Archiv für den Monat Dezember 2024

Meshtastic Knoten im Test: Solarzelle und IP67 Gehäuse

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In meinem Beitrag Meshtastic Knoten auf Reise hatte ich unter anderen ein WisBlock Meshtastic Starter Kit in einem Gehäuse mit Solarzelle (Unify Enclosure IP67 150x100x45mm with pre-mounted M8 5 Pin and RP-SMA antenna IP Rated connectors) für den autonomen Einsatz getestet.

Wieder zu Hause angekommen folgte später eine Periode mit häufigem Regen und das im Freien platzierte Gehäuse wurde geflutet, worauf der Meshtastic Client ausfiel. Die IP67 Spezifikation wurde nicht eingehalten und RAKwireless versprach an diesem Problem zu arbeiten. Ich war nicht der einzige, dem das passiert war.

Nach dem Aufschrauben des Gehäuses konnte ich erstmal das Wasser entfernen und es zeigten sich versengte Kabel vom 18650-Batteriehalter zum Stecker auf dem Baseboard.

Nach einer längeren Trocknungszeit habe ich den Batteriehalter ersetzt und nach dem Bestücken der 18650-Batterie meldete sich der Client sofort wieder. Alle anderen Komponenten haben also den Crash überstanden!

Es ist nun also eine gute Zeit, die Nachladung durch die Solarzelle zu testen. Im Sommer hat die Nachladung erwartungsgemäß funktioniert. Wie sich das jetzt unter weniger optimalen Bedingungen gestaltet, werden die nächsten Wochen zeigen.

Die folgenden Grafiken zeigen den Verlauf der Batteriespannung. Der Test wurde am 7.03.2025 mit einer Batterie mittleren Ladezustands begonnen.

Nachladung im März

Im Mai habe ich den Test wiederholt. Bei durchaus gemischtem Wetter wurden kurzfristige Ausfälle beim Sonnenschein (2 bis 3 Tage) gut kompensiert. Für richtige Dunkelflauten dürfte es kaum reichen.

Nachladung im Mai

2025-05-11/CK

Solarbetriebener Meshtastic Client

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Im Blockbeitrag Solarbetriebener LoRa-Knoten habe ich einen auf WisBlock-Komponenten (RAK4631) basierenden LoRaWAN-Knoten vorgestellt. Eine 5 W Solarzelle lädt bei genügend Sonnenlicht einen 18650-LiPo-Akku auf. Die Spannungsversorgung des LoRa-Knotens erfolgt durch die höhere der beiden Spannungen.

Der gleichen Hardware habe ich die Meshtastic Firmware aufgespielt und starte einen Versuch zum autonomen Betrieb dieser Konfiguration. Ein Meshtastic Client bietet insofern ungünstige Bedingungen, als er praktisch im Dauerbetrieb läuft und nicht einfach in einen Deep Sleep versetzt werden kann.

Der Test beginnt mit einem mittelmäßig aufgeladenen LiPo-Akku, dessen Entladung am ersten Tag durch reichlich zwei Stunden Sonnenschein wieder ausgeglichen wurde. Am zweiten Tag war die Sonnenscheindauer etwas länger, die Sonneneinstrahlung aber weniger intensiv, wodurch die Entladung nicht kompensiert wurde. Dieser Vorgang setzt sich bis zum Aussetzen der Kommunikation fort.

Die folgenden Screenshots des Ladezustands und die Tabelle zeigen die konkreten Werte.

Erste 48 h Testzyklus
Letzte 24 h Testzyklus
StatusDaumUhrzeitBatteriespannungLadezustand
Start Entladung15.12.202419:563.59 V36 %
Start Solarnachladung16.12.202411:163.40 V18 %
Ende Solarnachladung16.12.202413:563.63 V40 %
Start Solarnachladung17.12.202411:133.36 V14 %
Ende Solarnachladung 17.12.202415:203.54 V31 %
……………
Start Solarnachladung18.12.202413:553.32 V11 %
Ende Solarnachladung18.12.202414:083.23 V6 %
Ende der Kommunikation18.12.202415:443.05 V0 %

Aus dem Verhalten der Batterienachladung an zwei eher sonnigen Tagen im Dezember 2024 und den darauf folgenden weniger sonnigen Tagen zeigt sich, dass ein zuverlässiger Dauerbetrieb bei normalen Bedingungen kaum möglich sein dürfte.

In meinem Meshtastic eBook befasst sich ein Abschnitt mit Batterietypen und ein anderer mit der Optimierung der Solar-Spannungsversorgung. Für einen autonom zu betreibenden Meshtastic-Knoten sind das durchaus komplexe Themen.

Ein MPPT-Laderegler sollte eine deutliche Verbesserung des Ladevorgangs bringen. Auch die eingesetzte Batterietechnologie spielt eine Rolle für das Gesamtverhalten.

Inwieweit ein MPPT-Laderegler mit dem gleichen Solarpanel und einem Li-Po Akku hier bessere Resultate zulässt, werde ich untersuchen. Eine Vergrößerung des Solarpanels bleibt dann immer noch als Option.

Einen Waveshare Solar Power Manager (B), der einen Li-Po-Akku mit 10’000 mAh und Solarpanels mit 6 V ~ 24 V unterstützt, habe ich bestellt.

Waveshare Solar Power Manager (B)

2024-12-19/CK

Meshtastic Kit for Experimentation

1 Antwort

Die Seeed Studio XIAO-Serie ist eine Familie kompakter, leistungsstarker Mikrocontroller-Module (MCU), die speziell für platzsparende Projekte entwickelt wurden, die hohe Leistung und drahtlose Konnektivität erfordern.

Die Arduino-kompatible XIAO-Familie stellt Mikrocontroller-Module auf Basis verbreiteter Hardware wie Espressif ESP32-C3, ESP32-C6 & ESP32-S3, Renesas RA4M1, Raspberry Pi RP2350 & RP2040, Nordic nRF52840, Microchip SAMD21 und Silicon Labs MG MG24 zur Verfügung.

Der ESP32-S3 ist das erste Modul, das mit einem B2B-Connector (Board-zu-Board) ausgestattet ist und über diesen mit anderen Modulen erweitert werden kann.  Die folgende Abbildung zeigt eine Draufsicht auf das XIAO-ESP32-S3.

An der Unterkante des Moduls befinden sich der IPEX-Stecker für die WiFi-Antenne und daneben der 30-polige B2B-Connector.

The Seeed Studio XIAO series is a family of compact, high-performance microcontroller modules (MCU) designed explicitly for space-saving projects that require high performance, and wireless connectivity.

The Arduino-compatible XIAO family provides microcontroller modules based on popular hardware such as Espressif ESP32-C3, ESP32-C6 & ESP32-S3, Renesas RA4M1, Raspberry Pi RP2350 & RP2040, Nordic nRF52840, Microchip SAMD21, and Silicon Labs MG MG24.

The ESP32-S3 is the first module to be equipped with a B2B connector (board-to-board) and can be expanded with other modules via this connector. The following figure shows a top view of the XIAO-ESP32-S3.

The IPEX connector for the WiFi antenna is located on the bottom edge of the module, with the 30-pin B2B connector next to it.

XIAO ESP32-S3

Ein Wio-SX1262 Modul erweitert den ESP32-S3 zum Meshtastic Device und nutzt den B2B-Connector zur Verbindung der beiden Module. Die folgende Abbildung zeigt das über den B2B-Connector mit dem ESP32-S3 verbundene LoRa-Modul Wio-SX1262.

A Wio-SX1262 module expands the ESP32-S3 into a meshtastic device and uses the B2B connector to connect the two modules. The following figure shows the Wio-SX1262 LoRa module connected to the ESP32-S3 via the B2B connector.

Wio-SX1262 & ESP32-S3

Zum Experimentierumfeld braucht es aber weiterer Komponenten, die eine einfache Kontaktierung von Sensorik ermöglichen. Grove- und M5Stack-Sensoren weisen eine einheitliche (Grove-) Schnittstelle auf und sind deshalb ganz besonders geeignet.

Die aktuell von Meshtastic unterstützen Sensoren sind in der folgenden Tabelle gelistet. In den Spalten Grove und M5Stack sind die dazu passenden Grove- resp. M5Stack-Sensoren ergänzt. Die Detailinfomationen finden Sie auf den Herstellerseiten über die angegebenen Links.

However, the experimental environment requires additional components that enable the simple contacting of sensors. Grove and M5Stack sensors have a standardized (Grove) interface and are particularly suitable.

The sensors currently supported by Meshtastic are listed in the following table. The corresponding Grove and M5Stack sensors are added in the Grove and M5Stack columns. You can find detailed information on the manufacturer’s website via the links provided.

SensorI2C AddressData PointsGrove
seeedstudio.com		M5Stack
m5stack.com
BMP0850x76, 0x77Temperature and barometric pressure  
BMP1800x76, 0x77Temperature and barometric pressureGrove – Barometer Sensor（BMP180) 
BMP2800x76, 0x77Temperature and barometric pressureGrove – Temperature and Barometer Sensor (BMP280)ENV II Unit with Temperature Humidity Environment Sensor (SHT30+BMP280) ENV IV Unit with Temperature Humidity Air Pressure Sensor (SHT40+BMP280)
BME2800x76, 0x77Temperature, barometric pressure and humidityGrove -Temp&Humi&Barometer Sensor (BME280) 
BME68x0x76, 0x77Temperature, barometric pressure, humidity and air resistanceGrove – Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor for Arduino – BME680 Grove – Air Quality Sensor(BME688) with built-in AI, High-Performance 4-in-1, Gas, Humidity, Pressure and Temperature sensorENV Pro Unit with Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor (BME688)
MCP98080x18TemperatureGrove – I2C High Accuracy Temperature Sensor – MCP9808 
INA2600x40, 0x41, 0x43Current and Voltage  
INA2190x40, 0x41, 0x43Current and Voltage  
INA32210x423-channel Current and Voltage  
LPS220x5D, 0x5CBarometric pressure  
SHTC30x70Temperature and humidity  
SHT310x44Temperature and humidityGrove – Temperature&Humidity Sensor (SHT31) 
PMSA003I0x12Concentration units by size and particle counts by size  
DFROBOT_LARK0x42Temperature, barometric pressure, humidity, wind direction, wind speed  
MAX301020x57Heart Rate, Oxygen Saturation, and body temperature Mini Heart Rate Unit (MAX30100) Pulse Oximeter
MLX906140x5ABody temperatureGrove – Thermal Imaging Camera – MLX90641NCIR 2 Thermometer Unit (MLX90614)   NCIR Non-Contact Infrared Thermometer Sensor Unit (MLX90614)

Die XIAO-Familie bietet für die einfache Erweiterung mit den genannten Senoren über den I2C-Bus das XIAO-Expansionboard an.

Es stehen aber auch ein UART- und ein IO-Interface (A0, D0) zur Verfügung.

The XIAO family offers the XIAO expansion board for simple expansion with the above sensors via the I2C bus .

However, a UART and an IO interface (A0, D0) are also available.

XIAO Expansion Board

Das UART-Interface kann für den Anschluss eines GPS-Moduls, wie beispielsweise der in der folgenden Abbildung gezeigten M5Stack GPS Unit, verwendet werden.

You can use the UART interface to connect a GPS module, such as the M5Stack GPS Unit shown in the following figure.

Zusätzlich weist das Board noch ein OLED-Display und einen Batterieanschluss auf. Die Batterie kann über USB geladen werden. Ein Solaranschluss steht nicht zur Verfügung.

Ich habe die beiden Boards für das Meshtastic Device bei Seeedstudio (https://www.seeedstudio.com/Wio-SX1262-with-XIAO-ESP32S3-p-5982.html) bestellt und werde nach dem Eintreffen der Hardware das Kit zusammenstellen und die Inbetriebnahme hier dokumentieren.

The board also has an OLED display and a battery connection. You can charge the battery via USB. A solar connection is not available.


I have ordered the two boards for the Meshtastic Device from Seeedstudio (https://www.seeedstudio.com/Wio-SX1262-with-XIAO-ESP32S3-p-5982.html) and will assemble the kit once the hardware arrives and document the commissioning here.

2024-12-14/CK