Da ich das Thema "LoRa-Mesh" inzwischen auch ergriffen hat, habe ich zuerst von einem Bastlerkollegen gedruckte Node-Gehäuse bekommen und danach die gleichen Gehäuse selbst gedruckt (weil inzwischen mein 3D-Drucker wieder läuft).
Mich hat aber die Lust gepackt, einen eigenen Solar-betriebenen Mesh-Node zu bauen. Hierzu habe ich mich - wie ich es gerne tue - ausschliesslich Teilen aus dem Internet und aus dem Baumarkt bedient.
Material-Liste (jeweils 1 Stück)
- 3 dBi Rundstrahlantenne mit Mastschelle (z.B. Amazon)
Alternativ:
5,8 dBi Rundstrahlantenne mit Mastschelle (z.B. Amazon)
Beide Antennen können an einem Mast mit Durchmesser 30-50 mm montiert werden.
- Antennen-Adapter N-Buchse auf SMA-Stecker (z.B. Amazon)
- 10W Mini-Solarpanel (z.B. Amazon)
- Mini-Solar-Laderegler (z.B. Amazon)
- Batterie 3,7V / 3,3 Ah - Format 18650 flat-top (z.B. Amazon)
- Batteriehalter 18650 flat-top (z.B. Amazon)
- Mini-Ein-Ausschalter 2polig (z.B. Amazon)
- Zur Anschaltung am Laderegler werden folgende Kabel/Stecker benötigt: JST 1,5 ZH 2 pin (z.B. Amazon)
- Kunststoff-Installationsrohr D: 32mm
- Endstopfen mit Löchern für USB-Buchsen (3-Druck-Datei)
- 2 x USB-Einbaubuchsen (z.B. Amazaon)
- Bei Montage ausserhalb Blitzschutzbereich: Koaxial-Blitzschutz mit N-Buchse auf N-Stecker (z.B. Amazon)
Schaltbild
Die einzelnen Bauteile / Baugruppen
Antenne
Wir benutzen hier eine simple Rundstrahlantenne ohne Einschränkungen. Natürlich sollte der "Gewinn" der Antenne so hoch wie möglich sein. Auch wenn die Gewinn-Angaben in der Regel den Grimm'schen Märchen gleichen, gilt hier: Je länger, die Antenne, desto besser! Aber es gilt natürlich auch: Je länger die Antenne, desto höher ist die Windlast. Zudem sollte das Augenmerk auf der Halterung am Mast liegen. Ich habe hier einen Kompromiss gewählt: Eine relativ kurze Antenne, dafür aber eine ordentliche Masthalterung.
Antennen-Adapter
Antennen besitzen in der Regel eine N-Buchse oder einen N-Stecker. Um diese mit einem LoRa-Node zu verbinden, benötigen.wir in diesem Fall einen Adapter von N-Buchse auf SMA-Stecker.
LoRa-Transceiver / Micro-Controller
Der eigenetliche LoRa-Node besteht aus zwei Teilen: Dem Long-Range Funkgerät (Transceiver, Seedstudio WX1262) - hier nur am Antennenkabel links (grau) zu erkennen - sowie dem Microcontroller (Seedstudio XIAO nrf52840). Die Einheit ist über Stecksocekl miteinander verbunden und bietet als herausragendstes Merkmal einen minimalen Stromverbrauch im Micro-Ampere-Bereich.
Somit ist diese Kombination ideal für einen dauerhaft aktiven und autarken Mesh-Node geeignet. Dabei kann das Gerät sowohl als Client/Companion als auch als Repetaer & Room Server eingesetzt werden.
Der Micro-Controller wird direkt über die im Bild sichtbare USB-Buchse programmiert und muss vor der Nutzung erstmalig programmiert (geflashed) werden. Dies geschieht über die Webseite von meshtastic oder meshcore direkt. Zum flashen ist keine zusätzliche Stromversorgung notwendig. dieser kommt in diesem Fall über die USB-C-Schnittstelle.
Nach dem flashen kann der Node sofort in Betrieb gehen.
ACHTUNG: Nach dem Anschluss der Stromversorgung geht der Node sofort auf Sendung. Bitte daher unbedingt VORHER eine Antenne oder einen 50 Ohm Abschlusswiderstand anschliessen. Sonst geht der Sender kaputt.
Laderegler
Natürlich könnte der Node einfach mit einer Batterie oder direkt an einem USB-C-Adapter betrieben werden. Ich möchte aber einen Netzwerkknoten bauen, welcher vollständig autark und damit Stromnetzunabhängig arbeitet.
Daher habe ich einen kleinen Solar-Laderegler genutzt. Hier wird neben einer Batterie nach Wahl auch ein stromerzeugendes gerät (Solar-Zelle oder Windgenerator) angeschlossen.
Mittels dieses Gerätes wird die Batterie aufgeladen und frisch gehalten. Daher laufen Nodes mit einem Solar-Laderegler unter Umständen jahrelang, da ja zum einen der Stromverbreuch des Nodes sehr gering ist und zum anderen die Batterie ständig nachgeladen werden kann.
Batterie
Im Endeffekt kann hier jede vernünftige Batterie verwendet werden, ganz wie es beliebt. Ich habe mich aufgrund einer Empfehlung für diesen Akku entschiedene. Dieser bietet bei der Baugröße 18650 (Flat-Top) eine Kapazität von 3300 mAh bei 3,7 Volt Betriebsspannung. Der Akku hat den Vorteil, dass er samt Halter wunderbar in ein rundes Rohr passt - siehe unten.
Natürlich gibt es hier Unmengen an anderen passenden Akkus mit den unterschiedlichsten Kapazitäten. Aber dieser hat sowohl sehr gute Bewertungen, als eben auch eine extrem gute Performance, auch im Winter.
Wie mir berichtet wurde, laufen hiermit sehr viele Nodes schon seit vielen vielen Monaten ausfallfrei.
Gehäuse
Die besondere Anforderung an meinen Node war, dass die Solarzelle NICHT im Node selber verbaut sein soll. Daher konnte als "Gehäuse" ein PVC-Installationsrohr aus dem Baumarkt verwendet werden. Damit entfiel der 3D-Druck. Das Rohr selbst ist auch UV-beständig.
Innenleben
Der Aufbau und die Verdrahtung des Knotens erfolgte nach obigenm Schaltplan. Das Rohr selbst wurde unten mit einem Abschluss aus dem 3D-Drucker versehen, welcher auch zwei USB-C-Buchsen enthält:
- Anschluss des Programmierkabels
- Anschluss des Solarpanels
Zuerst wurde der Aufbau innen miteinander verdraht und funktionsfähig angeschlossen. Sinnvollerweise habe ich hier die Funktion erstmals getestet. Die Stromzufuhr zum XIOA Baustein habe ich mit einem Tast-Schalter versehen, welcher durch ein kleines Loch im Rohr zugänglich ist und von Innen mit Sekundenkleber fixiert wurde.
Mittels Kabelbindern wurde die Verdrahtung möglichst kompakt fixiert. So bildet sich eine "Wurst", welche man nun von unten her in das Rohr hineinschiebt.
Der Antennenadapter wurde mit der Antenne verbunden und diese dann mittles selbstverschweissendem Isolierband mit dem Rohr verbunden.
Rohr und Antenne habe ich nun zuerst mittels der Mastschelle (Antenne) und dan mitt Kabelbindern (Rohr-Gehäuse) mit dem Mast verbunden. In meinem Fall (siehe Bild) handelt es sich um einen Armee-Mast aus Glasfieber, welcher die Antenne nicht beeinflussen kann und wird.
Zusammen ist der Node so vollständig betriebsbereit.
Solarzelle
Damit der Node nun auch lange Zeit autark arbeiten kann, wurde diese Solarzelle verwendet. Mit ihren maximal 10 Watt Leistung und einem USB-C-Stecker als Ausgang ist diese ideal für den Anschluss an den Node geeignet.
Ich habe die Solarzelle mit einer Schraube an den Mast geschraubt und mit Kabelbindern gegen verdrehen und verrutschen gesichert.
Die Zelle ist natürlich wasserdicht. Das Kabel ist lang genug, so dass die Zelle auch dann montiert werden kann, wenn der Node z.B. im Schatten oder auf der Nordseite eines Gebäudes montiert werden muss. Das Kabel erlaubt dann die Montage der Zelle in Richtung Süden!
P.S.: Es darf bezweifelt werden, ob das Panel tatsächlich 10 Watt Leistung erbringen kann - dennoch reicht der Output des Gerätes vollkommen aus, um den mageren Stromverbrauch des Mesh-Nodes zu erzeugen.
Betriebsystem
Aktuell wird der Node noch mit Mehstastic betrieben. Dieses System eignet sich hervorragend zum Erforschen von reichweiten und zum experiementieren. Final soll dieser aber mit Meshcore laufen. Hier werde ich später mehr berichten.
Die Durchführung der USB-Buchsen rein in den Gummitüllen hat sich als nicht stabil erwiesen. Daher habe ich auf beiden Seiten je eine dicke Unterlegscheibe (Durchmesser des Innenlochs 11 mm) eingesetzt. Der Aussendurchmesser muss größer 20 mm sein. So erhält man eine feste, und dennoch abgedichtete Durchführung. Denn im Prototyp ist es mir einmal passiert, dass ich beim Abstecken des Solar-Steckers die Buchse nach aussen durchziehen konnte. Muss ja nicht sein 
us dem Urlaub, wollte ich gleich einmal testen, ob sich irgendwelche Veränderungen ergeben haben zu Debian / Raspberry OS "Bookworm". 
