Develop and Operate Your LoRaWAN IoT Nodes

Yesterday I got the info from Elektor that the English Edition of my LoRaWAN book is now available. There is an interesting intro offer valid until April 25, 2022.

Hope this book will help on your next LoRaWAN projects to get the expected success.

All the best to you, stay healthy and curious.

2022-04-14/Claus Kühnel

Develop and Operate Your LoRaWAN IoT Nodes

LoRaWAN mit/with LoRIS-Base

Für Experimente mit LoRaWAN bietet ELV die LoRIS-Base Experimentierplattform an.

For experiments with LoRaWAN, ELV offers the LoRIS-Base experiment platform.

LoRIS-Base

Dieses, zur Bestückung auf einem Steckbrett geeignete Basismodul verwendet ein LoRaWAN-Modul LoRIS-BM-TRX1 zur Verbindung mit einem LoRaWAN-Gateway und kann beispielsweise sehr einfach mit TTS (CE) verbunden werden.

Die Firmware ist bereits aufgespielt und mit den mitgelieferten Keys kann die Registrierung z.B. bei TTS (CE) erfolgen. Es ist keine Programmierung des Moduls erforderlich!

Das LoRaWAN-Modul kann auch in eigene Anwendungen integriert werden. Wichtig zu wissen ist, dass sich hinter dem dnt-TRX-ST1 ein STM32WLE5JB-SOC verbirgt, welches eine MCU Cortex-M4 und einen LoRa_Transceiver Semtech SX1276 umfasst.

This base module, which is suitable for assembly on a breadboard, uses a LoRaWAN module LoRIS-BM-TRX1 to connect to a LoRaWAN gateway and can, for example, be very easily connected to TTS (CE).

The firmware has already been installed, and the keys supplied can be used to register with TTS (CE), for example. No programming of the module is required!

The LoRaWAN module can also be integrated into your own applications. It is important to know that behind the dnt-TRX-ST1 there is a STM32WLE5JB-SOC, which includes an MCU Cortex-M4 and a LoRa_Transceiver Semtech SX1276.

LoRaWAN Module dnt-TRX-ST1

Die folgende Tabelle zeigt die technischen Daten des LoRaWAN-Moduls:

The following table shows the technical data of the LoRaWAN module:

Module code name dnt-TRX-ST1 
Size22 x 15 x 2,6 mm
Weight2 g
SoCSTM32WLE5JB
Single-core 32-bit Arm® Cortex®-M4
Operating frequency: up to 48 MHz
Memory: 128 KB Flash, 48 KB SRAM
IO pins18  
Available serial interfacesSPI, I2C, LPUART, USART, ADC
RF frequencies options865 to 869.65 MHz
ModulationsLoRa®
AntennaIntegral Lambda/4 monopole
Output power options+14 dBm (PA Output)
Sensitivity-135 dBm for LoRa® (BW 125 kHz, SF=12)
Power supply1.8 V to 3.6 V
Power consumption (3 V)RX (MCU in Stop2): 5 mA
TX (MCU in Stop2 & 12 dBm EIRP): 29 mA
Stop2 Mode with RTC: 1 μA
Temperature range-20 to +70 °C

Für den Aufbau eines Sensorknotens bietet ELV ein aufsteckbares LoRIS-Temp-Hum1 Applikationsmodul (LoRIS-AM-TH1) zur Messung von Temperatur und Luftfeuchte an.

To set up a sensor node, ELV offers an attachable LoRIS-Temp-Hum1 application module (LoRIS-AM-TH1) for measuring temperature and humidity.

LoRIS-AM-TH1

Als Sensor für Temperatur und Luftfeuchte dient ein HDC2080 von TI auf dem Board und ein externer NTC-Temperatursensor. Der Temperaturmessbereich liegt bei -20 bis +55 °C.

Nach Aktualisierung der Firmware über das komfortable LoRIS-Base Flasher Tool steht ein LoRaWAN-Knoten zur Erfassung von Environmental Daten zur Verfügung. Erfolgte die Registrierung bei TTS (CE), dann liegen die Daten auf deren LoRaWAN-Server und können in eine IoT Plattform zur Visualisierung übernommen werden.

Die übermittelte Payload wird durch den Payload formatter decodiert. Der von ELV zur Verfügung gestellte LoRIS Base Payload Parser v1.3.0 entspricht noch TTN v2 und kann durch Voranstellen der folgenden JavaScript-Zeilen TTS (CE)-konform gestaltet werden.

An HDC2080 from TI on the board and an external NTC temperature sensor serve as sensors for temperature and humidity. The temperature measuring range is -20 to +55 ° C.

After updating the firmware using the convenient LoRIS-Base Flasher Tool, a LoRaWAN node is available for collecting environmental data. If the registration was done with TTS (CE), then the data is on their LoRaWAN server and can be transferred to an IoT platform for visualization.

The transmitted payload is decoded by the payload formatter. The LoRIS Base Payload Parser v1.3.0 provided by ELV still corresponds to TTN v2 and can be made TTS (CE)-compliant by placing the following JavaScript lines in front.

function decodeUplink(input) {
  var data = input.bytes;
  var valid = true;

  if (typeof Decoder === "function") {
    data = Decoder(data, input.fPort);
  }

  if (typeof Converter === "function") {
    data = Converter(data, input.fPort);
  }

  if (typeof Validator === "function") {
    valid = Validator(data, input.fPort);
  }

  if (valid) {
    return {
      data: data
    };
  } else {
    return {
      data: {},
      errors: ["Invalid data received"]
    };
  }
}

/*
 * LoRIS-Payload-Parser
 * 
 * Version: V1.3.0
 * 
 * */

var tx_reason = ["Timer_Event", "User_Button", "Input_Event", "Unused_Reason", "App_Cycle_Event"];
...

Die Visualisierung von LoRaWAN-Daten ist u.a. in meinem Buch „LoRaWAN-Knoten im IoT“ (ISBN 978-3-89576-467-7) für MQTT, Node-RED, Cayenne, Thingspeak und Datacake beschrieben.

Hier ist die Visualisierung von Temperatur und Feuchtigkeit gezeigt. Ich überwache mit diesem Modul Temperatur und Feuchtigkeit in einem beheizten Folienzelt für die Überwinterung von Pflanzen. Dort habe ich den Sensor zusätzlich zum Test eingebracht.

Datacake ermöglicht die Visualisierung für den Desktop aber auch Mobilphones resp. Tablets, wie die folgenden Bilder zeigen. Im Tagesverlauf nimmt gegen Mittag die Temperatur auch im Zelt ohne Heizung zu und ich habe das Zelt zur Belüftung geöffnet. Dadurch soll zumindest zwischenzeitlich die Luftfeuchtigkeit etwas reduziert werden. Am zeitigen Abend wurde das Zelt wieder geschlossen und die Zusatzheizung bewirkt wieder den gewünschten Frostschutz. Ich habe die Belüftungszeiten nachträglich im Screenshot markiert.

I described the visualization of LoRaWAN data among other things in my book „ LoRaWAN nodes in the IoT “ (ISBN 978- 3-89576-467-7) for MQTT, Node-RED, Cayenne, Thingspeak, and Datacake.

The visualization of temperature and humidity is shown here. With this module, I monitor the temperature and humidity in a heated foil tent for the wintering of plants. I also brought the sensor there for the test.

Datacake enables the visualization for the desktop but also for mobile phones resp. tablets, as the following pictures show. During the day, the temperature increases around noon even in the tent without heating and I opened the tent for ventilation. This is intended to reduce the humidity a little, at least in the meantime. In the early evening, the tent was closed again and the additional heating provided the desired frost protection again. I have marked the ventilation times in the screenshot afterward.

Datacake Desktop Visualisierung
Datacake Mobile Visualisation

Die hier gezeigte Anwendung steht als Beispiel für den Einsatz des LoRIS-Experimentiersystems. Weitere Module, mit denen die meisten Anwendungsfälle für einen drahtlosen Sensorknoten erfüllt werden dürften, folgen. Die Firmware für die zu integrierenden Module stellt ELV zur Verfügung.

Es können aber auch mit Hilfe der Entwicklungsumgebung STM32Cube eigene Anwendungen programmiert werden. Hierzu kann das LoRIS-Base Code-Template als Grundlage dienen.

Schon für den Beginn des neuen Jahres sind weitere Module von ELV angekündigt. Es bleibt spannend.

The application shown here is an example of the use of the LoRIS experimentation system. Further modules, with which most applications for a wireless sensor node should be fulfilled, will follow. ELV provides the firmware for the modules to be integrated.

You can also program your own applications using the STM32Cube development environment. For this, the LoRIS-Base code template serves as a base.

Further modules from ELV have already been announced for the beginning of the new year. It remains exciting.


2021-12-28/CK

LoRaWAN mit/with LoRIS-Base

TTN V2 EOL

The Things Network V2 will be shut down this Wednesday, 1st December 2021. 
All devices still active on V2 will stop working on December 1st. 

Mail to TTN Community Members today

Diese Mail hat mich heute erreicht und wohl auch andere, die noch Devices im TTN V2 laufen haben.

Der Umstellungsprozess von TTN V2 zu TTS (CE) hatte mich dazu bewogen, mein LoRaWAN Buch unter Berücksichtigung der The Things Stack Community Edition (TTS (CE)) zu aktualisieren.

Wenn Sie Ihre LoRaWAN-Knoten in der TTS (CE) einrichten möchten, dann erhalten Sie mit dem Buch eine nachvollziehbare Anleitung dazu.

Ausserdem werden verschiedene Plattformen zur Visualisierung der hochgeladenen Daten mit Beispielen vorgestellt.

Neben fertigen LoRaWAN-Knoten unterschiedlicher Anbieter werden auch DIY-Knoten vorgestellt, die kostengünstig und dennoch leistungsfähig sind.


2021-11-29/CK

TTN V2 EOL

Monitoring der Luftgüte mit Milesight AM319

Unter der Bezeichnung „Ambience Monitor Sensor“ bietet Milesight den Sensor AM319 zur Überwachung der Umgebungsbedingungen in Innenräumen an, der durch seine ansprechende Gestaltung sicher seinen Platz im Wohnraum und Büro findet.

Milesight AM319 ist eine LoRaWAN Class C Device und kann leicht ins The Things Network TTS (CE) integriert werden.

Milesight AM319

Beim Milesight AM319 handelt es sich um einen Nachfolger des Ursalink AM100, über den ich bereits berichtet hatte.

Der Milesight AM319 kann die folgenden Messwerte erfassen:

  • Temperatur im Bereich -40 – 85°C mit einer Genauigkeit von +/- 1 grd
  • Relative Luftfeuchtigkeit im Bereich 0 – 100 %rH mit +/- 3%
  • Anwesenheit mit PIR im Bereich von 5 m
  • Licht im Bereich von 0 – 60000 Lux, Anzeige von sechs Stufen
  • TVOC im Bereich von 0-500 (iAQ Index)
  • Barometrischer Druck im Bereich von 300 – 1100 hPa
  • CO2 im Bereich von 400 – 2000 ppm mit ±50 ppm oder ±5 % der Anzeige
  • PM2.5 & PM10 im Bereich von 0 – 1000 μg/m3 mit bereichsbezogener Genauigkeit 0-100 (±10μg/m3), 100-1000 (±10 %)
  • HCHO im Bereich von 0 – 6 mg/m3 mit +/- 10%

Ausführliche technischen Daten des AM319 sind im Datenblatt des Sensors zu finden.

Der Sensor wird über die Milesight Toolbox über NFC konfiguriert. Die Milesight Toolbox kann vom Google Play oder Apple App Store heruntergeladen und installiert werden.

Mit den Angaben im Indoor Ambiance Monitoring Sensor AM300 Series User Guide ist die Integration in die TTS (CE) sehr einfach möglich.

AM319 im TTS(CE)

Einen Payload Decoder für TTN stellt Milesight auf Github unter der URL https://github.com/Milesight-IoT/SensorDecoders/tree/master/AM300_Series zur Verfügung. Bitte beachten Sie aber, dass dieser noch für TTN V2 geschrieben ist. TTS (CE)-tauglich wird er durch das Voranstellen der folgenden JS-Zeilen:

function decodeUplink(input) {
  var data = input.bytes;
  var valid = true;
  
    if (typeof Decoder === "function") {
    data = Decoder(data, input.fPort);
  }
  if (valid) {
    return {
      data: data
    };
  } else {
    return {
      data: {},
      errors: ["Invalid data received"]
    };
  }
}
...

Die decodierte Payload wird schliesslich in folgender Form in der Console angezeigt.

Decodierte Payload

Durch diese Massnahmen sind die durch den Milesight AM319 erfassten Daten auf dem TTN-Server und können einer Visualisierung zugeführt werden.

In meinem Buch LoRaWAN-Knoten im IoT habe ich unterschiedliche Möglichkeiten zur Visualisierung vorgestellt. Eine Seite zum Buch finden Sie hier.

Hier verwende ich Datacake, eine vielseitige Visualisierungsplattform, die keine Programmierkenntnisse und minimalen Zeitaufwand erfordert, um benutzerdefinierte IoT-Anwendungen zu erstellen.

Die Verknüpfung von TTS (CE) und Datacake erfolgt über ein Webhook und ist im Buch beschrieben. Alternativ können Sie auch die Dokumentationen von TTS (CE) und Datacake heranziehen.

Das im folgenden Bild gezeigte Datacake Dashboard für den Milesight AM319 zeigt Messwertanzeigen für alle erhobenen Sensordaten und Verlaufsgrafiken für Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit und den CO2-Gehalt der Raumluft.

Datacake Dashboard für Milesight AM319

Mit dem Milesight AM319 haben Sie eine Komplettlösung zur Erfassung aller relevanten Umgebungsdaten in Innenräumen. Neben Temperatur und relativer Luftfeuchtigkeiten bestimmen weitere Daten das Wohlbefinden von Menschen in Innenräumen.

Die Überwachung der Luftgüte hinsichtlich CO2, TVOC und HCHO kann bei nicht akzeptablen Bedingungen entsprechende Hinweise zum Abstellen möglicher Ursachen geben.

Der für die Erkrankung an COVID-19 verantwortliche Virus SARS-CoV-2 wird vorrangig und mit hoher Ansteckungsrate über luftgetragene Tröpfchen (Aerosole) aus den Atemwegen Infizierter auf weitere Personen übertragen. Im Freien bei Beachtung eines hinreichenden Abstands von Personen ist das Infektionsrisiko eher gering. Anders sieht das in Innenräumen aus, die durch mehrere Personen belegt sind. Eine Überwachung der CO₂-Konzentration, die ein direktes Mass für die Aerosolbelastung ist, ist aus diesem Grund aktuell sehr wichtig.

Wenn Sie sich diesbezüglich den oben angegeben Verlauf der CO2-Konzentration ansehen, dann erkennen Sie nachts Werte um 400 ppm, tags hingegen (bei zwei Personen im Raum) Werte zwischen 600 und 800 ppm. Die Spitzen der Messwerte sind dadurch entstanden, dass ich bei Einstellungen über NFC im Direktkontakt mit dem AM319 war.


2021-11-28/CK

Monitoring der Luftgüte mit Milesight AM319

Ab heute lieferbar: LoRaWAN-Knoten im IoT

LoRaWAN-Knoten im IoT

Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN

Print: ISBN 978-3-89576-467-7,

eBook: ISBN 978-3-89576-468-4

www.elektor.de

Auf der The Things Conference 2021 hatte TTN angekündigt, dass The Things Network V2 im September 2021 endgültig geschlossen wird. Wegen der Pandemie wurde dieser Termin später bis Dezember 2021 verlängert, um der Community noch mehr Zeit zu geben, auf The Things Stack (V3) zu migrieren

The Things Industries wird alle Cluster von TTN betreiben. Hostnamen, Versionen, Konfiguration, Funktionen usw. werden harmonisiert. Der erste Cluster von TTN V3 https://eu1.cloud.thethings.network/console ist bereitgestellt. Die Migration ist im Gange.

Die TTN V2-Software wurde auf The Things Stack Community Edition (auch als TTN V3 bekannt) aktualisiert. Die vorhandenen Benutzer von TTN V2 müssen ihre Gateways und Geräte auf The Things Stack Community Edition (TTS (CE)) migrieren, da die Cluster von TTN V2 gegen Ende 2021 geschlossen werden.

Mit diesem neuen Buch stelle ich Ihnen die Integration von fertigen und in zahlreichen IoT-Shops beziehbaren LoRaWAN-Knoten, aber auch selbst aufgebauten Arduino-Knoten ins TTS (CE) vor.

Zugriff auf die Daten und deren Visualisierungen zeige ich Ihnen mit Anwendungen, wie MQTT, Node-RED, Cayenne, Thingspeak und Datacake.

In den Anwendungsbeispielen habe ich preiswerte Komponenten verwendet, die auch im Maker-Umfeld akzeptabel sind.

Über die Seite zum Buch können Sie mir gern Feedback, Fragen und Anregungen mitteilen.


2021-11-03/CK

Ab heute lieferbar: LoRaWAN-Knoten im IoT

Ankündigung – LoRaWAN Knoten im TTN

Auf der The Things Conference 2021 hatte TTN angekündigt, dass The Things Network V2 im September 2021 endgültig geschlossen wird. Wegen der Pandemie wurde dieser Termin später bis Dezember 2021 verlängert, um der Community noch mehr Zeit zu geben, auf The Things Stack (V3) zu migrieren.

Alle Updates zum Abschalten von The Things Network V2 werden unter der URL https://www.thethingsnetwork.org/forum/t/the-things-network-v2-is-permanently-shutting-down-scheduled/ veröffentlicht.

Dieser Situation habe ich durch die Veröffentlichung meines Buchs

Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT mit Update für The Things Stack Community Edition (ISBN 978-3-907857-45-8)

Rechnung getragen.

The Things Industries wird alle Cluster von TTN betreiben. Hostnamen, Versionen, Konfiguration, Funktionen usw. werden harmonisiert. Der erste Cluster von TTN V3 https://eu1.cloud.thethings.network/console ist bereitgestellt. Die Migration ist im Gange.

Die TTN V2-Software wurde auf The Things Stack Community Edition (auch als TTN V3 bekannt) aktualisiert. Die vorhandenen Benutzer von TTN V2 müssen ihre Gateways und Geräte auf The Things Stack Community Edition (TTS (CE) migrieren, da die Cluster von TTN V2 gegen Ende 2021 geschlossen werden.

Dieser Umstellungsprozess hatte mich dazu bewogen, diese 2. Auflage unter Berücksichtigung der The Things Stack Community Edition zu erstellen.

Vom Elektor Verlag wurde diese Situation aufgegriffen und eine komplette Überarbeitung initiiert, die TTS (CE) in den Mittelpunkt stellt und die einfache Integration von Komponenten sowie die erweiterte Funktionalität dem Leser aufzeigt.

Mit dem neuen Titel

LoRaWAN Knoten im IoT – Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN

(ISBN 978-3-89576-467-7)

stelle ich Ihnen die Integration von fertigen und in zahlreichen IoT-Shops beziehbaren LoRaWAN-Knoten aber auch selbst aufgebauten Arduino-Knoten ins TTS (CE) vor.

Zugriff auf die Daten und deren Visualisierungen zeige ich Ihnen mit Anwendungen, wie MQTT, Node-RED, Cayenne, Thingspeak und Datacake.

In den Anwendungsbeispielen habe ich preiswerte Komponenten verwendet, die auch im Maker-Umfeld akzeptabel sind.

2021-10-20/CK

Ankündigung – LoRaWAN Knoten im TTN

LoRaWAN Chassis für Wio Terminal

Nachdem es für M5Stack einige LoRaWAN Module gibt zieht Seeed Studio mit einem LoRaWAN Chassis für Wio Terminal nach.

Wio Terminal LoRaWan Chassis with Antenna- built-in LoRa-E5 and GNSS, EU868/US915

Kern des Wio Terminal LoRaWan Chassis ist ein LoRa-E5 STM32WLE5JC-Modul, die weltweit erste Kombination aus LoRa-HF- (Semtech SX126X) und MCU-Chip (ARM Cortex-M4) in einem einzigen winzigen Chip.

Das GNSS-Modul ist ein Quectel L76-LB. Es unterstützt den gleichzeitigen Empfang von GPS, GLONASS, BeiDou und QZSS.

Mit Wio-Terminal, Wio Terminal Battery Chassis und Wio Terminal Chassis – LoRa-E5 und GNSS können Sie ganz einfach ein leistungsstarkes, kompaktes und kostengünstiges IoT-Gerät mit den erweiterten Grove-Ports bauen und so die Features des Grove Ecosystems mit über 300 Grove-Modulen nutzen.

Detailinformation ist im Wiki von Seeed Studio zu finden.


2021-03-31/CK

LoRaWAN Chassis für Wio Terminal

Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT

Um Irrtümern vorzubeugen, gestatten Sie mir den Hinweis auf die verfügbaren Ausgaben des angegebenen Titels.

Neben den hier angegebenen Printausgaben gibt es auch wieder Kindle-Versionen, die im Kindle Reader oder mit dem Kindle Cloud Reader im Webbrowser gelesen werden können:

Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT:
mit Update für The Things Stack Community Edition

ISBN 978-3-907857-43-4

2. Auflage erschienen April 2021

166 Seiten, Preis € 13.70


Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT 

ISBN 978-3-907857-35-9

Erschienen September 2018

104 Seiten, Preis € 10.59


Vorwort zur 2. Auflage

LoRaWAN hat sich als Kommunikationslösung im IoT hervorragende entwickelt. Für den Maker bzw. nichtkommerziellen Einsatz hat The Things Network (TTN) sicher viel dazu beigetragen.

Wie Jan Stocking in der Eröffnungsrede der Things Conference 2021 angekündigt hat, wird The Things Network auf The Things Stack V3 aktualisiert.

The Things Industries wird alle Cluster von TTN betreiben. Hostnamen, Versionen, Konfiguration, Funktionen usw. werden harmonisiert. Der erste Cluster von TTN V3 https://eu1.cloud.thethings.network/console ist bereitgestellt. Die Migration ist im Gange.

The Things Industries ist eine kommerzielle Einheit, die LoRaWAN-Netzwerkserver für Unternehmen mit erweiterten Funktionen und professionellem Support für Unternehmen bietet. Das Kernprodukt ist der Open-Source-Netzwerkserver namens The Things Stack (auch von TTN verwendet).

Die TTN V2-Software wurde auf The Things Stack Community Edition (auch als TTN V3 bekannt) aktualisiert. Die vorhandenen Benutzer von TTN V2 müssen ihre Gateways und Geräte auf The Things Stack Community Edition migrieren, da die Cluster von TTN V2 gegen Ende 2021 geschlossen werden. Dieser Umstellungsprozess hat mich dazu bewogen, die vorliegende 2. Auflage unter Berücksichtigung der The Things Stack Community Edition zu erstellen.

Zusätzlich stelle ich Ihnen neben dem Dragino LHT65 Temperatur- und Feuchtigkeitssensor und dem M5Stack COM.LoRaWAN die gerade für batteriebetriebene LoRaWAN-Knoten hervorragend geeigneten Heltec CubeCells vor. Ebenfalls von Heltec kommt das Dual-Channel Gateway HT-M00, mit dem Sie ohne Kostenrisiko TTN V3 schon einmal testen können, bevor Sie später den Umstieg von TTN V2 auf TTN V3 in Angriff nehmen.


2021-05-08/ck

Einfache LoRaWAN-Knoten für das IoT