beelogger

LoRa – LoRaWAN™ – TTN

LoRa steht für “Long Range” und ist eine Technologie, um mit einer speziellen Modulation mit sehr geringem Stromverbrauch drahtlos über große Reichweiten zu kommunizieren. 
Auf dieser Technologie baut LoRaWAN™ als ein spezielles Netzwerkprotokoll auf, welches von der LoRa-Alliance (https://lora-alliance.org) als offene und gemeinnützige Organisation aufgesetzt und gepflegt wird.
Generell sind die verwendeten Funkfrequenzen im jeweiligen Land lizenzfrei und können unter bestimmten Regelungen von jedem genutzt werden.

Als eine communitybasierte Initiative wurde “The Things Network” (TTN) ins Leben gerufen, die LoRaWAN nutzt, um ein offenes und kostenloses Netzwerk zu betreiben. Dieses Netzwerk kann jeder kostenfrei zur Übertragung seiner Daten nutzen. Möglich wird dies u.a. durch die vielen Gateways, die mit dem Netzwerk verbunden sind und kostenlos von Freiwilligen betrieben werden. Ein guter Anhaltspunkt, ob am Standort des beeloggers ein Gateway in Reichweite ist, findet man auf der Seite https://ttnmapper.org. Alternativ könnte auch ein eigenes LoRaWAN-Gateway eingerichtet werden, sofern dieses in Reichweite der Beuten betrieben werden kann.

Zum Nachbau des beelogger mit Anbindung über LoRaWAN und TheThingsNetwork ist eine individuelle Einarbeitung in die Thematik hilfreich.

Auf Seite des community-Webservers sind die Vorraussetzungen geschaffen worden, aus dem TTN-Netz die Daten eines beeloggers mit LoRa-Modul entgegenzunehmen.
Im derzeitigen Aufbau des beelogger-LoRa werden die Messdaten mehrerer Waagen, drei Sensoren, sowie Akku- und Solarspannung unterstützt.
Die Nutzung von TTN für den beelogger erfolgt nicht ganz konform zum LoRaWAN-Standard, da dieser keine “Anweisungen” vom Server umsetzt. Für die eigentliche Funktion hat dies jedoch keine Auswirkungen.

Der beelogger-Solar wird für das LoRa-/RFM95-Modul erweitert durch ein LoRa-Shield oder eine Lochrasterplatine.
Für den beelogger-Universal haben wir die Nutzung im Bereich des Lochrasterfeldes für den Einbau des RFM95-Modul vorgesehen.

Die beelogger-LoRa-Systeme unterstützen die Nutzung eines EE-Proms auf Grund der Rahmenbedingungen von LoRaWAN bzw. TTN nicht.

Wichtige Hinweis:

Das TheThingsNetwork befindet sich derzeit in einer Umstellung von V2 auf V3. Es ist in Planung V2 im Laufe 2021 abzuschalten.
Obwohl den Nutzern empfohlen wird die neue Version zu nutzen, befindet sich das System immer noch im Entwicklungsstadium.
Derzeit kommen regelmäßig neue Funktionen hinzu und Fehler werden behoben.
Auch wenn der beelogger sowie der community-Server die V3 unterstützen, kann nicht sichergestellt werden, dass alle Änderungen von TTN für die Version 3 unterbrechungsfrei umgesetzt werden können.


Uns wurde berichtet, dass TTN in der Schweiz nicht zur Verfügung steht.

 

Konfiguration The Things Network

Konfiguration The Things Stack V2

 

Programmcode:

In den Programmcode müssen neben den Kalibrierwerten für die Spannungsmessung und den Wägesensoren auch die Verbindungsdaten aus der TTN-Konfiguration eingetragen werden.
Der Prgrammcode benötigt die beelogger-Bibliotheken. Die LMIC-Bibliothek für das LoRa-RFM95-Modul – https://github.com/matthijskooijman/arduino-lmic – wurde für den beelogger-Sketch angepasst und ist ebenfalls in den beelogger-Bibliotheken enthalten.

Das beelogger-LoRa-System verfügt über keinen Rückkanal vom Server.
Die Steuerung der Intervallzeiten erfolgt daher nicht über die Fernsteuerung vom  Webservers sondern in der Konfiguration des Sketch.
Einstellbar sind das Standard-Intervall “WeckIntervall_default” und die Aktivierung der individuellen Intervallsteuerung “WeckIntervall_aktiv”.
Bei Aktivierung der individuellen Intervallsteuerung kann zusätzlich ein Winterintervall “WeckIntervall_Winter_aktiv” aktiviert und konfiguriert werden.
Intervalle unter fünf Minuten werden vom System auf 5 Minuten umgestellt, damit die Bedingungen der Nutzung von LoRaWAN™/TTN eingehalten werden.

Die Voreinstellung haben wir so vorgenommen.

Weitere Hinweise zur Konfiguration der Sensoren finden sich unter “alle Programmcodes”.

Aktueller LoRa-Sketch:

Version 191203

 Erster LoRa-Sketch
 mit eingeschränkter Sensoruntertützung

Version 200114

  – TX-Timeout Abfrage ergänzt, 
  – konfigurierbare Intervallzeiten
  – zwei Waagen werden unterstützt

LORA_MULTI_210214

  – LoRa sequence number & counter in EE-Prom
  – LoRaWAN™/TTN Prefix ergänzt
  – Zuordnung Sensoren erweitert
  – aktuelle HX711-Lib Version 0.7.4
  – LoRa DataRate SF7
  – System bis zu vier Waagen (Quad)

LORA_MULTI_210426

  – Anpassung für 5 DS18B20
      LORA_MULTI_260421  LORA_Payload_140221

    Hinweis:  Benötigt aktuelle beelogger-Arduino-Libs