Solarbetriebener Meshcore Repeater
Nachdem wir am MGF an unserer Amateurfunkschulstation bereits einen Meshcore Repeater betreiben wollten wir die besondere Lage unseres Gymnasiums hoch über den Dächern Kulmbachs für einen weiteren Repeater ausnutzen. Von unserem Schulgarten aus hinter der großen Turnhalle hat man nicht nur einen fantastischen Blick über Kulmbach sondern kann von dort aus auch große Teile des Stadtkerns funktechnisch gut ausleuchten.
Die Herausforderung bestand nun darin ein autarkes System auszusetzen. Da der Garten einigermaßen vom Sonnenlicht verwöhnt wird fiel die Entscheidung auf einen batteriegepufferten solarbetriebenen Repeater.
Die Recherche im Internet ergab, dass die von uns bislang verwendeten Heltec ESP32 Boards viel zu stromhungrig sind, als dass damit mit kleinem Akku und kleinem Solarpanel nennenswerte Laufzeiten zu erzielen gewesen wären. Vielversprechend hingegen schien das Board XIAO nRF52840 im kit mit einem Wio-SX1262 von Seeed Studio.
Diese Boards benötigen im Betrieb nur wenig Energie und haben sogar ein Akkulademanagement für Lithium-Ionen-Akkus integriert. Damit gelangen erste Kommunikationstests in einem wasserdichten Portabelaufbau.
Da der maximale Ladestrom durch das integrierte Lademodul aber auf 50mA beschränkt ist dauert ein Ladevorgang entsprechend lang und ist für den geplanten Außeneinsatz nicht praktikabel. So wurde der Aufbau im nächsten Schritt um ein einfaches Li-Ionen Akku Ladeboard erweitert. Die Erzeugung der Energie geschieht durch ein einfaches 6V-Solarpanel, wie von Vivian Van Zyl vorgeschlagen.
Als Antenne kommt eine chinesische 868 MHz Lora Antenne einer großen chinesischen Anbieterplattform von Ziisor zum Einsatz. Wir hatten Glück und die Vermessung der Resonanzfrequenz der Antenne zeigte das gewünschte Ergebnis. Ein vorhersagbareres Ergebnis erhielten wir mit einer Antenne von Alfa in einem anderen Projekt.
Der letzte Schritt zum Aufbau unseres Repeaters war der Einbau in ein wettertaugliches Gehäuse. Hierzu stand uns aus einem früheren Projekt noch ein zugegebenermaßen zu großes wasserdichtes Gehäuse zur Verfügung. Um die Komponenten im Gehäuse verlässlich zu befestigen entschieden wir uns für den 3D-Druck eines Lochplatte, an die die Leiterplatten mit Hilfe von Kabelbildern fixiert werden. Die seitlich angebrachten Führungen sind so hoch, dass der verschraubte Deckel die Lochplatte sicher am Boden des Gehäuses hält.
Zu guter Letzt wurde das Solarpanel noch am Gehäusedeckel verschraubt. Um Wassereintritt möglichst zu begrenzen und um dem Gehäuse etwas Schatten zu spenden wurde das Solarpanel vor dem Gehäuse befestigt und die Schraubenbohrungen mit Silikon abgedichtet. Zudem zeigt die Antenne nach unten um auf dem Gehäuse stehendem Wasser keine Bohrungsöffnung zu bieten.
Der Repeater liegt aktuell noch in der Physiksammlung am Fenster um ein Gefühl dafür zu bekommen wie sich die Energieversorgung gestaltet. Er soll demnächst aber an seinem vorgesehenen Platz installiert werden.
Dort bin ich auch der MINT-Beauftragte, hob unsere Robotik-AG aus der Taufe, betreue das MGF-Lab, bin Fachschaftsleiter Physik und Sammlungsleiter sowie der Strahlenschutzbeauftragte, betreibe die Amateurfunk-Schulstation DK0MGF und führe eine Junior-Ingenieur-Akademie der Deutsche Telekom Stiftung.
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