SenseLoRa von Makerfabs: Plug and Play IoT für Gewächshäuser

Es war ein warmer und sonniger Tag, als ich beschloss, das SenseLoRa-System von Makerfabs auszuprobieren. Mein Setup bestand aus einem SenseLoRa LoRa Receiver und dem Industrial-grade Air Monitor. Es gibt auch noch ein drittes Gerät, den SenseLoRa Industrial-grade Soil Remote Monitor, aber den hatte ich nicht.

Ein kurzer Blick in die Online-Dokumentation zeigte mir, dass ich es mit einer Art Plug-and-Play-Umgebungsüberwachungssystem zu tun hatte, das keine Konfiguration benötigte. Also schloss ich den Empfänger über einen USB-Hub an einen Laptop an. Die Antenne brachte ich draußen an und klebte sie mit einem Magneten an das Metalldach meines Arbeitsbereichs. Dann öffnete ich die Air Monitor-Box, um sie einzuschalten (der Netzschalter befindet sich im Inneren), schloss sie wieder und stellte sie in den Vorgarten (versteckt durch das Haus, also keine Sichtlinie oder LoS), etwa 25 Meter vom Empfänger entfernt. Als ich zum Empfänger zurückkehrte, zeigte er bereits (JSON) Daten an, die vom Air Monitor gesendet wurden:
 

Plug and Play in der Tat!
 

Beachten Sie die geringe Lichtstärke („Lux“). Diese Daten wurden wahrscheinlich erfasst, als ich das Gerät vorbereitete oder es in der Hand hielt.

Luftmonitor

Wie Sie aus den empfangenen Daten (Temperatur, Luftfeuchtigkeit, eCO2 und Lichtintensität) entnehmen können, ist der Air Monitor für den Einsatz in Gewächshäusern vorgesehen. Er kann aber auch in Klassenzimmern und anderen Räumen, in denen Menschen zusammenkommen, nützlich sein, da er Ihnen sagen kann, wann Sie ein Fenster öffnen oder das Licht ein- oder ausschalten sollten. Falls Ihnen das Konzept, aber nicht die Sensoren gefallen, können Sie diese durch andere Sensoren mit einem I²C-Anschluss ersetzen. Natürlich müssen Sie die Software (Open Source) anpassen, um andere Sensoren verwenden zu können.

ESP32-S3 mit RF92

Der Air Monitor besteht aus einem ESP32-S3, der mit einem RF92 LoRa-Modul von HopeRF verbunden ist, und einem I²C-Bus, an den drei Sensoren angeschlossen sind:

• SGP30 Luftqualität (äquivalentes CO2, d.h., eCO2, 0-1000 ppm)
• BH1750 Umgebungslicht (1-65535 lx)
• AHT10 Temperatur (-40 °C-80 °C, ±0,3) und Luftfeuchtigkeit (0-100%)

The device can be configured over Wi-Fi when you put it in AP mode. This lets you change its ID (practical when the system comprises several Air Monitors) and the transmission period.

The Air Monitor has a 1000 mAh rechargeable battery inside that is charged by the kit's solar panel and that keeps it running during the night.

Industrietauglich?

Der Air Monitor wird als „Industrial Grade“ bezeichnet, was sich wahrscheinlich auf sein IP68-zertifiziertes Gehäuse bezieht. Zum Lieferumfang gehören ein 6-V-Solarpanel mit 6 W, eine Halterung, Schrauben und Muttern sowie eine Antenne (1 m Kabel). Die Antenne sieht aus wie ein Gerät für den Innenbereich und hat nur einen Magneten im Fuß, mit dem sie an einem Metallobjekt befestigt werden kann. Laut Benutzerhandbuch ist sie für den Außeneinsatz geeignet. Die Halterung aus lackiertem (emailliertem?) Eisen wird im Freien wahrscheinlich nicht lange halten. Aber der Air Monitor ist ja auch für den Einsatz in Gewächshäusern gedacht (wo Eisen bekanntlich nicht rostet).
 

Der LoRa-Empfänger

Der LoRa-Empfänger ist ein kleines Modul, das aus einer roten Platine besteht, die zwischen zwei transparenten Acrylplatten eingebettet ist. Er basiert auf einem RP2040 Mikrocontroller und verfügt über ein OLED-Display, einen microSD-Kartenslot (eine 16 GB microSd-Karte ist im Lieferumfang enthalten), ein HopeRF RF96 Modul und einen USB-Anschluss. Das ist der Teil, den ich am wenigsten mag. Der USB-Anschluss ist ein männlicher A-Typ, der das Modul in einen großen Dongle verwandelt, den man in einen Computer stecken soll. Das schränkt die Platzierung stark ein, es sei denn, Sie fügen einen USB-Hub hinzu. Außerdem ist das Modul für einen USB-Stick recht breit (34 mm) und hoch (18 mm), so dass es wahrscheinlich den Zugang zu anderen Anschlüssen des Host-Geräts blockieren wird.

Um das Display für die meisten Einbausituationen lesbar zu halten, gibt es einen Druckknopf ('TFT'), mit dem es um 180° gedreht werden kann. Eine Option zum Abschalten des Displays wäre wünschenswert gewesen.
 

Die Antenne ist vom gleichen Typ wie die für den Air Monitor. Ihr langes Kabel (5 m) ist praktisch, ebenso wie der Magnet, wenn Sie eine Metallfläche haben, an der Sie sie befestigen können. Andernfalls müssen Sie die Antenne mit Klebeband oder Kabelbindern oder ähnlichem befestigen.

Endlose Datenaufzeichnung

Der Empfänger zeigt die eingehenden Daten nicht nur an, sondern überträgt sie auch wortwörtlich über seinen seriellen USB-Anschluss und speichert sie auf seiner microSD-Karte (sofern eine eingelegt ist). Interessant ist, so dachte ich zumindest, dass die Logdatei auf der microSD-Karte auch nach einem Stromausfall oder Neustart weitergeführt wird. Die Datei wird beim Booten nicht überschrieben oder neu erstellt. Daher gehen vorhandene Daten nicht verloren, es sei denn, Sie löschen sie absichtlich. Beachten Sie, dass Sie bei der Aufzeichnung der Daten der seriellen Schnittstelle auch Boot- und Statusmeldungen aufzeichnen können, wenn die TFT-Taste gedrückt wird. Diese können ein einfaches Datenkonvertierungsskript unterbrechen. Ein Python-Skript zum Aufzeichnen und Dekodieren von Daten ist im Makerfabs GitHub Repository verfügbar.

Sehr hackbar

Sowohl der Air Monitor als auch der LoRa-Empfänger sind sehr hackbar. Die Schaltpläne, Board-Design-Dateien (Eagle) und der Quellcode sind alle zusammen mit dem Benutzerhandbuch auf GitHub veröffentlicht. Der LoRa-Empfänger ist auf einem RP2040-Mikrocontroller aufgebaut, während der Air Monitor mit einem ESP32-S3-Modul ausgestattet ist. Beides sind bekannte Mikrocontroller im Makerland. Die Software ist Arduino-basiert und lässt sich daher leicht an Ihre Bedürfnisse und Wünsche anpassen.

Fazit

Mit dem SenseLoRa-Konzept hat Makerfabs versucht, LoRa für Punkt-zu-Punkt-Verbindungen einfach nutzbar zu machen. Die Konfiguration von komplizierten LoRaWAN- und Cloud-Diensten wird auf diese Weise vermieden. Das System ist Plug and Play und funktioniert sofort nach dem Einschalten. Die Erweiterung des Systems ist mit minimaler Konfiguration möglich (lediglich die Geräte-ID muss eingestellt werden). Durch seine Einfachheit ist SenseLoRa praktisch, um schnell ein Gewächshausüberwachungssystem einzurichten. Was jedoch passiert, wenn Ihr Nachbar beschließt, das Gleiche zu tun, ist unklar.

Auch wenn einige Teile als industrietauglich bezeichnet werden, ist dies mit Vorsicht zu genießen. Der Air Monitor hat zwar ein IP68-Gehäuse, aber wenn man zwei Kabel (Antenne und Strom) durch dieselbe Kabeldurchführung führt, wird aus der 8„ wahrscheinlich eine 3“. Außerdem ist der Empfänger in Form eines großen USB-Dongles mit offenem Gehäuse nicht besonders robust für raue Industrieumgebungen. Dennoch gefällt mir das SenseLoRa-Konzept, denn es macht die Dinge wirklich einfach und kostengünstig. Auch die Tatsache, dass es quelloffen ist und gehackt werden kann, macht es zu einem attraktiven System für Hersteller und kleine Unternehmen.