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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.

• Betrieb an 230V AC und an 12V DC
• Eingebauter Akku (12V DC)
• FreeNet (VHF), PMR446 (UHF) und CB-Funk (HF) - also alle Möglichkeiten, welche der Hobby-/Jedermannfunkbereich derzeit bietet
• Messgerät für die Batterie

Die gedachten Einsatzzwecke sind wie folgt:

• Landratsämter, Behörden Bürgermeister- und Gemeindeämter, welche im Katastrophenfall eine funktionsfähige Rückfallebene zur Verfügung haben sollen (siehe Ahrtal)
• Aktive Notfunker, welche einen Einsatzkoffer haben möchten, der alles kann, was technisch derzeit in diesem Bereich möglich ist.
• Bürgernotfunker, welche sich keine Gedanken machen wollen, sondern im Falle des Falles nur noch öffnen, anschliessen, einschalten wollen

Die Funkgeräte und das Messgerät habe ich geliefert (aktuelle Modelle). Alle anderen Teile wurden ausschliesslich der "Schrottkiste" entnommen bzw. durch ausrangierte Teile realisiert. Daher ist das Aussehen des Koffers auch nicht wirklich ansehnlich. Was zählt war hier erst einmal die Realisierbarkeit und damit eine Darstellbarkeit der Kosten.

Herausgekommen ist dieses Gerät:

Es handelt sich um einen stabilen Holzkoffer mit massiven Kanten, Stoßecken, Schmetterlingsschlössern und eine separaten Anschlussplatte hinten.

Die Stecker für 230V und 12V sind unterschiedlich kodiert, können also nicht verwechselt werden.
Hersteller: NEUTRIK powerCON XX - Blau: NAC3MPXXA - Weiss: NAC3MPXXB-WOT

Ebenso wurden die Antennenbuchsen unterschiedlich ausgeführt - zum einen, weil das Material gerade vorhanden war, und auch, weil ich eine Verwechslung der Antennen vermeiden wollte.
CB: Doppel N-Buchse (weiblich) - FreeNet/PMR: Doppel-BNC (weiblich)

Das Backpanel kann jederzeit ausgebaut und ausgetauscht werden - und hat meinen Kollegen sehr viel Arbeit in Sachen "Bohren von Löchern" erspart - vor allem weil ich das Panel selbst zusammengebaut habe

Öffnet man nun den Gehäusedeckel befinden sich im Inneren folgende lose Teile:

• 1 Anschlusskabel 12V DC
  Stecker: Neutrik powerCon NAC3FXXB-W-L - Stecker: Powerpole 32A
• 1 Anschlusskabel 230V AC
  Stecker: Euro-Schuko gewinkelt - Stecker Neutrik powerCon NAC3FXXA-W-L
• 1 Magnetfuß - Stecker: BNC (männlich - Dualband-Antenne für VHF/UHF

Die Antenne dient eindeutig nur als NOTANTENNE und sollte zum einen unbedingt nur auf einem Autodach oder einer großen Blechfläche eingesetzt werden und zum anderen baldmöglichst im Einsatz z.B. durch eine Hochantenne ersetzt werden.

Aufgrund der Größe ist keine CB-Funk-Antenne enthalten. Es kann zwar eine in der passenden Größe mitgeführt werden. Diese würde aber keinen Meter mehr Reichweite bringen als die VHF/UHF-Antenne. Daher muss diese zusätzlich mitgeführt werden - z.B. als Magnetfuß-Antenne.

Auf der Frontplatte finden wir folgendes vor:

VHF/UHF - Team Duo Mobile 2/70
FreeNet (149 MHz): 6 Kanäle, 1 Watt PEP, FM - PMR446 (446 MHz): 16 Kanäle, 0,5 Watt PEP, FM
Das Gerät kann gleichzeitig auf VHF und UHF empfangen - und während dem Senden auf einem Band, auf dem jeweils anderen Band hören und ist somit voll Relaistellentauglich.

HF - Albrecht AE6290 - CB-Funk (27 MHz): 80 Kanäle, AM, FM, 4 Watt PEP
Auch dieses Gerät ist von Haus aus tauglich, über eine CB-Funk Relaisteelle 8Repeater) zu arbeiten, da es entsprechende Einstellmöglichkeiten besitzt.

Messgerät:
Mesung der internen Versorgungsspannung für die Funkgeräte in Volt
Über einen Widerstand Messung des Stromverbrauches für die Funkgeräte in Ampere

Die Frontplatte sieht von hinten natürlich etwas "wild" aus, da es sich nach wie vor offiziell nur um ein Demo-Gerät handelt.

Man kann deutlich das Messgerät, die Lautsprecher für beide Funkgeräte und den Ein-/Ausschalter erkennen. Dieser schaltet nur die Spannung für die Funkgeräte ein und aus. Daher kann der interne Akku jederzeit auch ohne Funkbetrieb geladen werden.

Auf Betriebsanzeigen für die einzelnen Spannungen wurde im Demo-Koffer verzichtet. Es wäre allerdings sinnvoll, eine solche noch einzufügen um zu signalisieren:

• Betrieb über 230 V von extern
• Betrieb über 12V von extern
• Betrieb über 12V von intern (eingebauter Akku).

Da der Koffer im ursprünglichen Verwendungszwecke als Demo-Koffer für ein TETRA-BOS-Funkgerät diente, sind noch diverse Löcher vorhanden, und die Frontplatte dementsprechend schon stark beansprucht.

Der Blick in das Innere des Koffer zeigt auch hier eine "Wilde" Verdrahtung, welche natürlich jederzeit durch eine fachgerechte Verdrahtung und Verschaltung ersetzt werden kann.

• Links oben:  VHF/UHF-Funkgerät
• Rechts oben: CB-Funkgerät
• Rechts unten: BleiGel Akku, 12V, 7 Ah
• Links an der Seite: Netzteil mit USV-Funktion - Typ PowerOne GPN6154B

Das bedeutet: Fällt die 230V Stromversorgung aus, fällt das Netzteil automatisch auf 12V Betrieb zurück. Steht 230V zur Verfügung, lädt das Netzteil die Batterie (gesteuert, mit Überwachung)

Der Funkkoffer ist in seiner Demo-Variante sehr schwer und unhandlich. Man kann diesen natürlich kleiner, und handlicher bauen - und vor allem in ein leichteres Gehäuse, wie der Peli-Case-Serie oder preisgünstigerer Varianten (Beispiel) von wasserdichten Koffern.

Für jene, welche sich für die Technik im Inneren interessieren, stelle ich hier auch noch den Schaltplan zur Verfügung, welcher gemäß meiner obigen Beschreibung natürlich keine Überaschungen beinhaltet. Bitte ankllicken, um diesen in einer großen Version darzustellen.

Ich werde jedenfalls mit diesem Demo-Koffer zu meinem Produktmanagement und meiner Geschäftsführung gehen und diesen dort vorstellen - nicht nur als Produktidee, sondern auch als ein "durch die Auszubildenden gebautes und ausgeführtes Gerät". Denn sie haben fast alles selbst gebaut.

Und dann geht dieser Notfunkkoffer bei mir zuhause in meinen Koffer-Vorrat über. Man muss ja nichts wegschmeissen

Vielen ist das CB-Handfunkgerät ALAN 42 DS als zuverlässiges, flexibles und dabei noch preisgünstiges Gerät bekannt. Es wird standardmäßig mit einem 12 Volt-Adapter welcher auch den Anschluss einer Außenantenne erlaubt, zwei Batterieleergehäusen (eines davon mit Lademöglichkeit für Akkus) für AA-Batterien (Mignon) sowie der (natürlich wie immer zu kurzen) Wendelantenne und natürlich einem Ladegerät geliefert.

https://www.alan-electronics.de/Produkte_SL/Funk/MidlandAlan42DSCB-FunkHandgeraet.aspx

Alleine in dieser (mit € 149 recht günstigen) Variante ist das Geräte schon flexibler, als andere teurere Handfunkgeräte (wie beispielsweise das President Randy III) da das Gerät sowohl mit handelsüblichen Mignon- Zellen als auch mit Mignon-Akkus betrieben werden kann - und zwar ohne nennenswerten Zeitverlust beim Wechseln der Batterien oder Akkus.

Nun hat die Fa. Alan Electronics GmbH noch eine weitere Option für das Alan 42 DS geliefert:

Einen 2.800 mAh LiOn-Akku-Pack im gleichen Format wie die beiden Batterieleergehäuse.

https://www.alan-electronics.de/artikeldetails.aspx?WPParams=50C9D4C6C5D2E6BDA5A98492A39A

Laut Herstellerangaben lässt sich das Funkgerät mit diesem Akkupack bis zu 25 Stunden kontinuierlich betreiben, können maximal 14 Sendestunden genutzt werden. Geladen wird der Akku über eine USB-C Buchse und kann mit einem 3A-Netzteil in 2 Stunden aufgeladen werden.

Dank dieses neuen Akkus wird das ALAN 42 DS CB-Handfunkgerät endgültig zum führenden CB-Funkgerät für den Bürger-Notfunk – denn es kann nun nicht nur mit den Mignon-Zellen (egal ob Akku oder Batterie) sondern auch über einen USB-ladbaren Akku die Betriebszeit im Endeffekt bis ins unendliche verlängert werden – z.B. über ein Solarpanel als Ladequelle!

Damit hat das ALAN 42 DS nun das President Randy III als CB-Handfunkgerät nicht nur in Sachen preis sondern auch der Funktionalität endgültig aus dem Rennen geschlagen.