Henryk Richter
Fritzbox 7360 Rack-Mount
Fritzbox 7360 in einem 19" Cisco 2501 Gehäuse
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Einleitung
Was als Idee eines einfachen Rack-Mount -Umbaus einer AVM Fritz!Box begann, endete als erheblich größeres Projekt. Ursprünglich wollte ich nur, dass die Fritzbox nicht mehr lose am Boden des 19" Server-Schrankes herumliegen sollte. Abgesehen von optischen Kriterien kam in meinem Fall noch dazu, dass die Box gelegentlich zu heiss wurde. Die WLAN-Funktion konnte ich darüber hinaus nicht nutzen, da Funk aus einem Stahlschrank heraus bekanntlich nicht unbedingt die beste Idee ist.
Somit standen für mich am Anfang des Projektes zwei wichtige Kriterien fest: externe Antenne und 19" Gehäuse. Ich ging zunächst davon aus, beleibe nicht der Einzige mit diesen Wünschen zu sein. Im Netz wurde ich dennoch nicht so richtig fündig. Die meisten Angebote in diesem Bereich leiteten einfach die Ports der intern montierten Fritzbox über zusätzliche Kabel an ein entsprechenden Ports des Panels. Die Status-LEDs waren damit beispielsweise nicht mehr nutzbar. An diesem Punkt kam für mich die Popularität von 3D Druckverfahren genau zum richtigen Zeitpunkt. Die gewünschte Funktionalität kann heutzutage relativ einfach mit einer maßgeschneiderten Frontblende aus dem 3D Drucker gewonnen werden, die Modifikationen an der Hauptplatine erübrigt und bei Bedarf einen raschen Austausch der Platine ermöglicht.
Der zweite Teil Teil des Projektes beinhaltet einen einfachen Rufmanager, welcher eingehende und verpasste Anrufe auf einem LCD anzeigt. Wir hatten solch ein Gerät seit Jahren. Da meine bessere Hälfte es nach wie vor vorzieht, ein dediziertes Gerät zu nutzen, anstelle auf Ihr Smartphone zurückzugreifen, brauchte ich eine entsprechende Lösung. Daher wanderte das LCD ebenfalls in das 19"-Gehäuse, zusammen mit einem Drehschalter als Rollrad.
Die Wahl eines Gehäuses war für mich recht einfach. Ich hatte einen Cisco 2501 mit defektem Mainboard zur Verfügung. Das Gehäuse der Serien 2500/2600 ist aufgrund des Designs in zwei Hälften nicht unbedingt optimal für häufige Umbauarbeiten. Die zwei Hälften sind mit Federn ineinander verhakt und lösen sich (im Guten) nur unter Einsatz eines Schraubendrehers. Mit dem Einbau der Fritzbox an der Frontseite tragen zudem beide Hälften Elektronik. Andererseits muss die Box so oder so 24/7 laufen und steht seit der Inbetriebnahme für weitere Basteleien nicht zur Verfügung.
Noch ist das Projekt nicht ganz fertig. Weitere Erfahrungsberichte folgen...
- Erster Versuch, LCD und Fritzbox im Cisco 2501 Gehäuse zu verstauen
Netzteil
Wichtige Warnung: Die nachfolgend beschriebenen Schritte sind ausschließlich geschultem Fachpersonal vorbehalten. Arbeiten an Bauteilen mit Spannungen im Bereich deutlich oberhalb von 100V sind potenziell gesundheitsgefährdend und tragen das Risiko von Brandschäden usw. mit sich. Der Autor des Artikels ist ein erfahrener Elektrotechnik-Ingenieur und möchte die beschriebenen Schritte als Erfahrungsbericht ohne Ermunterung zum Nachahmen verstanden wissen.
Prinzipiell bietet das alte Netzteil der Cisco 2501-Serie bereits alle Voraussetzungen, sich für das Projekt zu eignen. Es besitzt neben den benötigten Spannungen von 5V und 12V auch noch einen Ausgang mit -12V. Bei meinem Gerät war das Netzteil noch wunderbar in Schuss und hinterließ den Eindruck, noch über Jahre betriebsfähig zu bleiben. Wo lag nun der Haken? Mir war der Ruhestrombedarf schlichtweg zu hoch. Bei einer Messung am unbelasteten Netzteil wurden bereits 4W Leistungaufnahme angezeigt, was für mich bei einem 24/7 laufenden Gerät nicht mehr zeitgemäß erschien. Dennoch möchte ich festhalten, dass das Original-Netzteil für die Versorgung einer Fritzbox (12V) und eines USB-Hubs (typisch 5V) durchaus geeignet wäre und für ähnliche Projekte durchaus in Erwägung gezogen werden sollte.
Wie eingangs angedeutet, habe ich mich zum Austausch der Netzteil-Elektronik entschieden. Dazu kamen mir die Baugruppen aus zwei Steckernetzteilen mit 12V bzw. 5V Ausgangsspannung ganz recht. Als Träger habe ich eine Lochrasterplatine verwendet. Die beiden Netzteile sind sekundärseitig auf der Trägerplatine verlötet und zusätzlich mit Heißkleber fixiert. Zur Sicherheit habe ich noch die Netzteile gegeneinander und in Richtung des Deckels mit Plastik-Isolation aus einem alten PC-Netzteil versehen, um Spannungsüberschlägen aus dem Weg zu gehen.
Ergebnis: Mein Umbauprojekt besitzt nun ein an der ursprünglichen Stelle sitzendes Netzteil mit dem gleichen Formfaktor des Originals, inclusive Kaltgerätebuchse und Ein/Aus-Schalter. Der Gewinn für mich ist eine erheblich geringere Ruheleistungsaufnahme im Bereich von ca. 500 mW. Als Bonus erhalten die Netzteile durch den Lüfter im Gehäuse eine konstanten Luftstrom und folglich eine gesteigerte Lebenserwartung.
- Platzierung der Boards im originalen Netzteil-Gehäuse
- Isolierung mit Plastik aus einem PC-Netzteil
- Isolierung am oberen Deckel
Front Panel Design
Eine der größeren Herausforderungen eines solchen Umbauprojektes ist das Aussehen der Front. Das präzise Ausschneiden der Löcher für die Ports aus 1mm gehärtetem Stahlblech heraus, ist nicht jedermanns bevorzugte Freizeitbeschäftigung. Daher stand für mich fest, einen alternativen Ansatz zu suchen. Dankbarerweise sind bezahlbare Teile aus dem 3D Drucker dieser Tage in vielfältiger Form verfügbar. Folglich installierte ich mir Sketchup in der Make Edition und begann, meine ersten Teile für den 3D Druck vorzubereiten.
Der Rahmen der Frontleiste ist insbesondere um die Ports herum 2mm dick. An den Rändern habe ich noch 1mm stehen lassen. Auf diese Weise erhielt ich ein wenig Sicherheit gegenüber Ungenauigkeiten beim Ausschneiden des Loches im Gehäuse. Das Panel besitzt an der Rückseite zwei verlängerte Arme zur Aufnahme der Platine der Fritzbox. In meinem Fall habe ich die Platine mit zwei Push-Pins einer alten Grafikkarte fixiert. Das Panel besitzt neben den Aussparungen für die Fritzbox selbst noch zwei weitere Löcher zur Aufnahme der Antennenbuchsen (RP-SMA). Mit einer maximalen Breite von 191mm passt das Modell in gängige 3D Drucker und benötigt keine Spezialdienstleister.
Nach dem Abschluss des Designs der Fritzbox selbst dachte ich noch etwas mehr über das Feature-Set des Rackmount-Umbaus nach. Schließlich kam die Idee nach einer LCD-Anzeige für zurückliegende Anrufe dazu. Das LPH8731-Display aus einem alten Siemens-Handy ist klein genug für ein 1U Gehäuse und wurde kurzerhand für das Projekt weiterverwendet. Für das Display habe ich die gleichen Ansätze gewählt wie für die Fritzbox, indem der Rahmen mit 1mm Dicke auf dem Gehäuse aufliegt und eventuelle Fehler beim Sägen des Loches überdeckt. Auf der Rückseite habe ich vier Snap-In Halterungen angebracht.
- Rückseite der Fritzbox-Halterung
- Vorderseite der Fritzbox-Halterung
- LCD Rahmen von vorn
- LCD Rahmen von hinten
3D Druck
Die untenstehenden Fotos zeigen die ersten Versuche zur Einpassung der Hardware in die Rahmen. Ich war von der Genauigkeit der 3D Drucke mehr als beeindruckt. Nacharbeiten waren kaum vonnöten.
Das Licht der Status-LEDs wird in meiner Lösung über Lichtleiter von der Platine zum Front-Panel übertragen. Ich habe dafür 2mm POF-Leiter verwendet. Es ist im Foto gut zu sehen, dass die Side Glow Lichtleiter auf die Distanz von ca. 15 cm genügend Licht nach vorn transportieren. In der endgültigen Variante sind die Lichtleiter noch mit Schrumpfschlauch ummantelt. Zur Positionierung der Lichtleiter über den LEDs habe ich den Lichtleit-Rahmen aus einer alten Fritzbox verwendet. In den Lichtleit-Rahmen habe ich Schlitze gesägt, die ihn an der Platine festhalten. Die Lichtleitfasern sind darauf hin mit Heißkleber über den LEDs fixiert worden. Somit kann die Platine jederzeit wieder aus dem Rahmen ausgebaut bzw. getauscht werden. Für die Bauphase habe ich in der Tat auf eine Fritzbox 7360 mit defektem DSL-Chip zurückgegriffen, die erst nach Fertigstellung aller Komponenten gegen die funktionsfähige Fritzbox ausgetauscht wurde.
- Einbaurahmen mit Fritzbox Platine
- Lichtleiter
- Display mit Rufnummernanzeige und Drehschalter
- Einbaurahmen für das LCD
Untere Gehäusehälfte
- Untere Gehäusehälfte des ehemaligen Cisco 2501
Die untere Gehäusehälfte beinhaltet das Netzteil, den originalen Lüfter (zur Lärmvermeidung mit 5V anstelle 12V betrieben) und einen USB Hub. Zwei der USB Ports sind hinten aus dem Gehäuse herausgeführt. Der weitere Port auf der Rückseite ist ein 10 Pin Wannenstecker als Programmierport für den Atmel Mikrocontroller des LCD. Die interne Kabelage ist mittels Klettband fixiert.
Die ungenutzten Löcher im Gehäuse habe ich danach verschlossen und die Rückseite grau lackiert. Ein wenig Sentimentalität schwang wohl auch mit, sodass ich die originalen Logos und Modellnummer der Box stehen ließ...
Zusammenbau
- Vorläufiger Zusammenbau und WLAN-Test
Das obige Bild zeigt den ersten kompletten Zusammenbau. Die Einbaurahmen sind mit Epoxidharz in das Cisco-Gehäuse verklebt. Das Atmega-Board (Arduino pro Mini clone) sitzt direkt hinter dem Display. Der Drehschalter daneben kann für das Hoch-und Herunterscrollen der Namensliste genutzt werden.
Die Softwareseite der Rufnummernanzeige besteht aus zwei Teilen. Auf der Fritzbox läuft ein Skript (Cron-Job), welches die Langzeit-Rufliste (/var/flash/fx_cg) durchgeht und die letzten 20 Einträge mit den zugehörigen Details (Ruftyp,Unix Epoch Zeitstempel, Name/Nummer) via UART an den Atmel schickt. Der Mikrocontroller übernimmt den Bildschirmaufbau und das Handling der Eingangsdaten. Nach meinen Erfahrungen arbeiten in diesem Zusammenhang die sonst populären FTDI-Chips nicht wirklich gut mit der FritzBox zusammen. In meinem Fall begann es damit, dass die Fritzbox in Verbindung mit dem FT232RL kurz nach den ersten Kommandos einen Crash+Neustart hinlegte. Auch andere Treiber als der mitgelieferte (aus Freetz) halfen bei mir nicht wirklich zuverlässig weiter. Nach einigen Stunden Dauerbetrieb kam es immer wieder zu Neustarts. Was letztlich zum Erfolg führte, war der Wechsel zu einem anderen Chipsatz. Profilic-basierte Boards mit dem PL2303HX-Chipsatz werden ebenfalls von Treibern aus dem Freetz-Zweig unterstützt. Nach dem Wechsel des USB-Adapters auf PL2303 lief die FritzBox bei mir absolut stabil. Problem kostengünstig gelöst.
Eine andere Baustelle betraf die wider Erwarten schwer zu bekommenden Antennenkabel. Die Fritz!Box 7360 besitzt für WLAN intern nicht die sonst üblichen U.fl Buchsen, sondern zwei Hirose MS-156 Testbuchsen. Die originalen Hirose Testadapter kamen nicht in die engere Wahl (~100 EUR pro Stück). Ich habe nur eine deutsche Firma gefunden, welche externe Antennenlösungen für die Fritz!Box 7360 verkauft. Deren Kits beinhalten jedoch Teile, für die ich keine Verwendung hatte. Schließlich kam ich um eine Bestellung der MS-156 zu RP-SMA Kabel in Übersee nicht herum. Die Kabel sind recht steif. Die MS-156-Stecker rasten zwar vertikal gut ein, sind jedoch nicht kippsicher. Ich habe mir durch zwei Klettband-Kabelbinder Abhilfe verschafft, die die Kabel in einer Schleife halten und den Zug von den Buchsen nehmen. In der endgültigen Version kommen natürlich anstelle der testweise mit multiplen Adaptern angeschlossenen SMA-Antenne zwei externe Antennen mit RP-SMA Kabel zum Einsatz.
Downloads
STL Datei für Fritzbox 7360 Front/Einbaurahmen |
STL Datei für LPH8731 Einbaurahmen |