modelos de otros fabricantes no pasa esto. Una solución pasa por integrar una pequeña batería de litio con un módulo de conversión de pequeñas dimensiones. Es un Step UP pero usado en powerbanks pequeñas que no dan mas de 1Ah, así mantenemos el voltaje de entrada constante y evitamos ese microcorte al HotSpot. Así haría la función de SAI dependiendo de la batería instalada, aguantaría unos minutos para desconectarlo de la powerbank y enchufarlo a otra fuente de energía sin reiniciar el hotspot, aunque no se si puede afectar el BER y las perdidas en transmisión.
  • El Hotspot se bloquea al conectar el modem 3g.
  • El HotSpot no enciende cuando lo conecto a un cargador USB de pared
    • El conector USB del HotSpot es algo mas corto que el USB standar, aunque se configurase para recuperar la funcionalidad de los 5v, se puede dar el caso que en algunos cargadores el conector no entre al quedarse corto. Una solución es usar un alargador USB y adaptarle el conector hembra del cable para que entre mejor el USB

AGRADECIMIENTOS

Mucha información que he ido adquiriendo durante el montaje de este HotSpot ha sido gracias a la información que los usuarios del grupo de Telegram de pi-star han aportado día a día con las consultas de otros miembros.

Espero que para una segunda edición de este HotSpot, me pueda centrar mejor en otros aspectos de configuración, como la programación del firmware que requiere hacer un jumper en el MMDVM (Gracias Rafa EA3BIL por el detalle que se me pasó por alto) y otras futuras implementaciones como una pantalla para exprimir al máximo el dispositivo y una mejor disipación del calor.