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Mein Corona-Projekt: Der IoT-Super-Gateway

Empfange Funkwellen aus dem Äther

Mein LoRaWAN-Packet erreicht soeben meinen Things-Network-Gateway, nebenbei höre ich mit, was auf dem Flugfunk des Airport Grenchen so läuft und gleichzeitig kann ich auf Flightradar24 beobachten, wie nun Bravo-Viktor der Flugschule Grenchen auf Piste 24 soeben gestartet ist. Es läuft heute viel auf den Frequenzen. Es ist faszinierend zu sehen, was sich heute so alles über Funkwellen im Äther verbreitet. Empfangen kann ich dies gemütlich aus meinem Wohnzimmer, vor dem PC.

PC Empfangstation des IoT-Super-Gateway

Für das Internet der Dinge wird oft die Funktechnik genutzt

Dank LoRaWAN-Gateway, SDR-Radio und ADS-B Empfänger landen die Funkwellen in digitaler Form auf meinem PC. Möglich machen dies mehrere Raspberry Pi’s und Funkempfänger für Software Defined Radio kurz SDR. Dies bedeutet, Funkwellen werden digitalisiert und mittels Software demoduliert und hörbar gemacht oder je nachdem in sein digitales Ausgangssignal decodiert. Damit lassen sich viele Anwendungen auch für das Internet der Dinge (IoT) umsetzen. Beispielsweise Sensordaten empfangen oder Positionsdaten von Flugzeugen aufzeichnen, die dann später für analytische Zwecke ausgewertet werden können.

Mein Corona-Projekt

… und dann kam der Lockdown

Das Projekt lag bei mir schon zwei Jahre in der Schublade. Dann kam im Frühling der Lockdown. Alles war zu und ich hatte auf einmal Zeit wieder ein bisschen handwerklich tätig zu sein. Das Material hatte ich bereits seit längerem zusammen. Meine Idee war es eine IoT-Super-Antenne zu entwickeln, mit der ich verschiedene Experimente durchführen kann. Dazu brauchte ich 3 Raspberry Pi’s, zwei RTL-SDR Empfänger zum Preis von 10 USD und einen iC880A-SPI LoRaWAN Concentrator für die Frequenz von 868 MHz. Weiter natürlich jede Menge mechanischen Teile, die ich zum Befestigen und verstauen der Technik benötige. Damit die Raspi-Boards sauber befestigt werden können, musste ich ein Rack erstellen, mit dem die Raspi’s und weitere elektronische Komponenten verstaut werden können. In der ersten Phase habe ich für das Rack einen Karton-Prototypen erstellt, der sich noch gut ändern liess.

Rack Karton-Prototyp

In der zweiten Phase habe ich dann das Rack aus Plexiglas erstellt und in ein Bopla Metallgehäuse eingepasst. Dadurch konnte ich die Komponenten platzsparend verstauen. Ebenfalls im Gehäuse untergebracht war ein kleiner Netzwerk-Switch und ein 5V Netzteil, sowie ein Temperatur- und Feuchtigkeitssensor zur Überwachung des Gehäuse-Klimas.

Metallgehäuse mit den Raspi's

Ein Baum voller Antennen

Für den Empfang der Funksignale habe ich unterschiedliche Antennen im Einsatz. Für den breitbandigen SDR Empfang von 25 MHz bis 2 GHz nutze ich eine Discone-Antenne. Diese hat die Eigenschaft, dass sie in einem sehr breiten Spektrum Funkwellen empfangen kann. Für den LoRaWAN-Gateway habe ich eine kleine Ground Plane Antenne, die speziell für die ISM Frequenz von 868 MHz ausgelegt ist. Genau das Frequenzband, in der LoRa operiert.

Für jedes seine Antenne

Weiter auch eine Antenne für den Empfang von ADS-B Sekundär-Radar-Daten von Flugzeugen (1090 MHz). Hiermit werden die Positionsdaten von Flugzeugen empfangen. Diese werden dann über einen Gateway bei Flightradar 24 eingespiesen und können auch von anderen genutzt werden. Die vierte Antenne am Antennenbaum ist eine CB-Funk-Antenne für das 11m Band (27 MHz).

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