Teil 2 ist im elektor MAG September/Oktober 2026 S. 104-114 erschienen.
Im zweiten Teil meines Beitrags geht es mit Walter ins Internet der Dinge. Nachdem im ersten Teil das kompakte IoT-Board mit 5G-Modem, GNSS-Empfänger und ESP32-S3 vorgestellt wurde, stehen nun praktische Datendienste im Mittelpunkt.
Walter ruft aktuelle Wetterdaten ab – wahlweise über Wi-Fi oder LTE-M –, überträgt Nachrichten per MQTT, visualisiert Messwerte in ThingSpeak und sendet Daten des Walter-Feels-Boards an einen Demoserver.
Die vollständigen und laufend aktualisierten Beispielprogramme stehen im Walter-Repository unter https://github.com/ckuehnel/Walter zur Verfügung.
Wer nach einer flexiblen IoT-Plattform sucht, die sich nicht auf einen einzigen Funkstandard festlegt, sollte sich das CrowPanel Advance HMI ansehen. Das Besondere an diesem Gerät ist nämlich nicht nur das brillante Touchdisplay oder der leistungsstarke ESP32-S3, sondern vor allem das modulare Funkkonzept.
Ein Display für alle Fälle
Das CrowPanel Advance HMI 3.5″ kombiniert einen ESP32-S3 mit einem 3,5-Zoll-IPS-Touchscreen im Format 480 × 320 Pixel. Das große Display bietet ausreichend Platz für komplexe Benutzeroberflächen, Statusanzeigen, Sensordaten oder Kartenansichten. Im Vergleich zu den oft verwendeten kleinen OLED-Displays wirkt die Bedienung deutlich komfortabler.
CrowPanel Advance HMI gibt es in den Grössen 10″, 7″, 5″, 4.3″, 3.5″ und 2.8″.
Doch das eigentliche Highlight befindet sich auf der Rückseite.
CrowPanel Advance HMI 3.5″ Rückseite
Funktmodule
Funkmodule nach Bedarf austauschen
Während viele Entwicklungsboards bereits auf einen bestimmten Funkstandard festgelegt sind, verfolgt Elecrow einen anderen Ansatz. Die Funkkommunikation erfolgt über austauschbare Module. Dadurch kann dieselbe Hardwareplattform für unterschiedliche Anwendungen genutzt werden.
Je nach Projekt lassen sich beispielsweise Module für folgende Technologien einsetzen: LoRa, Zigbee, Thread, Matter, WiFi HaLow und weitere zukünftige Funkstandards
Statt für jedes Projekt neue Hardware zu kaufen, genügt häufig ein Wechsel des Kommunikationsmoduls.
Meshtastic als praktisches Beispiel
Ein besonders interessantes Einsatzgebiet ist Meshtastic. Hier wird ein LoRa-Modul auf Basis des SX1262 eingesetzt. Nach dem Flashen der Meshtastic-Firmware verwandelt sich das CrowPanel in einen vollwertigen Mesh-Knoten.
Gerade bei Meshtastic zeigt sich der Vorteil des großen Displays:
Nachrichten sind komfortabel lesbar.
Node-Informationen können übersichtlich dargestellt werden.
Karten und Positionsdaten profitieren von der größeren Anzeigefläche.
Die Touchbedienung ermöglicht eine intuitive Nutzung direkt am Gerät.
Das CrowPanel wird damit zu einer Art mobilen Meshtastic-Terminal, ohne dass zusätzliche Smartphones oder Tablets zwingend erforderlich sind.
Mehr als nur Meshtastic
Interessant wird die Plattform vor allem dann, wenn sich die Anforderungen ändern.
Heute dient das CrowPanel vielleicht als Meshtastic-Knoten im LoRa-Netzwerk. Morgen könnte dasselbe Gerät durch Austausch des Funkmoduls Teil eines Zigbee-Smart-Home-Systems werden oder als Matter-Gateway fungieren.
Dadurch eignet sich das CrowPanel besonders für Maker, IoT-Entwickler, als Experimentierplattform und für Schulungs- und Lernumgebungen
Antenne im Praxistest
Beim Einsatz als Meshtastic-Node wird sich noch zeigen müssen, wie gut die mitgelieferte LoRa-Antenne performt. Das modulare Konzept überzeugt bereits jetzt, die tatsächliche Funkreichweite hängt jedoch maßgeblich von der Qualität der Antenne und den lokalen Gegebenheiten ab. Hier stehen noch ausführliche Feldtests aus.
Fazit
Das CrowPanel Advance 3.5″ ist weniger ein klassisches Meshtastic-Gerät als vielmehr eine vielseitige Kommunikationsplattform. Meshtastic dient dabei als anschauliches Beispiel dafür, wie flexibel sich das System einsetzen lässt.
Der eigentliche Mehrwert liegt in den austauschbaren Funkmodulen. Wer gerne mit verschiedenen Technologien experimentiert oder eine Hardwarebasis für unterschiedliche IoT-Projekte sucht, erhält mit dem CrowPanel eine ungewöhnlich flexible Lösung. Das große IPS-Touchdisplay und der leistungsstarke ESP32-S3 runden das Gesamtpaket ab und machen das Gerät zu weit mehr als nur einem weiteren LoRa-Node.
Das Notfunk Netzwerk (NFN) ist eine Gruppe von Funkamateuren, CB-Funkern, IT-Fachkräften sowie Feuerwehrmännern, die daran arbeiten, ein flächendeckendes Notfunknetzwerk (Meshtastic) in Zusammenarbeit von Liegenschaften und Grundstückseigentümern in der Schweiz aufzubauen.
Im Ernstfall kann die Kommunikation dezentral über dieses Netzwerk erfolgen – Für JEDERMANN.
Um eine landesweite Erreichbarkeit zu gewährleisten, sind selbst hergestellte und autark arbeitende Solar-Nodes an hohen Standorten unerlässlich.
Im Januar 2025 wurde mit dem Aufbau des Netzwerks in der Zentralschweiz begonnen.
Die Nodes des NFN sind mit den folgenden Bezeichnungen NFN-631#1-1 / Web-SDR.ch erkennbar. Es bedeuten: NFN = Notfunk Netzwerk, 631 = die ersten drei Zahlen der PLZ, # dient als Platzhalter, 1 – 1= Username – Device Nr von diesem User.
Somit ist zu sehen, dass im Gebiet von der PLZ 631x von User 1, der erste Node zu sehen ist.
Dass der Ausbau im Gange ist, zeigen die von mir in Altendorf SZ empfangenen Nodes aus dem NFN-Mesh.
NFN Nodes
Die derzeitige aktiven Client–Solar-Nodes sind unter https://meshtastic.web-sdr.ch/ gelistet. Außerdem sind auf dieser Website Bauvorschläge für eigene Nodes veröffentlicht.
Das 3. Modell der dort gelisteten Vorschläge wurde mir dankenswerterweise vom NFN zum Test zur Verfügung gestellt.
Bauraum für die Installation von Node, Sensoren und Batterie
Schon beim Auspacken zeigte sich, dass die Solarzelle bereits auf Glühlampenlicht reagierte, was eine ordentliche Effektivität versprechen sollte.
Für den Test günstig ist die anfängliche Pause des fast sommerlichen Wetters. Der Test beginnt an einem trüben Tag, praktisch ohne Sonne. Am 10.05.25 lässt sich erstmals die Sonne wieder sehen und es geht relativ ausgeglichen weiter. Die Grafik zeigt die Resultate des Tests vom 7.05. bis 19.05.2025.
Fazit:
Für eine autark arbeitende Solarnode ist der Stromverbrauch der Node selbst von absoluter Bedeutung. Folgerichtig kam in der NFN-Node ein nRF52840 basierendes RAK4631-Modul von RAKwireless zum Einsatz.
Ein Li-Ion Akku mit einer Kapazität von 10’000 mAh deckt die Phasen ohne ausreichend Sonnenlicht ab, was hier aber nicht ausgereizt wurde.
Das Solarpanel war überraschend effektiv und selbst bei nicht so sonnigen Tagen wurde die Batterie nachgeladen.
Die Verwendung der hier beschriebene Solarnode vom Notfunk Netzwerk im autarken Einsatz kann ich nach den Tests hier nur empfehlen. Die Daten zum Nachbau sind freigegeben, sodass diesem nichts entgegensteht.
Ich danke dem NFN für die Bereitstellung der Node, wodurch dieser Test erst möglich wurde.
Lust auf mehr? Wenn Du ein ähnliches Projekt starten möchtest oder Fragen zu Deinem Setup hast – ich unterstütze Dich gern als Consultant. Jetzt unverbindlich Kontakt aufnehmen »
Durch die Kontaktierung der beiden Boards über den B2B-Connector entsteht ein kompaktes Meshtastic-Modul.
XIAO ESP32-S3 & Wio-SX1262 Modul
Ein Meshtastic Experimentierumfeld zeichnet sich dadurch aus, dass es den eigentlichen Meshtastic Knoten um für die Anwendung wichtige externe Komponenten erweitert. Das XIAO Expansionsboard bietet neben Grove-Connectoren ein OLED-Display, wodurch die komplette Infrastruktur für Meshtastic Experimente verfügbar ist.
XIAO ESP32-S3 & Wio-SX1262 Modul im XIAO Expansionsboard
Die Einrichtung des Meshtastic-Knotens erfolgt wie gewohnt über den WebFlasher und anschliessende Konfiguration.
Ich habe den Meshtastic-Knoten über den I2C-Port mit einer M5Stack ENV II Unit erweitert. Durch die in dieser Unit verbauten Sensoren 8sh
SHT30 & BMP280) können Temperatur und relative Feuchte sowie barometrischer Druck gemessen werden. Auf dem OLED-Display werden die Daten der empfangenen Meshtastic-Knoten angezeigt.
In der verbundenen Android App stellen sich die übermittelten Telemetriedaten dann gemäss dem folgenden Screenshot dar.
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.
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.
ENV II Unit with Temperature Humidity Environment Sensor (SHT30+BMP280) ENV IV Unit with Temperature Humidity Air Pressure Sensor (SHT40+BMP280)
BME280
0x76, 0x77
Temperature, barometric pressure and humidity
Grove -Temp&Humi&Barometer Sensor (BME280)
BME68x
0x76, 0x77
Temperature, barometric pressure, humidity and air resistance
Grove – 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 sensor
ENV Pro Unit with Temperature, Humidity, Pressure and Gas Sensor (BME688)
MCP9808
0x18
Temperature
Grove – I2C High Accuracy Temperature Sensor – MCP9808
INA260
0x40, 0x41, 0x43
Current and Voltage
INA219
0x40, 0x41, 0x43
Current and Voltage
INA3221
0x42
3-channel Current and Voltage
LPS22
0x5D, 0x5C
Barometric pressure
SHTC3
0x70
Temperature and humidity
SHT31
0x44
Temperature and humidity
Grove – Temperature&Humidity Sensor (SHT31)
PMSA003I
0x12
Concentration units by size and particle counts by size
Heart Rate, Oxygen Saturation, and body temperature
Mini Heart Rate Unit (MAX30100) Pulse Oximeter
MLX90614
0x5A
Body temperature
Grove – Thermal Imaging Camera – MLX90641
NCIR 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.
Meshtastic ist eine Open-Source-Mesh-Netzwerk-Plattform, die in letzter Zeit an Popularität gewonnen hat. Ihre Beliebtheit basiert auf mehreren Schlüsselfaktoren:
Meshtastic ermöglicht die Kommunikation über lange Strecken, ohne auf eine bestehende Infrastruktur (Mobilfunk, WLAN oder Internet) angewiesen zu sein. Diese als Off-Grid-Kommunikation bezeichnete Technologie ist besonders attraktiv für Outdoor-Aktivitäten und Expeditionen, wo es oft keinen Mobilfunkempfang gibt, oder für Rettungsdienste, militärische Anwendungen, Vorbereitung auf Katastrophenfälle (Prepping) und in Regionen mit eingeschränkter Infrastruktur.
Meshtastic nutzt preisgünstige Hardware auf Basis von LoRa-Modulen, die wenig Energie verbrauchen, bei geeigneter Auslegung für den Batteriebetrieb geeignet sind und Entfernungen von oft mehreren Kilometern überbrücken können.
Meshtastic ist Open Source und bietet den Nutzern völlige Freiheit, das System an ihre spezifischen Bedürfnisse anzupassen. Entwickler können die Software modifizieren, eigene Anwendungen entwickeln oder neue Funktionen hinzufügen. Diese Offenheit fördert eine wachsende Community, die regelmäßig zu Updates und Verbesserungen beiträgt.
Meshtastic-Nutzer können Nachrichten ohne Überwachung durch Drittparteien senden. Der Datenschutz wird auf diese Weise gesichert, da es keine zentralen Server gibt, die den Datenverkehr kontrollieren oder aufzeichnen.
Meshtastic ist vergleichsweise einfach einzurichten und zu bedienen. Einfache Apps für Android, iOS und den Desktop ermöglichen die Konfiguration eines betreffenden Knotens, Nachrichten zu senden und die empfangenen Nachrichten zu visualisieren. Fortgeschrittene Nutzer können auch private Netze einrichten und Daten erfassen und austauschen.
Mesh-Netzwerke sind eine spannende Technologie, da sie Netzwerkknoten ermöglicht, miteinander zu kommunizieren, indem sie ihre Nachrichten über verschiedene Zwischenknoten weiterleiten. Das schafft ein robustes und selbstheilendes Kommunikationsnetzwerk, das gerade in schwierigen Umgebungen oder Notlagen einen erheblichen Vorteil bieten kann.
Ist Ihr Interesse geweckt?
Vom Rheinwerk-Verlag erscheint in Kürze das E-Book „Meshtastic – Funknetze mit LoRa“.
Mit diesem E-Book möchte ich Ihnen beim Aufbau und dem Betrieb eines Meshtastic-Netzwerks helfen und meine praktischen Erfahrungen einfließen lassen.
Hier ist neben Informationen zum ADC, Stromverbrauch, Batterielaufzeit und Antennen eine Übersicht aktuell verfügbarer Meshtastic Knoten mit Preisen und Links zum Anbieter gelistet.
Modbus continues to be a widely used communication protocol in industrial automation and control systems. RS-485 provides a robust and reliable physical layer for long-distance communication, and Modbus RTU is a popular protocol for exchanging data between devices from different manufacturers in various industrial applications.
Despite the emergence of newer protocols and technologies, Modbus RTU over RS-485 will continue to be widely used in the industry due to its simplicity, compatibility with existing systems, and broad support.
Various bridges connect a Modbus network to the IoT for further data processing and visualization, which is essential today. Modbus LoRaWAN bridges, offered by various users, can be used to make this connection.
Modbus ist nach wie vor ein weit verbreitetes Kommunikationsprotokoll in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen. RS-485 bietet eine robuste und zuverlässige physikalische Schicht für die Kommunikation über große Entfernungen, und Modbus RTU ist ein beliebtes Protokoll für den Austausch von Daten zwischen Geräten verschiedener Hersteller in verschiedenen industriellen Anwendungen.
Trotz des Aufkommens neuerer Protokolle und Technologien wird Modbus RTU über RS-485 aufgrund seiner Einfachheit, der Kompatibilität mit bestehenden Systemen und der breiten Unterstützung weiterhin in der Industrie weit verbreitet sein.
Verschiedene Bridges verbinden ein Modbus-Netzwerk mit dem IoT zur weiteren Datenverarbeitung und -visualisierung, was heute unerlässlich ist. Modbus LoRaWAN-Bridges, die von verschiedenen Anwendern angeboten werden, können für diese Verbindung genutzt werden.
In meinem Buch IoT Projects for Makers habe ich unter anderem eine Lösung vorgestellt, um Messwerte eines Modbus-Sensors per Pushover mit Hilfe von WisBlock-Modulen auf ein Mobiltelefon zu veröffentlichen.
The same technology can be used to transfer messages to a LoRaWAN network server. The WisBlock ecosystem helps with rapid prototyping.
Mit der gleichen Technologie können Sie Nachrichten an einen LoRaWAN-Netzwerkserver übertragen. Das WisBlock-Ökosystem hilft bei der schnellen Entwicklung von Prototypen
RAK7431
RAKwireless offers an industrial solution with the WisNode Bridges and in particular the RAK7431 WisNode Bridge Serial, an RS485 to LoRaWAN converter for industrial applications. The device transmits data from Modbus sensors over LoRaWAN for wireless transmission to and from end devices.
Using the LoRaWAN 1.0.3 protocol stack, the device supports LoRaWAN Class A, B and C, enabling cloud management of ModBus/RS-485 devices.
Eine industrielle Lösung bietet RAKwireless mit den WisNode Bridges und hier vor allem mit der RAK7431 WisNode Bridge Serial, einem RS485 to LoRaWAN converter für industrielle Anwendungen. Das Gerät übermittelt Daten von Modbus-Sensoren über LoRaWAN zur drahtlosen Übertragung von und zu Endgeräten.
Mit dem LoRaWAN 1.0.3 Protokollstack unterstützt das Gerät LoRaWAN Class A, B und C und ermöglicht so ein Cloud-Management von ModBus/RS-485-Geräten.
