Archiv der Kategorie: Visualisierung

Modbus Sensors Connected to IoT

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 my book IoT Projects for Makers, I introduced among others a solution for publishing measuring values of a Modbus sensor by Pushover to a mobile phone by use of WisBlock modules.

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.


2024-05-19/CK

SensorHub Weather Data on Meteologix

I have been using Kachelmannwetter’s information and following their weather forecast on YouTube for a long time.

Kachelmannwetter provides extensive weather and environmental data, as well as webcam recordings. Interested parties can also contribute weather data to complete the range of data on offer.

I have taken up the invitation and, as a new Citizen Scientist, I am now also making my SensorHub data available on the Meteologix platform.

The images below display the professional and amateur weather stations in my area. Additionally, the graph depicts the ambient temperature measured at a height of 2 meters over a 72-hour period.

Schon lange nutze ich die Informationen von Kachelmannwetter und verfolge die Wettervorhersage auf Youtube.

Neben der Bereitstellung umfangreicher Wetter- und Umweltdaten sowie Webcam-Aufnahmen können Interessenten Wetterdaten beisteuern und so das Angebot an Daten komplettieren.

Ich habe die Aufforderung aufgegriffen und stelle als neuer Citizen Scientist nun meine SensorHub Daten auch auf der Meteologix Plattform bereit.

In den folgenden Bildern sind die Profi- und Amateur-Wetterstationen meiner Gegend gezeigt. Abschließend ist der 72 h Verlauf der Umgebungstemperatur gemessen in 2 m Höhe gezeigt.

Profi Weather Stations
Amateur Weather Stations
SensorHub 72 h Weather Data

The program Oxocard_MQTT_Client_Weather_Portals uses an Oxocard Connect to retrieve the data from the TTN LNS and prepare it for upload.

The program covers both Meteologix and Weathercloud.

Das Programm Oxocard_MQTT_Client_Weather_Portals nutzt einen Oxocard Connect, um Daten vom TTN LNS abzurufen und für den Upload vorzubereiten.

Das Programm deckt sowohl Meteologix als auch Weathercloud ab.


Die Screenshots wurden mit freundlicher Genehmigung von der Website kachelmannwetter.com übernommen.


2024-02-15/CK

SensorHub IoT Applications

RAKwireless‘ SensorHub is a modular ecosystem consisting of the main body and multiple pre-configured sensor probes. With pluggable, interchangeable probes and the option to add third-party sensors to the system, the Sensor Hub is a suitable and versatile solution platform for various IoT applications where environmental monitoring is needed outdoors.

The SensorHub can work battery-powered by non-rechargeable or solar-powered batteries or with an external power supply, depending on the application and deployment location.

For data transmission into Low-Power Wide-Area Network (LPWAN), LoRaWAN is available. Alternatively, NB-IoT can be used.

As a typical low-code system, it requires configuration with the WisToolBox app from a cell phone. WisToolBox also enables access to the measured values of all connected sensors, as the following screenshots show.

The eBook SensorHub IoT Applications will be available from Amazon from November 15, 2023. Pre-orders are already possible.

This eBook introduces the SensorHub system and its usage in industrial-grade IoT applications using LoRaWAN for communication.

The first image shows a SensorHub with a connected SensorProbe equipped with WisBlock sensors. This application is suitable for powering by batteries, too.

The second image shows a SensorHub Measuring Station built by RK900-09 Weather Station, RK520-02 Soil Moisture Sensor, and RAK9154 Solar Battery. These components build an autonomous working measuring station. The measuring station was installed to test the acquisition of the measuring values via the connected sensors on the one hand and its behavior regarding solar-buffered battery operation in the darker season on the other hand.

You can access the live data at https://app.datacake.de/dashboard/d/8f0da5ea-e1f5-4da8-b951-7c19c98e0de2 and the loading situation of the solar-buffered battery at https://app.datacake.de/dashboard/d/19f2e113-74b9-4950-81be-28f9df871ae0.

This new eBook shows how to create professional IoT applications with the RAKwireless SensorHub system.

I will publish additions and further applications here in this blog.

Your queries are welcome.


2023-11-08/CK

RAKwireless IoT Applications

IoT applications usually require interdisciplinary collaboration between different disciplines during development and implementation.

With WisBlock, RAKwireless created a system accompanying the entire development path to the finished device using industrial-grade yet cost-effective components. Additionally, it offers the possibility to integrate components of prototyping systems from third-party providers into WisBlock.

With these systems, you can solve various tasks. Still, many steps are necessary to get a finished device, e.g., autonomy usable as a sensor node in harsh environments, which can be tedious.

True to the philosophy „IoT Made Easy,“ RAKwireless has ensured with WisBlock that this new solution is as simple as Click – Code – Connect!

I described the WisBlock ecosystem in an eBook titled „IoT-Projects for Makers: with WisBlock from RAKwireless • just Click, Code & Connect • to the finished device.“  

You can order this eBook at Amazon https://www.amazon.com/dp/B0C8VCF4DF.

Continuing this design philosophy, based on WisBlock, RAKwireless developed the RAK2560 WisNode SensorHub.

RAKwireless SensorHub is a modular ecosystem consisting of the main body and multiple pre-configured sensor probes. With pluggable, interchangeable probes and the option to add third-party sensors to the system, the Sensor Hub is a suitable and versatile solution platform for various IoT applications where environmental monitoring is needed outdoors.

The SensorHub can work battery-powered by non-rechargeable or solar-powered batteries or with an external power supply, depending on the application and deployment location.

For data transmission into Low-Power Wide-Area Network (LPWAN), LoRaWAN is available. Alternatively, NB-IoT can be used.

As a typical low-code system, it essentially requires configuration with the WisToolBox app from a cell phone.

I am currently working on applications of SensorHub in IoT using the example of measuring environmental data.

An eBook titled
„SensorHub IoT Applications:
• with WisNode SensorHub from RAKwireless
• just configure & connect
• to the finished application.“
is in preparation.

The planned release date is 11/15/2023, and pre-orders are available on Amazon.

You can order this eBook at Amazon https://www.amazon.com/dp/B0CKFNQX4D.


2023-10-05/CK

RK900-09 Weather Station on SensorHub

The Sensor Hub equipped with a Sensor Probe containing Temperature and Humidity Sensor RAK1901 and Pressure Sensor RAK1902 was used to measure environmental data (Link).

RAKwireless offers the RK900-09 Weather Station more precise equipment for measuring weather conditions.

MEMS sensors measure temperature, humidity, barometric pressure, and ultrasonic sensors wind speed and direction. You will find the technical data on the manufacturer’s website.

The SensorProbeIO associated with the RK900-09 connects the RS-485 output of the RK900-09 to the SensorHub interface.

The payload decoder provided by RAKwireless needed minor adaptations and is available on GitHub.

For visualization, I use Datacake again and get the following data output of this Weather Station.

Datacake Dashboard

Use this QR code or public link to get the actual weather data measured by RK900-09 Weather Station connected to SensorHub.


2023-09-26/CK

Träck – Leistungsstarker LoRaWAN-Tracker zur Überwachung Ihrer Geräte und Waren

Tracker erfassen physikalische Größen, ordnen diesen einen Zeitbezug zu und stellen die Ergebnisse einem übergeordneten Prozess zur Auswertung und Ableitung von Entscheidungen zur Verfügung. Bekannt sind sicher Fitness- und GPS-Tracker sowie Tracker zur Erfassung von Umweltdaten (Environmental Data).

Die erfassten Ergebnisse können auf vielfältige Weise weitergegeben werden. Im Vordergrund stehen aber drahtlose Übertragungstechniken, wie LoRaWAN, BLE, LTE, LTE-M, NB-IoT u.a.

Tracker sind eine faszinierende Anwendung im IoT, die eine Vielzahl von Branchen revolutionieren können. Im industriellen Umfeld sind vor allem die folgenden Tracker sowie IoT-Plattformen zu finden:

  • GPS-Tracker ermöglichen eine standortgenaue Verfolgung von Objekten, Fahrzeugen oder Personen in Echtzeit. Unternehmen können mit GPS-Trackern den gesamten Lieferprozess optimieren, indem sie Frachtbewegungen überwachen, Routen effizienter gestalten und Lieferungen termingerecht verfolgen. Das Ergebnis ist eine gesteigerte Effizienz, Kosteneinsparungen und eine verbesserte Kundenerfahrung.
    Darüber hinaus spielt die GPS-Technologie eine entscheidende Rolle bei der Sicherheit von Mitarbeitern, Fahrzeugen und wertvollen Gütern.
  • Environmental-Tracker dienen der Gewährleistung der Produktqualität und Sicherheit in der Lieferkette, insbesondere in Branchen wie Lebensmittel, Pharmazie und Biotechnologie.
    Diese Tracker überwachen in der Regel neben der Temperatur auch die relative Luftfeuchtigkeit oder den barometrischen Druck der Umgebung von empfindlichen Gütern während Transport- oder Lagerung. Abweichungen von den festgelegten Bereichen der Umgebungsbedingungen können sofort erkannt und behoben werden, um Verderb, Verlust oder den Verfall von Produkten zu verhindern.
    Mit diesen Trackern können Unternehmen auch die Einhaltung strenger Vorschriften und Normen nachweisen. Dies ist insbesondere in stark regulierten Industrien von entscheidender Bedeutung, da Nichteinhaltung zu rechtlichen Konsequenzen, Reputationsverlusten und finanziellen Strafen führen kann.
  • IoT-Plattformen dienen der Datenanalyse und daraus abgeleiteten Entscheidungen. Die reine Erfassung von GPS- und Umweltdaten ist nur der Anfang. Der eigentliche Mehrwert liegt in der Fähigkeit, diese Daten zu analysieren und in wertvolle Erkenntnisse und abgeleitete Entscheidungen umzuwandeln. IoT-Plattformen spielen hier eine zentrale Rolle. Sie ermöglichen die Verarbeitung großer Datenmengen in Echtzeit, die Erstellung benutzerdefinierter Berichte und die Identifizierung von Mustern und Trends.
    Durch die Integration von GPS- und Umweltdaten in eine umfassende IoT-Plattform können Unternehmen datengesteuerte Entscheidungen treffen, ihre Prozesse kontinuierlich verbessern und einen Wettbewerbsvorteil erlangen.

Um einen Überblick über die angebotenen Tracker zu erhalten, können Sie eine Suche im Internet starten und werden durch die angebotene Produktvielfalt überwältigt werden. Es gilt also auch hier, im Vorhinein Klarheit über die Anforderungen wie zu erfassende Messwerte und das Speicher- bzw. Übertragungsverhalten für die Daten zu klären.

Wenn Sie Bewegungs- und Umweltdaten mit einem Tracker erfassen und über LoRaWAN übertragen wollen, dann finden Sie mit dem „Träck“ der Fa. SenseING aus Karlsruhe/The Länd eine interessante und kompakte Lösung.

Der Träck ist mit einer integrierten Sensorik zur Erfassung von Bewegungs- und Klimadaten ausgestattet und ist als Temperatur-Registriergerät nach EN12830 geeignet. Als LoRaWAN Class A Device erreicht der Träck mehr als 1.500 m Reichweite im Freien.

Somit kann der Träck zur Temperaturüberwachung bei Transporten, in Lagern und Gebäuden, in Kühlhäusern oder Kühlschränken eingesetzt werden.

Durch die Erfassung von Bewegungsdaten kann der Träck auch als Geräte-Tracker eingesetzt werden und beispielsweise deren Auslastung erfassen.

Von senseING, den Entwicklern des Träck und anderer IoT-Lösungen, wurden mir einige Träcks zu Testzwecken zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse möchte ich hier präsentieren.

Im folgenden Bild ist die Testumgebung skizziert. Ich habe fünf Träcks im TTS (CE) LNS registriert. Träck 400 ist draußen angeordnet und misst die aktuellen Werte von Temperatur und rel. Luftfeuchte, während die anderen vier (noch) an meinem Arbeitsplatz in unmittelbarer Nähe zueinander positioniert sind und die Bedingungen im Innenraum erfassen.

Träck Testumgebung

Die TTS (CE) Console zeigt die Messages der fünf Träcks, deren Messwerte jeweils nach 10 Minuten aktualisiert werden.

TTS (CE) Console

Zur Visualisierung der Messdaten habe ich diese zu Datacake transferiert und zeige diese als jeweiligen Momentanwert an. Träck 400 misst die Außenbedingungen, während die vier anderen Träcks (im Rahmen der technischen Daten) praktisch nahezu identische Daten zeigen. Zusätzlich zeige ich die jeweilige Batteriespannung an, was bei batteriebetriebenen Geräten unbedingt erfolgen sollte, um vor Überraschungen gefeit zu sein.

Träck Vergleichsmessung

Da die statische Messung nur zu Vergleichszwecken Aussagen liefert, können die Daten in Datacake auch als Verlaufsdaten dargestellt werden. Im folgenden Screenshot ist das für die Werte des Außensensors erfolgt und verdeutlicht die Pause des Sommers an diesem Tag.

Träck 400 Außenmessung

Auf die Registrierung der Träcks bei TTS (CE) und die Visualisierung der Daten bei Datacake möchte ich an dieser Stelle nicht vertieft eingehen. Ich habe diese Thematik in den folgenden Büchern ausführlich beschrieben:

  • Develop and Operate Your LoRaWAN IoT Nodes
    Ready-to-use devices and self-built Arduino nodes in the „The Things Network“
    Elektor Verlag, April 2022
  • LoRaWAN-Knoten im IoT
    Fertige und selbst aufgebaute Arduino-Knoten im TTN
    Elektor Verlag, November 2021

2023-08-08/CK

IoT Projects for Makers – Update

The title „IoT Projects for Makers“ was published at the end of June, and the first update follows.

Link: https://www.amazon.de/dp/B0C8VCF4DF

Via Aliexpress, I found a Modbus sensor (and many comparable devices) for temperature and humidity measurement at low prices. Modbus RTU via RS-485 is still a common interface in industrial applications. This sensor uses a Sensirion SHTC3 sensor, which allows precise results.

This industrial sensor for temperature and humidity with Modbus RTU via RS-485 has been added to the sensors considered so far.

WiFi is utilized to connect to a router that provides Internet access.

The message containing the measuring results is sent to the Pushover server, which forwards it to the corresponding end devices, an Android mobile phone here.

In the application here, a message with measured values is sent every 15 minutes. This is first an arbitrary assumption and can also be state-based.


2023-07-19/CK

IoT-Projects for Makers with WisBlock from RAKwireless

The English version will be available from amazon.com on June 30, 2023. I hope that the readers will have as much fun working with the WisBlock modules as I had written this eBook.

The German version is already available as an eBook from amazon.de, and the printed version will follow in the next few days.


2023-06-28/CK

IoT-Projekte für Maker mit WisBlock von RAKwireless

eBook deutsche Ausgabe
eBook englische Ausgabe

WisBlock ist eine modulare Open-Source-IoT-Entwicklungsplattform, die von RAKwireless entwickelt wurde.
Sie wurde entwickelt, um eine schnelle und einfache Möglichkeit zur Entwicklung von IoT-Produkten zu bieten, und kann zur Erstellung verschiedener Arten von IoT-Produkten wie Smart Home, Industrie- und medizinische Geräte verwendet werden.
WisBlock Core sind Mikrocontroller-Module mit integrierter WiFi-, BLE-, LoRaWAN- bzw. NFC-Konnektivität und bieten verschiedenen I/O-Optionen.
WisBlock Base ist das Basisboard für Block Core und die WisBlock Module.
Die Module können miteinander verbunden werden, um ein komplettes IoT-System zu erstellen.

WisBlock is a modular open-source IoT development platform developed by RAKwireless.
It is designed to provide a fast and easy way to develop IoT products and can be used to create various types of IoT products such as smart home, industrial and medical devices.
WisBlock Core are microcontroller modules with integrated WiFi, BLE, LoRaWAN, or NFC connectivity and offer various I/O options.
WisBlock Base is the baseboard for WisBlock Core and the WisBlock modules.
The modules can be connected together to create a complete IoT system.

IoT-Projekte für Maker ist ein eBook mit dem Sie Wisblock von RAKwireless an Hand praktischer Anwendungen kennenlernen können.

Das eBook ist so angelegt, dass es bei neuen Anforderungen oder neuen Komponenten im WisBlock System erweitert wird.

Haben Sie sich für den Kauf dieses eBook entschieden, dann erhalten Sie die Updates nach Registrierung kostenlos. Die in der Arduino IDE erstellten Anwendungsbeispiele finden Sie auf GitHub.

IoT Projects for Makers is an eBook with which you can learn Wisblock from RAKwireless using practical applications.

The eBook is designed to expand as new requirements or components are added to the WisBlock system.

If you have decided to purchase this eBook, you will receive free updates after registration. The application examples created in the Arduino IDE can be found on GitHub.

M5Stack Prototyping Platform

Im Blogbeitrag Rapid Prototyping mit M5Stack hatte ich die M5Stack Family als interessante Prototyping Platform vorgestellt.

Dieser Beitrag zeigt an Hand einer einfachen Wetterstation als Beispiel einer nahezu beliebigen IoT-Anwendung, wie mit M5Stack Komponenten schnell ein ansehnlicher Prototyp erstellt werden kann

Mit einem M5Stack Basic Core und einer ENV Unit zur Erfassung von Temperatur, rel. Luftfeuchte und Luftdruck sowie einem SIM800L Module zum Versenden der Daten über GPRS hat man schnell eine abgesetzte Wetterstation aufgebaut, die auch ohne WLAN Zugang autonom funktionieren kann.

Der M5Stack Core besitzt in seinem Unterteil nur einen 150 mAh. Will man die Akkuleistung, beispielsweise zur Pufferung, erhöhen, dann kann ein M5GO/FIRE Battery Bottom Charging Base als Unterteil eingesetzt werden.

M5Stack Basic Core

Die ENV Unit ist ein Umgebungssensor, der zur Messung von Temperatur, relativer Luftfeuchtigkeit und Luftdruck verwendet werden kann. Intern werden die Sensoren DHT12 und BMP280 verwendet.

Der DHT12 ist eine Weiterentwicklung des bekannten DHT11 Sensors, der nun präziser und mit einer I2C-Schnittstelle ausgestattet ist. Der BMP280 ist ein barometrischer Drucksensor, der speziell für mobile Anwendungen entwickelt wurde.

Kontaktiert wird die ENV Unit über den an der linken Seite des M5Stack Basic Core angeordneten Grove-PortA (i2C).

ENV Unit with Temperature Humidity Pressure Sensor (DHT12+BMP280)

SIM800L ist ein Mobiltelefonmodul auf Basis des SIM800L GSM / GPRS-Modul von SIMCOM,

GSM Module SIM800L with MIC & Headphone Jack

Mit diesen drei Komponenten wird die Wetterstation aufgebaut. Die Kosten der ansprechenden Anordnung belaufen sich dabei auf:

KomponentePreis
M5Stack Basic Core$ 27.95
ENV Unit$ 3.39
GSM Module SIM800L with MIC & Headphone Jack $ 9.95
Summe$ 41.29

Die folgenden Bilder zeigen den Ablauf vom Programmstart bis zum Abschluss der Übertragung des Temperaturmesswertes, der hier für die Evaluierung ausreichend erschient.

Initialisierung nach Programmstart
Messwerte erfasst – Versenden zum Thingspeak Server
Messwerte versendet

Der Quelltext für das Programm M5Stack_DHT12_Thingspeak ist auf Github unter https://github.com/ckuehnel/M5Stack/tree/master/M5Stack/M5Stack_DHT12_Thingspeak abgelegt. Anpassungen auf weitere Parameter und andere Displayausgaben können nach dem Download leicht vorgenommen werden. Programmiert wurde mit der Arduino IDE v1.8.9.

Das Ergebnis der abendlichen Abkühlung ist im folgenden Bild zu sehen.

Temperaturverlauf 6.08.2019 abends

Ein Wort noch zur Stromversorgung. Der SIM800L ist bekannt dafür, dass er in Spitzen bis zu 2 A Stromaufnahme verzeichnet. Die Spannungsversorgung kann beim M5Stack aber vernünftig nur über den USB-Anschluss erfolgen. Dadurch ist der zur Verfügung stehende Strom limitiert.

Ich habe einen D-Link DUB-H4 USB-Hub verwendet, der vier Downstream-USB-Anschlüsse Typ A (Buchse) inklusive Schnellladeanschluss besitzt und durch ein externes Netzteil gespeist wird.

Der fürs iPad u.a. stromhungrige Verbraucher gedachte Schnellladeanschluss dient hier zur Stromversorgung und die sporadischen Brown Out-Resets des ESP32 sind Vergangenheit.