Der BBC micro:bit

Micro:bit

Nach dem wir mit dem Verein Nucleon e.V. im Sommer 2019 einen ersten Schnupperkurs für Kids von 9-11 Jahren durchgeführt haben möchten wir an dieser Stelle nun weitere Informationen, Beispiele und Links zum Thema micro:bit bereitstellen. Wir haben mit dem Kurs unsere ersten Erfahrungen sammeln können und sind davon überzeugt das wir dieses Thema weiter ausbauen müssen, der Bedarf ist vorhanden.

Was ist der BBC micro:bit überhaupt?

Der micro:bit ist ein kleiner kostengünstiger Computer der speziell für die Schulungen auch sehr junger Schüler gebaut worden ist.

Der micro:bit ist das Resultat einer Zusammenarbeit von Firmen und Communities rund um die Welt. Die Micro:bit Educational Foundation hält die Gemeinschaft zusammen so das dort viele Informationen zusammen laufen und auch die Links zu den online Plattformen direkt zu erreichen sind.

Übersicht BBC Micro:bit von https://microbit.org

Node-RED und die Meta Daten der Nodes

Wir haben nun schon die Nucleon Wetter Nodes in einem Node-RED Flow, so das diese ihre Wetter Daten in die InfluxDB senden. Jeder Node liefert aber auch noch eine Handvoll Meta Daten über den Standort und interessante Daten zur Übertragung. Diese Daten wollen wir natürlich auch aufbereiten und zur Anzeige bringen.

Übersicht des vollständigen Flows mit Meta Daten

Der oben gezeigte Node-RED Flow ist das Ziel dieses Beitrags. Wir werden auch hier jeden Node besprechen so das am Ende ein Nachbau in der eigenen Node-RED Instanz möglich wird.

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Node-RED und der Wetter-Flow für den BaseNode

Wir haben im Artikel Node-RED zur Verarbeitung der TTN Daten unsere Node-RED Umgebung eingerichtet, jetzt werden wir die ersten Schritte gehen um aus dem The Things Network (TTN) die ersten Daten abzuholen.

Grundlegende Funktionsweise

Node-RED arbeitet mit grafischen Ablaufplänen den sogenannten Flows. In diesen Flows werden diverse Nodes eingesetzt die unterschiedliche Funktionen beinhalten. Im folgenden werde ich die verwendeten Nodes vorstellen.

Die verwendeten Nodes in Node-RED

Der Wetter Flow in der Übersicht
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Node-RED zur Verarbeitung der TTN Daten

Die Node-RED Plattform eignet sich hervorragend um schnell Daten von A nach B zu bekommen und sie zwischen durch anzupassen, transformieren oder mit anderen Daten anzureichern, als sie auch auf unterschiedliche Datensenken zu verteilen.

Ein klassischer ETL Prozess mit grafischer Oberfläche.

Die Einrichtung der Datenbanken können wir an anderer Stelle mal genauer besprechen, hier soll es erst einmal um Node-RED gehen.

Installation

Node.js und npm

Um Node.JS auf dein System zu installieren gibt es viele Möglichkeiten, ich möchte an dieser Stelle die Installation unter Debian kurz erklären. Wer schon die aktuelle Version von Node.JS und npm laufen hat kann zur Installation von Node-RED weiter gehen.

Du musst Node.js PPA zu deinem System hinzufügen, welches auf der offiziellen Website von Nodejs bereitgestellt wird. Wir müssen auch das Software-Properties-Common-Paket installieren, falls es nicht bereits installiert ist. Du kannst entweder die aktuelle Version Node.js oder die LTS-Version installieren.

Eine gute Idee ist es auch für Node-RED einen eigenen User anzulegen, da einige Nodes nicht sauber installiert werden können wenn Node-RED unter root installiert wurde. Grade beim RaspberryPI sind Probleme bekannt wenn Node-RED unter dem User pi installiert ist.

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Wettermonster eine Anleitung für die eigene Wetterstation

Einfach, Günstig, Gut…

…das ist die Idee hinter Wettermonster. Jeder Interessierte soll die Möglichkeit bekommen, selbst eine Wetterstation zu betreiben.

So wirbt Wettermonster auf ihrer Seite und hält das Versprechen auch ein.

Jan Dopheide hat im Rahmen einer Jugend-forscht-AG an seiner Schule und des Wettbewerbs Schüler experimentieren eine Wetterstation gebaut und im Nachgang dann die Webseite aufgebaut in der sehr gut erklärt wird wie man zu einer eigenen Wetterstation kommt.

Wir haben uns im Verein Nucleon e.V. nun zum Ziel gesetzt diese Wetterstation zu einer autonom arbeitenden LoRaWAN Wetterstation auszubauen. Das interessante an der Seite ist das neben dem Tutorial auch eine Karte mit den Stationen aufgebaut wurde an die man dann seine Daten senden kann. Da der verwendete MCU seine Daten aber mittels WLAN an die Seite sendet haben wir eine kleine Schnittstelle bauen müssen um die Daten unserer Stationen über LoRaWAN, dem The Things Network und Node-RED dann auch zu Wettermonster senden können.

Dieses werden wir hier nun näher beschreiben.

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Der Sketch für den Nucleon BaseNode

Der BaseNode mit BME280 als Wetterstation

Hardware

  1. Nucleon BaseNode (Aufbau hier)
  2. BME280 (Datenblatt)

Auf dem letzten Workshop haben wir nun den Nucleon BaseNode gebaut, hier geht es nun um den Sketch der zum Betrieb notwendig ist.

Der Sketch ist so aufgebaut das wir unterschiedliche Wetter/Klima Nodes in einer TTN Application verarbeiten können. Somit haben wir die Möglichkeit die entstehenden Daten geregelt zu empfangen und in unsere InfluxDB zu speichern. Auf diese kann dann unser Wetter Dashboard zugreifen und die Werte aller Nodes anzeigen.

Der Sketch kann natürlich auch an jede beliebige andere TTN Application seine Daten senden, aber mit der von uns bewirtschafteten Application ist die Datenverarbeitung schon geregelt.

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Workshop Nucleon BaseNode bauen

Im Rahmen unseres Grundlagen Workshops im November 2018 haben wir auch den Nucleon BaseNode gebaut, um auch etwas in der Hand zu haben und nicht nur trockene Theorie vorgetragen zu bekommen.

Der Nucleon BaseNode besteht aus einer Grundplatine die von Wijnand erstellt worden ist. Einem Arduino 328 mini pro 3,3V/8MHz so wie dem LoRa Modem RFM95W von HOPERF.  Als Stromversorgung wird ein LiPo Akku genutzt der über ein kleines Lademodul angeschlossen ist. Damit wir nicht nur die Basis Funktionalität haben und auch ein wenig Daten erfassen können ist ein BME280 Sensor von Bosch verbaut worden. Noch ein kleines Gehäuse und einige Kleinteile, die in der Materialliste aufgeführt sind komplettieren den Node.

1. Energie sparen, dem Arduino die Power LED entfernen

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Workshop LoRaWAN Grundlagen

17.11.2018 09:00 Uhr

Neun Teilnehmer haben sich in Havetoft in den Räumlichkeiten des Elisabeth Heim, eingefunden und möchten etwas über die LoRaWAN Grundlagen erfahren, einen BaseNode bauen, diesen Programmieren und die Ergebnisse via Node-RED und der InfluxDB in Grafana angezeigt bekommen.

Ein hartes Stück Arbeit um es bis 18:00 Uhr zu schaffen.

Frisch an die Arbeit, nicht viel Zeit verlieren um möglichst schnell ans basteln unseres BaseNode zu kommen. Wir wollen ja alle ein interessantes Stück Technik mit nach hause nehmen.

Frank hat eine Präsentation zu den Grundlagen der LoRaWAN Technik vorbereitet, ohne diese wird man die nächsten Schritte nicht so einfach nachvollziehen können. „Workshop LoRaWAN Grundlagen“ weiterlesen

1000 LoRaWAN Nodes im ländlichen Raum von Schleswig-Holstein

Die Ausgangssituation

In Schleswig-Holstein zählt 97 % der Landesfläche zum ländlichen Raum, in dem 78 % der schleswig-holsteinischen Bevölkerung leben. Dieser ländliche Raum gerät durch Auswirkungen des demografischen Wandels und durch Abwanderung der jüngeren Bevölkerung zunehmend in Schwierigkeiten. Weiterhin sorgen auch die Internetdienstleister durch ihre Unterversorgung in diesen Regionen dafür, dass der ländliche Raum digital abgehängt wird (siehe aktuelle Diskussion um den Ausbau des 5G-Netzes).

Daher darf nicht nur der städtische Bereich mit „Smart City“ Projekten lebenswerter gemacht werden, sondern auch für den ländlichen Raum, in dem der Großteil der Bevölkerung lebt, muss mit „Smart Country“ Maßnahmen dafür gesorgt werden, dass die Vorteile der Digitalisierung auch auf diesen übertragen werden. Nur mit Hilfe der Digitalisierung kann der bestehende Unterschied zwischen Stadt und ländlichem Raum überwunden werden. „1000 LoRaWAN Nodes im ländlichen Raum von Schleswig-Holstein“ weiterlesen

Hydroponic & IoT Projekt

Hier werde ich nun über mein erstes Hydroponic Projekt berichten.

Was ist eigentlich Hydroponic?

Hydroponic ist eigentlich schon ein relativ alter Hut der mal als Hydrokultur für Büropflanzen begonnen hat. Nun aber geht es in die Richtung Nutzpflanzen optimal zu kultivieren. Vom keinen Heimprojekt seinen Salat in der eigenen Wohnung anzubauen bis hin zur Industrialisierung des Pflanzenanbaus nah am Verbraucher ist alles darunter zu verstehen. Die Vorteile der Hydroponic im Industriellen Umfeld sind erheblich, so kann man eine konstante Qualität erzeugen und Transportkosten einsparen wenn man im Stadt nahen Umfeld die notwendigen Nahrungsmittel erzeugt. Des weiteren kann man die Kulturzeit beeinflussen so das die Pflanzen deutlich schneller wachsen und Ertrag bringen. Dadurch rechnet sich der notwendige Einsatz von Strom für die Beleuchtung und man kann in „grünen Fabriken“ mit relativ geringem Personaleinsatz hohe Erträge erzielen.
Das möchte ich hier aber nicht, mir geht es mehr darum die Zusammenhänge zu verstehen und zu analysieren ob ein Hydroponic Anbau auch im kleinen sinnvoll sein kann. Dazu habe ich nun einen kleinen Versuchsaufbau errichtet den ich in der nächsten Zeit noch mit diversen Sensoren und Steuerelementen ausbauen werden.

Grundlagen

Es gibt diverse Systeme nach dem man Hydroponic betreiben kann: „Hydroponic & IoT Projekt“ weiterlesen