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¶ LoRaWAN Quickstart-Guide
¶ Was ist LoRaWAN?
LoRaWAN (kurz für Long Range Wide Area Network) ist eine Netzwerktechnologie zum energiesparenden Versenden von kleinen Datenpaketen über große Entfernungen. Dabei wird die Funktechnik LoRa verwendet.
Grundsätzlich werden für ein solches Netzwerk mehrere Gateways benötigt, die Datenpakete von LoRaWAN-Geräten (Nodes) empfangen. Diese Gateways sind bei einem Netzwerkanbieter registriert (der bekannteste ist dabei TheThingsNetwork) und leiten die empfangenen Daten an den entsprechenden LoRaWAN-Server weiter. Dort werden sie zwar nicht gespeichert, können aber zu einem Application-Server weitergeleitet werden. Von dort aus können sie z. B. auf einer Website angezeigt werden, die von unterschiedlichen Endgeräten aus abgerufen werden kann.
Auf dieser Seite bekommst du eine schnelle Übersicht über einige gängige LoRaWAN-Geräte (Nodes) und wie du diese in TheThingsNetwork einbinden kannst.
Du möchtest tiefer in das Thema LoRaWAN einsteigen? Dann ist evtl. das Buch LoRaWAN für Maker (aktuell nur als E-Book erhältlich) interessant für dich. Hier werden die meisten der unten aufgeführten Module detailliert beschrieben und die Funktionsweise des LoRaWAN-Netzwerks einsteigerfreundlich erklärt.
¶ Verbinden von Nodes
¶ Vorbereitung des Nodes
TODO
¶ Einbindung in TheThingsNetwork
TODO
¶ Datenweiterleitung zum Server
TODO
¶ Übersicht über gängige Nodes
Es existiert eine Vielzahl von LoRaWAN-Endgeräten, sogenannten Nodes (engl. für Knoten). Eine Auswahl solcher Nodes (sowohl zur Umsetzung von eigenen Projekten als auch fertige Nodes z.B. für die Heimautomatisierung) findest du in der folgenden Übersicht.
Dieses System wurde vom Elektronik-Händler ELV entwickelt und soll einen schnellen und unkomplizierten Einstieg in LoRaWAN ermöglichen. Es werden keine Programmierkenntnisse benötigt, die Module müssen nur zusammengesteckt und mit der passenden Firmware versehen werden.
Trotzdem sind die Module auch für einen professionellen Einsatz geeignet, da diese sehr genau arbeiten und ebenfalls auf einen möglichst geringen Energieverbrauch optimiert wurden. Somit können sie sehr lange zuverlässig beispielsweise mit einer Batterie oder einem kleinen Solarmodul betrieben werden.
Die generelle Vorgehensweise ist dabei wie folgt: Auf ein Basis-Modul (für LoRaWAN-Anwendungen das ELV-BM-TRX1) wird ein Applikations-Modul (z.B. ein Temperatursensor) aufgesteckt. Die zum Applikations-Modul passende Firmware muss außerdem von der Webseite des Herstellers heruntergeladen und auf das Basis-Modul aufgespielt werden. Dieser Modulstapel kann nun direkt über den USB-Anschluss oder ein Power-Modul (z.B. ein Modul für eine AAA-Batterie) mit Strom versorgt werden. Außerdem sind verschiedene Erweiterungs-Module und Gehäuse verfügbar.
Das Modulsystem wird vom Hersteller laufend um neue Module erweitert. In dieser Übersicht sind die zum 3. November 2024 verfügbaren Module aufgeführt:
| Bezeichnung | Bild | Name | Einsatzgebiet |
|---|---|---|---|
| ELV-BM-TRX1 (ELV LW-Base/LoRis Base) |
 |
Experimentierplattform für LoRaWAN® | LoRaWAN |
| ELV-SH-BM-S |  |
Smart Home Sensor-Base | Homematic IP (Smart Home) |
| Bezeichnung | Bild | Name | Messgröße(n) |
|---|---|---|---|
| ELV-AM-CI1 (ELV-Contact1) |
 |
Kontakt-Interface | Auslesen von Schaltkontakten, Tastern, ... |
| ELV-AM-TH1 (ELV-Temp-Hum1) |
 |
Temperatur und Luftfeuchte | Temperatur (intern/extern), Luftfeuchte (intern) |
| ELV-AM-T2 |  |
Temperatur 2-fach | 2x Temperatur (extern), Temperaturdifferenz |
| ELV-AM-AP |  |
Luftdruck | Luftdruck, Temperatur |
| ELV-AM-DIS1 (ELV-Distance1) |
 |
Abstandsüberwachung | Abstand (4-360cm) |
| ELV-AM-LX1 |  |
Luxmeter 1 | Beleuchtungsstärke in Lux |
| ELV-AM-ORS |  |
Optische Strahlungssensoren | Beleuchtungsstärke (Lux), Bestrahlungsstärke, UV-Strahlung (W/m²) |
| ELV-AM-PIR1 (ELV-PIR1) |
 |
PIR-Bewegungsmelder | Bewegungen (90°, 4m), Beleuchtungsstärke (Lux) |
| ELV-AM-Hall |  |
Hallsensor | Magnetfeld |
| ELV-AM-LOC |  |
Lagesensor | Magnetfeldänderungen, Beschleunigungen |
| ELV-AM-ACC |  |
Beschleunigung | Lageänderungen, Erschütterungen |
| ELV-AM-AQ1 |  |
Luftgüte | flüchtige organische Verbindungen (VOC), Stickstoffoxide (NOx) |
| ELV-AM-CO2 |  |
CO2 | CO2 (400-5000ppm) |
| ELV-AM-GPS (ELV-Track-GPS) |
 |
GPS-Tracker | GPS-Koordinaten |
| ELV-AM-FD |  |
Weidezaunüberwachung | Funktion des Weidezauns |
| ELV-AM-VCPM1 (ELV-VCPMonitor1) |
 |
Spannungs-/Strom-/Leistungsüberwachung 1 | Strom (bis 5A), Spannung (4-30V), Leistung |
| ELV-AM-DSP1 |  |
Display 1 | Anzeige von Sensorwerten (derzeit ELV-AM-AP, ELV-AM-DIS1, ELV-AM-TH1) |
| ELV-AM-INT1 |  |
Interface | (ausgewählte Bausteine/Sensoren mit I²C-/UART-Schnittstelle) |
| Bezeichnung | Bild | Name | Stromversorgung |
|---|---|---|---|
| ELV-PM-LR03 |  |
Powermodul LR03 | 1x Micro-Zelle (AAA) |
| ELV-PM-BC (ELV-Buttoncell) |
 |
Powermodul LR44 | 2x Knopfzelle (LR44) |
| ELV-PM-EH (ELV-EnergyHarv) |
 |
Energy Harvesting | Solarzellen (bis 5V), nachladbarer Energiespeicher (Akku/Super-Cap/...) |
| ELV-PM-VM1 (ELV-VMonitor1) |
 |
Spannungsüberwachung1 | Spannungsquellen im Bereich 5−24V |
| Bezeichnung | Bild | Name | Kompatibel mit |
|---|---|---|---|
| ELV-EM-SA1 |  |
Solar-Adapter 1 | ELV-PM-EH |
| ELV-EM-AP1 (ELV-Adapter1) |  |
Adapterplatine 1 | ELV-BM-TRX1/Module (für Einbau in Gehäuse) |
| ELV-EM-WB-B |  |
Wetterboard Basis | ELV-BM-TRX1 |
| ELV-EM-WB-S |  |
WB Sensor | Wetterboard Basis |
| ELV-EM-WB-AS |  |
WB Winkelsensor | Wetterboard Basis |
| ELV-EM-RE1 |  |
Relais 1, LoRa® Remote | ELV-BM-TRX1 (kein LoRaWAN) |
| ELV-EM-NodeMCU |  |
NodeMCU | NodeMCU (WLAN) |
Das Interface-Board lässt sich ähnlich zum Modulsystem des Elektronik-Händlers ELV verwenden. Allerdings werden hier keine Module aufgesteckt, sondern Sensoren anderer Hersteller bspw. über I2C verbunden.
Das Board lässt sich direkt über zwei AA-Batterien mit Strom versorgen und eignet sich für den Einbau in eine Verteilerdose. Somit ist es gut für den Außeneinsatz über eine längere Zeit geeignet.
¶ Interface-Board
¶ Unterstützte Sensoren
Zum 3. November 2024 unterstützt das Interface-Board die folgenden Sensoren:
| Bezeichnung | Bild | Name | Messgröße(n) |
|---|---|---|---|
| DUS1 |  |
Ultraschall-Distanzsensor | Distanzen zu reflektierenden Objekten (0,25m bis 6,5m) |
| SoMo1 |  |
Universeller Bodenfeuchtesensor | Bodenfeuchte, Temperatur |
Abbildungen: elv.de
Der Hersteller ELV bietet manche LoRaWAN-Module auch als fertige Standalone-Boards an, die sich besonders gut für den Einbau in Gehäuse eignen.
Zum 3. November 2024 sind die folgenden Boards verfügbar:
| Bezeichnung | Bild | Name | Messgröße(n) |
|---|---|---|---|
| ELV-LW-GPS1 |  |
LoRaWAN® GPS Tracker | GPS-Koordinaten |
| ELV-LW-SPM |  |
LoRaWAN® Feinstaubsensor | Feinstaubbelastung in verschiedenen Partikelgrößen |
Abbildungen: elv.de
Du möchtest deinen eigenen LoRaWAN-Knoten bauen? Dann bietet dir das LA66-Shield von Dragino einen einfachen Einstieg. Es lässt sich einfach auf einen Arduino UNO aufstecken und kann direkt über die Arduino IDE programmiert werden. Somit können alle gängigen Sensoren verwendet werden, die auch sonst mit dem Arduino kompatibel sind.
Dabei wird der gesamte Verbindungsaufbau durch das Shield übernommen, was die Programmierung sehr erleichtert. Du musst in deinem Arduino-Programm lediglich die passenden Befehle zum Versenden der gewünschten Daten an das Shield schicken.
Eine Anleitung zur Programmierung des Shields findest du hier.
Abbildung: aeq-web.com
Für etwas fortgeschrittenere Projekte kann anstelle eines Arduinos mit Shield auch dieses Board verwendet werden. Es verfügt neben der LoRa-Schnittstelle auch über eine WLAN-Schnittstelle. Das Board basiert auf einem ESP32-Mikrocontroller, allerdings muss hier der gesamte Verbindungsaufbau und das Versenden der Daten selbst implementiert werden.
Eine Anleitung zur Programmierung des Boards findest du hier.
Abbildung: maker-store.de
Neben den zuvor genannten Modulen gibt es natürlich auch eine Vielzahl an fertigen LoRaWAN-Geräten. Eine kleine Auswahl findest du hier:
| Bezeichnung | Bild | Hersteller | Anwendung |
|---|---|---|---|
| Dragino LHT65 |  |
Dragino | Temperatur (intern/extern), Luftfeuchte (intern) |
| Dragino LT-22222-L |  |
Dragino | I/O-Controller |
| Dragino TrackerD |  |
Dragino | GPS-Tracker |
| Asset Tracker Solar |  |
DNT | GPS-Tracker |
| Easy Protect Radio |  |
Zenner | Rauchmelder |
Abbildungen: iot-shop.de, dragino.com, dnt.de