MuMo - Node_draft - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:15

### UPDATE 10-03-2021 // die neuesten Informationen / Updates werden auf der github-Seite verfügbar sein:

Was ist MuMo?

Was ist MuMo?MuMo ist eine Zusammenarbeit zwischen der Produktentwicklung (einer Abteilung der Universität Antwerpen) unter dem Namen Antwerp Design Factory und dem Antwerp Fashion Museum. Ziel des Projekts ist der Aufbau eines Open-Source-IOT-Monitorsystems auf Basis eines LoRa-Netzwerks.

• Es sollte einfach einzurichten sein.
• Es sollte leicht zu montieren sein.
• Es muss im Hinblick auf den Anwendungsbereich skalierbar sein.

Was das Projekt MuMo beinhaltet:

MuMo-Knoten

Der MuMo Node ist ein Gerät mit geringem Stromverbrauch auf AA-Batterien, das Umweltparameter über ein LoRa-Netzwerk messen und übertragen kann. Die Parameter sind Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Umgebungsdruck und Helligkeit.*** Der MuMo-Knoten kann mit weiteren Funktionalitäten für andere Anwendungen erweitert werden.***

MuMo-Gatway

Das MuMo Gateway ist ein aktives LoRa-Gateway, das LoRa-Signale vom Node-Gerät über das Internet empfangen und weiterleiten kann. In diesem Projekt wird das Gateway auch mit den gleichen Sensoren des MuMo Node-Geräts, einem Luftstaubsensor und einer Insektenfalle ausgestattet, die mit einer Kamera fernüberwacht werden kann.

*** Das Gateway muss nicht mit Sensoren oder einer Kamera ausgestattet sein. Es kann auch nur dazu dienen, ein LoRa-Netzwerk bereitzustellen (nicht messender Gateway).***

MuMo-Dashboard

Das MuMo Dashboard wird bereitgestellt, um eine Übersichts-Webanwendung des zu erstellenden Netzwerks zu erstellen. Es ist benutzerfreundlich mit verschiedenen Funktionalitäten. Das Dashboard kann vollständig an die Wünsche und Anwendungen des Benutzers angepasst werden.

Github-Seite:

github.com/MoMu-Antwerpen/MuMo

Instructable Seiten:

MuMo_Node:

MuMo_Gateway:

Notwendige Werkzeuge:

• 3D-Drucker mit Filament
• Lötkolben / Lot
• Kleine Schneidezange
• Heißklebepistole (oder andere Fixierwerkzeuge)
• Kleiner Schraubendreher

Schritt 1: #Hardware - Teile bestellen

Teile zu bestellen:

Eine aktuelle Übersicht finden Sie auf der Github-Seite:

github.com/jokohoko/Mumo/blob/main/Shopping_list.md

Schritt 2: #Hardware - 3D-gedruckte Teile

Teile zum 3D-Druck:

• NODE_Main_Housing
• NODE_Battery_Tray
• NODE_Backcover

Auf der Github-Seite finden Sie die neuesten STL-Dateien:

github.com/jokohoko/Mumo/tree/main/STL_NODE

Druckfilament:

• PETG (bevorzugt und haltbarer)
• PLA

Allgemeine Druckeinstellungen:

• Keine Unterstützung nötig
• Füllung nicht notwendig
• 0,2 Schichthöhe
• 3 Außenumfänge (für Stärke und Haltbarkeit)

Schritt 3: #Hardware - Bereiten Sie das Batteriefach vor

Teile:

• 2 x Batteriefach (Seitenknoten: Sie können auch nur ein Batteriefach für 3 AA-Batterien verwenden, aber die Lebensdauer wird kürzer!)
• 1 x JST 2.0 Stromanschluss (im Lieferumfang des Seeed LoRaWan Boards enthalten)
• 3D-gedrucktes Teil: Batteriefach

Anleitung - Löten: (Warnung HEISS - Vorsicht!)

1. Alle roten Kabel zusammenlöten
2. Löten Sie alle schwarzen Kabel zusammen.
3. Achten Sie darauf, dass die Lötarbeiten mit Isoliermaterial geschützt sind. Dies kann eine Hülse sein, die Sie vor dem Löten über das Kabel ziehen oder Isolierband, das Sie anschließend anbringen.

Anleitung - Befestigung des Batteriehalters:

1. Kleben Sie die Batteriehalter so in das Batteriefach, dass die Kabel zur Seite mit dem Ausschnitt zeigen (siehe Bild). Dies kann mit Heißkleber (bevorzugt), doppelseitigem Klebeband, Silikon, Sekundenkleber, …

Schritt 4: #Hardware - LoRaWan-Board vorbereiten

Teil:

LoRaWan-Board

Anweisung:

Bevor Sie die LED auf der Platine entfernen, schließen Sie die Platine an den Computer an und prüfen Sie, ob die Power-LED aufleuchtet. Nach dem Entfernen der LED haben wir keine Stromanzeige mehr.

Um den Stromverbrauch des Lorawan-Schildes zu reduzieren, sollten wir zwei rein informative LEDs entfernen. Die Power (PWR) und die Ladeanzeige (CHG) LED.

Seien Sie äußerst vorsichtig, um die Platine während dieses Vorgangs nicht zu beschädigen! Verwenden Sie eine scharfe Zange.

1. Suchen Sie die Lade-LED (CHR) und die PowerLED (PWR) (siehe Draufsichtbild mit den grünen Rechtecken)
2. Schneiden Sie das Löten der LED ab. Die LED sollte sich lösen.
3. Entfernen Sie die LEDs und prüfen Sie, ob die Teile sauber entfernt wurden, ohne die darunter liegenden Spuren zu beschädigen.

Schritt 5: #Hardware - Montage 1: TSL2561 / BME680

Teile:

• 3D-Druck - "Knotenhauptkörper"
• Digitaler Lichtsensor (kleiner Sensor)
• BME680-Sensor (langer Sensor)
• 2 x Grove I2C-Anschlusskabel
• 4 x M2x5-Schrauben

Anweisungen:

1. Verbinden Sie eines der Groove-Kabel mit dem digitalen Lichtsensor. Und das andere zum BME680-Sensor.
2. Platzieren Sie die Sensoren in das 3D-Druckgehäuse ("Node main body").
3. Digitales Licht oben links / BME680 oben rechts. Das Anschlussteil des Sensors zeigt nach unten (nicht sichtbar!). Sie müssen die Kabel so biegen, dass sie eine scharfe Kurve machen.
4. Und beides mit den m2x5 mm Schrauben festschrauben.

Schritt 6: #Hardware - Montage 2: Seeed LoRaWan Board

Teile:

• Batteriefach mit Batteriehaltern
• Seeed LoRaWan-Board
• Hauptkörperknoten
• 4 x M2x5-Schrauben

Anweisungen:

1. Stecken Sie das Stromkabel des Batteriefachs in das LoRaWan-Board.
2. Biegen Sie das Netzkabel so um, dass die Kabel nicht zu viel Platz einnehmen.
3. Stecken Sie das LoRaWan-Board mit dem USB-Anschluss und dem Netzkabel zuerst in das Gehäuse.
4. Richten Sie die Löcher der LoRaWan-Platine mit den Befestigungsstiften des Gehäuses aus.
5. Stellen Sie sicher, dass das LoRaWan-Board neben der Trennwand platziert wird. (siehe Bilder)
6. Setzen Sie die vier Schrauben in die angezeigte Position der Platine ein (siehe Bild von oben - Grüne Kreise)
7. Stellen Sie beim Anziehen der Schrauben sicher, dass der Reset-Knopf richtig mit dem Druckknopf an der Seite des Knotens ausgerichtet ist. (siehe Bild von oben - Blaues Rechteck)
8. Überprüfen Sie, ob die Reset-Taste ordnungsgemäß funktioniert. Wenn sich der Knopf nicht bewegt oder den Reset-Knopf oder das Board nicht berührt, kann es zu Inkonsistenzen in der 3D-Druckqualität kommen. Versuchen Sie, die Platine leicht zu bewegen, oder ziehen Sie in Betracht, den mit Kunststoff bedruckten Reset-Knopf vollständig abzubrechen, um dieses Problem zu lösen. Sie können den Knopf immer noch durch das Loch im Druck zurücksetzen.
9. Führen Sie die Antenne durch die vorgesehene Öffnung im Batterieträgerblock, um die Antenne nicht zu beschädigen

Schritt 7: #Hardware - Montage 3: Verbinden Sie die I2C-Pins

Anweisungen:

Verbinden Sie die Grove-Kabel mit den i2C-Steckplätzen des Seeeduino. Nur die beiden äußersten Anschlüsse sind I2C-Pins und für unsere Sensoren verwendbar. Sie können jedoch beide Sensorstecker vertauschen. (siehe Bild - blaues Rechteck)

Schritt 8: #Hardware - Montage 4: Kabelmanagement - I2C-Kabel

Anweisungen:

1. Hinter dem Batterieträgerblock ist Platz zum Hineinschieben der I2C-Kabel vorgesehen. Die Passform ist eng, damit sie sich nicht wieder herausbewegen.
2. Richten Sie die Kabel gut aus, damit sie das Batteriefach, das gleich darauf platziert wird, nicht stören.

Kommentar: Lassen Sie die Hardware des Knotens vorerst unverändert. Wir werden zuerst den Code einrichten.

Schritt 9: #TTN - Registrieren / Einloggen

Das Things Network bietet eine Reihe offener Tools und ein globales, offenes Netzwerk, um Ihre nächste IoT-Anwendung zu niedrigen Kosten zu erstellen, die maximale Sicherheit bietet und skalierbar ist.

* Wenn Sie bereits ein Konto haben, können Sie diesen Schritt überspringen

Anweisungen:

1. Melden Sie sich bei The Things Network an und erstellen Sie ein Konto
2. Folgen Sie den Anweisungen auf der TTN-Website.
3. Melden Sie sich nach der Registrierung in Ihrem Konto an
4. Gehen Sie zu Ihrer Konsole. Sie finden es im Dropdown-Menü Ihres Profils (siehe Bild)

Schritt 10: #TTN - Anwendungseinrichtung

* Wenn Sie bereits eine Anwendung haben, können Sie diesen Schritt überspringen

Eine Anwendung ist eine Umgebung, in der Sie mehrere Knotengeräte speichern können.

Anweisungen:

1. Wenn Sie sich in der Konsole befinden, klicken Sie auf Anwendungen (siehe Bild 1).
2. Klicken Sie auf "Anwendung hinzufügen"
3. Sie befinden sich nun im Fenster Anwendung hinzufügen (siehe Bild 2).
4. Erstellen Sie eine Anwendungs-ID
5. Geben Sie Ihrer Anwendung eine Beschreibung
6. Legen Sie Ihre Handler-Registrierung fest (abhängig von Ihrem Standort)
7. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf "Anwendung hinzufügen".

Schritt 11: #TTN - Einrichtung der Nutzlastformate

Die Einrichtung der Nutzlast ist wichtig, um Ihre eingehenden Dateninformationen korrekt zu lesen.

Anweisungen:

1. Klicken Sie in der Anwendungsübersicht auf "Payload-Formate". (siehe Bild 1 - grünes Rechteck)
2. Kopieren Sie die Funktion (überprüfen Sie den Github-Link unten) in den Decoder-Editor. (siehe Bild - blaues Rechteck)
3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern, um Ihr Ergebnis zu speichern.

Funktionslink für den Decoder-Editor:

github.com/jokohoko/Mumo/blob/main/documentation/Payload_format.md

Schritt 12: #TTN - Geräte hinzufügen

Wenn alles gut läuft, befinden Sie sich jetzt in der Bewerbungsübersicht. Wo Sie die Kontrolle über Ihre Anwendung haben. Wir werden nun ein neues Gerät (Knoten) zu oder Anwendung hinzufügen.

Anweisungen:

1. Klicken Sie auf Gerät registrieren (siehe Bild 1 - grünes Rechteck)
2. Geben Sie eine Geräte-ID ein
3. Stellen Sie Geräte-EUI auf automatisch generiert ein. Klicken Sie auf die sich kreuzenden Pfeile auf der linken Seite.
4. Wenn Sie fertig sind, klicken Sie auf "Gerät registrieren".
5. Das Gerät ist nun angelegt.

Schritt 13: #TTN - Geräteeinstellungen

Dieser Schritt ist wirklich wichtig, um eine gute Verbindung des LoRa-Setups der Geräte zu erhalten.

Anweisungen:

1. Wenn Sie sich auf der Geräteübersichtsseite befinden, klicken Sie auf "Einstellungen" (siehe Bild 1 - grünes Rechteck)
2. Auf der Einstellungsseite können Sie Ihrem Gerät eine Beschreibung geben (muss nicht)
3. Stellen Sie den Aktivierungsmodus auf ABP ein.
4. Haken Sie "Frame Counter Checks" ab. Sie finden unten auf der Seite.
5. Lassen Sie alle Geräte-EUI, Geräteadresse, Netzwerksitzungsschlüssel und App-Sitzungsschlüssel auf die automatische Generierung.
6. Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern, um die neuen Einstellungen zu speichern.
7. Gehen Sie zurück zur Seite "Einstellungen". (siehe Bild 3 - grünes Rechteck)
8. Setzen Sie den Aktivierungsmodus zurück auf OTAA!! (siehe Bild 4 - grünes Rechteck)
9. Überlassen Sie dem App-Schlüssel die automatische Generierung.
10. Klicken Sie auf die Schaltfläche Speichern, um die neuen Einstellungen zu speichern. (siehe Bild 5 - grünes Rechteck)

Schritt 14: #Code - Arduino-Code-Download

Okay, soweit so gut. Wir haben unsere Knotenassembly, wir haben ein Konto beim TTN, wir haben eine Anwendung mit dem richtigen Nutzlastformat erstellt und in dieser Anwendung ein Gerät (OTAA) erstellt. Jetzt müssen wir also nur noch den Arduino-Code mit den gleichen Einstellungsinformationen wie das Gerät einrichten, das wir in TTN gemacht haben. Im nächsten Schritt werden wir den Code auf das LoRaWan Board im Node hochladen.

Anweisungen:

1. Laden Sie das mumoV1-Verzeichnis von der Github-Seite herunter.
2. Laden Sie die neueste Version der Arduino-Software herunter. (https://www.arduino.cc/en/software)
3. Öffnen Sie die Arduino-Codedatei "mumoV1.ino" (Sie finden den Github-Link unter der Anleitung)

Github-Link:

github.com/jokohoko/Mumo/tree/main/mumoV1

Schritt 15: #Code - Arduino - Geräteeinrichtung mit TTN

Anweisungen:

1. Öffnen Sie thethingsnetwork (TTN), gehen Sie zu Ihrer Geräteübersicht, wo Sie alle Einstellungsinformationen des Geräts finden. Wir werden dies zum Einrichten des Arduino-Codes verwenden.
2. Gehen Sie im Arduino-Code zur Registerkarte "mumoV1.h".

Knoten-ID einrichten:

1. Kopieren Sie die device_EUI aus dem TTN und fügen Sie sie in den Arduino-Code ein (siehe lila Pfeil).
2. Kopieren Sie theapplication_EUI aus dem TTN und fügen Sie es in den Arduino-Code ein (siehe blauer Pfeil).
3. Kopieren Sie den app_key aus dem TTN und fügen Sie ihn in den Arduino-Code ein (siehe grüner Pfeil). Wenn der network_session_key nicht sichtbar ist, klicken Sie auf das "Auge"-Symbol (siehe grüner Kreis).
4. Kopieren Sie die Geräteadresse aus dem TTN und fügen Sie sie in den Arduino-Code ein (siehe gelber Pfeil).
5. Kopieren Sie den network_session_key aus dem TTN und fügen Sie ihn in den Arduino-Code ein (siehe orangefarbener Pfeil). Wenn der network_session_key nicht sichtbar ist, klicken Sie auf das "Auge"-Symbol (siehe orangefarbener Kreis).
6. Kopieren Sie den app_session_key aus dem TTN und fügen Sie ihn in den Arduino-Code ein (siehe roter Pfeil). Wenn der app_session_key nicht sichtbar ist, klicken Sie auf das "Auge"-Symbol (siehe den roten Kreis).

Schritt 16: #Code - Arduino - RTC- und Adafruit-Bibliothek installieren

1. Klicken Sie in Ihrer Arduino-Benutzeroberfläche auf Skizze> Bibliothek einschließen> Bibliotheken verwalten …
2. Das Fenster zur Bibliotheksverwaltung wird geöffnet.
3. Geben Sie in die Suchleiste ein: rtczero
4. Installieren Sie die neueste Version der ersten Bibliothek
5. Geben Sie in die Suchleiste ein: adafruit BME680 (Für den BME680-Sensor)
6. Installieren Sie die neueste Version der ersten Bibliothek
7. Geben Sie in die Suchleiste ein: adafruit TSL2561 (Für den TSL2561-Sensor)
8. Installieren Sie die neueste Version der ersten Bibliothek.
9. Geben Sie in die Suchleiste Folgendes ein: flashstorage ATSAM Installieren Sie die neueste Version der ersten Bibliothek.

Schritt 17: #Code - Arduino - Seeeduino LoRaWAN-Bibliothek installieren

Wir installieren die Seeed-Board-Bibliothek, um mit dem Board zu kommunizieren.

Anweisungen:

1. Klicken Sie in Ihrem Arduino-Interface auf Datei > Einstellungen und kopieren Sie die URL (darunter) in "Additional Boards Manager URLs" (siehe Bild - rotes Rechteck).
2. Klicken Sie auf "OK".
3. Zurück in der Arduino-Oberfläche klicken Sie auf Toos > Board > Board Manager.
4. Geben Sie in die Suchleiste "lorawan" ein.
5. Sie sehen die Bibliothek des Seeed LoRaWan-Boards. (siehe Bild - grünes Rechteck).
6. Klicken Sie auf "Installieren" und warten Sie, bis es fertig ist.

URL:

Schritt 18: #Code - Arduino - Boardauswahl / COM-Port

Anweisungen:

1. Verbinden Sie das LoRaWAN-Board mit einem Micro-USB-Kabel mit Ihrem Computer.
2. Klicken Sie in Ihrem Arduino-Interface auf Tools > Board und wählen Sie das "Seeeduino LoRaWAN" Board aus. (siehe Bild)
3. Wählen Sie im gleichen Menü den richtigen COM-Port aus.

Schritt 19: #Code - Arduino - Laden Sie den Code auf das Board

Jetzt, da wir unseren Code fertig haben, ist es an der Zeit, den Code auf das LoRaWAN-Board zu übertragen!

Anweisungen:

1. Stellen Sie sicher, dass Ihr LoRaWAN-Board noch mit Ihrem PC verbunden ist.
2. Doppelklicken Sie auf die Reset-Schaltfläche auf dem Seitenknoten. Sie werden sehen, dass die LEDs flackern. Das bedeutet, dass sich das Gerät im Bootloader-Modus befindet.
3. Aufgrund des Bootloader-Modus müssen wir einen neuen COM-Port auswählen. Dies geschieht genau wie in Schritt #18.
4. Klicken Sie auf den Upload-Button. Es ist die Schaltfläche mit dem nach rechts zeigenden Pfeil. (Siehe Bild - roter Kreis).
5. In der unteren rechten Ecke sollte "Hochladen abgeschlossen" angezeigt werden.

Schritt 20: #Code - Arduino - Testen Sie den Code

Anweisungen:

1. Klicken Sie in der Geräteübersicht von TTN auf „Daten“. Dort finden Sie alle eingehenden Daten dieses bestimmten Knotengeräts. (siehe Bild - rotes Rechteck)
2. Um die Datenübertragung zu testen, drücken Sie die Reset-Taste an der Seite des Knotengeräts, um das Signal zu senden.
3. Wenn das LoRa-Signal von einem Gateway empfangen wird, sehen Sie die eingehenden Daten in Ihren Anwendungsdaten des Geräts auf dem TTN. (warten Sie 30 bis 40 Sekunden, um das Ergebnis zu sehen)
4. Wenn keine eingehenden Daten angezeigt werden, versuchen Sie, die Ruhetaste an der Seite des Knotengeräts zu drücken, um das Signal erneut zu senden.
5. Wenn dies nicht hilft, kehren Sie zu Schritt #18 zurück und versuchen erneut, den Code hochzuladen.

Herzlichen Glückwunsch, Sie haben jetzt ein funktionierendes LoRa Node-Gerät!

1. Entfernen Sie den USB von der Lorawan-Platine.
2. Drücken Sie ein letztes Mal auf die Ruhetaste an der Seite des Knotengeräts.

Schritt 21: #Hardware - Montage 5: Batteriefach einsetzen

Teile:

Batteriefach

Anweisungen

1. Setzen Sie das Batteriefach schräg in das Gehäuse ein. Stellen Sie sicher, dass Sie das Netzkabel zuerst in die richtige Richtung verlegen. (siehe Bild)
2. Positionieren Sie zuerst die Wanne an der Wand des Stützblocks, wo die Kabel dahinter gestopft sind.
3. Drücken Sie das Fach nach unten, bis Sie ein "Klick-Klick"-Geräusch hören.
4. Überprüfen Sie die Ecke, ob das Tablett gut in das Hauptgehäuse passt. (siehe Bild 2 / 3 - rote Kreise) // weg
5. Stecken Sie das Stromkabel oben auf die I2C-Verbindungskabel. Drücken Sie es mit etwas Stumpfem nach unten. Achten Sie darauf, die Kabel nicht zu beschädigen.

Schritt 22: #Hardware - Montage 6: Batterien einlegen

Teile:

6 x AA-Batterien (Seitenknoten)

Anweisungen:

1. Legen Sie 6 x AA-Batterien in der richtigen Ausrichtung der Batteriehalter ein.
2. Drücken Sie die Kabel des Akkus vorsichtig nach unten, damit sie den nächsten Schritt nicht stören.

*Seitenknoten: Überprüfen Sie die Batterieausrichtung des Batteriehalters. es kann anders sein als auf dem bild

Schritt 23: #Hardware - Montage 7: Rückseitige Abdeckung

Teile:

3D-Druck - Backcover-Knoten

Anweisungen:

1. Setzen Sie die Lippen der hinteren Abdeckung unter einem Gleitwinkel in die Lippennut des Hauptgehäuses ein.
2. Drücken Sie auf die Seite des Gehäuses und stellen Sie sicher, dass es sich in der richtigen Position befindet.
3. Wenn die Lippen aufgrund von Druckproblemen nicht passen, versuchen Sie, einen Teil der Oberfläche zu schleifen, bis sie passt. Vergewissern Sie sich, dass die Rückabdeckung ganz flach auf dem Gehäuse aufliegt und keine Nähte vorhanden sind.
4. Setzen Sie die M3x16mm Schrauben ein und ziehen Sie sie fest.

Schritt 24: #Hardware - Anschließen des Geräts

Es gibt mehrere Möglichkeiten, das Gerät zu befestigen.

1. Schiebesicherungsnut seitlich verschrauben.
2. Schiebesicherungsnut auf der Rückseite verschrauben.
3. Tiewrap-Rillen an der Seite / oben und hinten.
4. Die Rückseite des Knotens ist ebenfalls mit einem Haken versehen.