Moin,
nachdem ich hier eine Idee eines Multirouters vorgestellt und auch verworfen habe, möchte ich nun den aktuellen Prozess meines neuen Routers vorstellen:
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Ich finde die ganzen Solarnodes die es kommerziell gibt irgendwie nicht sehr überzeugend. Die sind sicherlich sehr gut für die ersten 1-2 Jahre, aber ich bezweifel sehr, dass sie viele Saisons schaffen. Dazu stelle ich fest, dass so was wie SMA Ports nicht das richtige für den Outdoorbetrieb sind. Die verwendeten Solarmodule sind nicht sehr langlebig und die Preise für diese Routernodes ohne Mikrocontroller finde ich auch etwas hoch. Also dachte ich, baue mal was eigenes, kleineres in besserer Qualität. Grund: Sollte man die Möglichkeit bekommen, an einen guten Standort eine Node zu installieren (Halden, Fördertürme, Krankenhäuser, …) wird man vmtl. nur selten bis gar nicht an die Node heran kommen, weshalb eine wirklich lange Laufzeit mein Hauptziel ist.
Die hier verwendete Solarzelle ich nur ein Test. Es ist eine günstige (3$) von AliExpress mit dem Titel "5V 200mA Solarpanel 100 x 70+30CM Kabel" aus Expoxy. Diese Module halten auch nur ein paar Jahre.. Es gibt aber auch bessere aus ETFE wie das "5V 5W Solar Panel - ETFE - Voltaic P105" von Adafruit bzw Voltaic. Die sind zwar super teuer, aber halten vermutlich auch 20 Jahre.
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Ich setze dabei auf ein Aluminiumgehäuse und guter Dichtung mit hoher Vorspannung. Das Gehäuse findet ihr auf Amazon hier mit dem Titel "Aluminium Leergehäuse 111x64x37mm Industriegehäuse IP66 Gehäuse Box Kasten Dicht" für 13€.
Der Antennenanschluss ist ein N-Type. Alle hochwertigen kommerziellen Outdoor LoRaWAN Router nutzen diesen Typ und ich bin ganz klar ein Fan.
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Unten links habe ich einen Entlüftungsstopfen aus Edelstahl von AliExpress für 1,40€ verbaut, der eine Membran enthält, die Feuchtigkeit raus, aber nicht rein lässt. Der Druckausgleich ist mMn sehr wichtig, da bei Unterdruck im Gehäuse, Flüssigkeiten die an den Durchführungen anliegt eingezogen werden kann, dann aber nicht mehr entweichen kann. Ich halte es mit Outdoor Gehäuse immer so, dass entweder sehr sehr dicht bauen und Druckausgleich, oder so "offen" designen, dass Feuchtigkeit auch wieder abtrocknen kann.
Unten rechts ist eine Kabeldurchführung für das Solarmodul aus TPU 3D gedruckt. Das wird vmtl. noch gegen eine klassische Kabeldurchführung zum verschrauben ersetzt.
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Nun hängt die Node seit ein paar Tagen draußen, in Richtung Süden ausgerichtet. Es war seit beginn bewölkt und 0 Sonnenstunden pro Tag, sodass der Akku tendenziell leer laufen würde. Heute kam die Sonne heraus und die Batterie wurde geladen. Dieser Test ist nur zum prüfen, ob die Photovoltaikzelle ausreichend dimensioniert ist. 200mA ist halt nicht viel. Gemessen habe ich übrigens nie mehr als 100mA.
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Hier sieht man gut, dass die Spannung etwa 0,1V pro Tag verliert, aber auch innerhalb weniger Stunden Sonnenschein auch wieder den Verlust der letzten Tage kompensiert. Die verwendete Batterie ist eine 2Ah Lithium Ionen Zelle.
Als Mikrocontroller nutze ich den XIAO nRF52840 & Wio-SX1262. Sehr kleiner Formfaktor, Kosten von etwa 15€ und nRF-basiert, also sehr geringer Stromverbrauch. Software ist hier im Test Meshtastic auf ShortSlow und Telemetrie Senden alle 30 Minuten als Client_Mute.
Die Antenne ist die ALFA Network AOA-868-5ACM – 5 dBi Outdoor 868 MHz Antenne N-Typ, die auch Meshrheinland empfiehlt. Ich habe sie mit dem LiteVNA geprüft und bin sehr zufrieden damit. Ein Testbericht zur Antenne wird noch folgen.
Fotos vom Innenleben gibt es noch keine, da ich es nur als Prototyp hinein gelegt habe. Geplant ist der Entwurf einer Platine, die direkt eingeschraubt werden kann und angepasst ist für dieses Gehäuse. Die Platine soll einen MPPT Solarlader enthalten, BMS für die Batterie, eventuell einen i2c ADC zur genaueren Messung der Akkuspannung, eventuell eine Batterieheizung für die kalten Monate (hier wird 1W PV vermutlich nicht ausreichen), ggf. auch einen kleinen weiteren Mikrocontroller der das Blinken des nRF überwacht und als Watchdog fungiert und ggf. die Node resettet, sollte diese sich aufgehangen haben. Und vermutlich eine größere Hysterese bei leerem Akku (also Node Aus bei 2.8V und erst bei 3.5V wieder einschalten oder ähnliches). Dann eventuell einen Sepic Converter der die Akkuspannung zwischen 2.5 und 4.2V auf glatte 3.3V regelt (step-up & down).
Kostenschätzung:
13€ Gehäuse
15€ Node
12€ Antenne
5€ Akku
3€ Solarmodul
10€ Sonstiges
58€ SUMME
Was meint Ihr?