Nachdem der CaLoRa-Node (siehe CaLora-Node) gezeigt hat, dass er mehrere Monate mit einer 3V Fotobatterie im Outdoor-Einsatz betrieben werden kann, wollte ich heute mal ausprobieren, wie gut die „Netzabdeckung“ in und um Calw ist.
Und sie ist in der Tat ziemlich gut.

C-Hack betreibt drei Gateways:

Stammheim

C-Turm

In der Nähe der Calwer Feuerwehr

Und seit kurzem betreibt auch die Stadt Calw ein Gateway, das im „Langen“ untergebracht ist.

Die Karte zeigt meine 38km Radtour. Da mein Node keine GPS hat (wäre aber möglich) habe ich einen GPS Tracker auf dem Handy mitlaufen lassen, der die Position und den jeweiligen Zeitpunkt aufzeichnet und in einer GPX Datei abspeichert (XML Format).
Der Node sendet einmal pro Minute ins TheThingsNetwork, wo er auch jeweils einen Zeitstempel erzeugt. Das kann man als JSON-File exportieren.
Mit einem Python-Skript habe ich die Sendezeitpunkte mit den Zeitpunkten im GPX File verknüpft und so jedem Senden einen Ort zuweisen können. Diese Orte habe ich als Wegpunkte in das GPX File zurückgeschrieben. Python deshalb, weil man Libraries hat, mit denen man sehr einfach JSON und XML parsen kann.
Man sieht, dass unser C-Turm weit über das Nagoldtal hinaus reicht. Lediglich unten 200m tiefer an der Nagold haben wir (noch) ein Funkloch. Calw ist komplett abgedeckt.

Am Lüftungsgitter im C-Turm ist jetzt ein Geigerzähler installiert.

Das Messgerät liefert die Messdaten in das weltweite Messnetz uRADmonitor. Die gemessene natürliche Gamma-Hintergrundstrahlung an C-Turm liegt bei etwa 0,2µS/h.Das staatliche Ortdosis-Messnetz misst an der Messstelle Heumaden ca 0,1uS/h. Unser Messgerät einfacher Bauart ist nicht kalibriert. Es steht auch nicht völlig frei auf dem Feld sondern in der Nähe von Mauerwerk das unter Umständen die Messwerte nach oben hin verfälscht.

Aktuelle Werte kann man sich auf unserer C-Turm-Webseite ansehen. Der angegebene Wert CPM entspricht der Anzahl Zählimpulsen pro Minute. Vom Netzwerk uRADMonitor wird der Messwert in die Einheit Sievert umgerechnet.

Am Samstag wurde das Erdbebenmessgerät im C-Turm aufgestellt.

Bereits am Dienstagmorgen konnte das Erdbeben in Jungingen aufgezeichnet werden

Das Beben war durch seine Nähe so kräftig, dass es auch ohne Datenfilterung auf der Registrierung erkennbar ist. Die Welle traf gegen 23:26 Uhr Weltzeit ein.

Die Erdbebendaten sind verfügbar unter: https://c-turm.c-hack.de/raspberryshake/.

Seit heute läuft ein weiteres LoRa Gateway von C-Hack. Mehr zu LoRA findet ihr hier: C-Hack Projektseite LoRaWAN.
Obwohl LoRaWAN nur mit sehr kleiner Leistung sendet, so dass auch batteriebetriebene Sensoren sehr lange online bleiben können, hat unser Gateway eine Reichweite von ca. 15km.
Damit sollte der ganze Bereich von Stammheim, Kimmichwiesen, Stammheimer Feld, Heumaden, Wimberg, Alzenberg, Altburg und vielleicht auch Sommenhardt abgedeckt sein. Für die Kernstadt unten im Tal werden wir noch ein weiteres Gateway brauchen.

Wie man einen eigenen Sensor in Betrieb nimmt und mittels „TheThingsNetwork“ vom heimischen Computer die Messwerte empfängt ist hier beschrieben: https://www.thethingsnetwork.org/

Das Jugendforschungszentrum / C-Hack besitzt seit neustem eine Erdbebenstation. Sie trägt die Internationale Kennung AM.R4B88.00.EHZ und ist Teil des Netzwerkes raspberryshake.org.

Obwohl die Station noch nicht an ihrem endgültigen Standort im C-Turm steht, hat sie bereits zwei Erdbeben registriert:

Am 25. Oktober gab es in der Schweiz ein spürbares Erdbeben, dass keine Schäden anrichtete. Unsere Station hat das Beben aufgezeichnet. Das nachfolgende Seismogramm wurde nachträglich erzeugt. Die Markierungen zeigen die erwarteten Eintreffzeiten der P-Welle (Kompressionswelle ähnlich Schallwellen), der S-Welle (Scherwelle) sowie der Oberflächenwelle (die starken Ausschläge etwas später) an.

Man erkennt, das genau zum berechneten Zeitpunkt unsere Erdbebenstation die Wellen aufgezeichnet hat.

Das zweite Erdbeben war ein starkes Erdbeben in der Ägäis. Leider gab es bei diesem Ereignis Tote in der Türkei und Griechenland.

Auch dieses Erdbeben ist von unserer Station registriert worden.

Durch die größere Entfernung (ca. 2000km) benötigten die Wellen mehr Zeit bis sie an unserer Station eintrafen.

Sobald die Station im C-Turm einsatzbereit ist, können die Daten von jedem über unsere Webseite abgerufen werden.

 

Seit mehr als einem Jahr haben wir in Calw-Stammheim unser erstes LoRaWAN Gateway in Betrieb. Das lässt sich mit allen gängigen LoRa-Nodes wie z.B. Draguino, Arduino MKR13000 oder kommerziellen Fertigmodulen nutzen.
Wir werden weitere Gateways in Betrieb nehmen und auch der Landkreis Calw plant eine LoRAWAN Infrastruktur.
Unser Ziel war aber einen eigenen Node zu entwickeln, der kostengünstig ist und mehrere Jahre mit einer Batterie betrieben werden kann. Herausgekommen ist der Calwer LoRa Node.

Natürlich sind Hardware und Software Open Soure.
Siehe dazu: Github

In Kürze wird es auch eine Projektseite geben.
Wenn dann irgendwann mal die COVID-19 Beschränkungen aufgehoben sind, werden wir auch Lötworkshops im C-Hack anbieten für alle, die z.B. die Temperatur in Bienenstöcken übertragen, den Wasserstand einer Zisterne überwachen oder verteilte Umweltmessungen machen wollen. Vermutlich habt ihr noch viele andere Internet-Of-Things-Ideen.

Langsam kommen wir dem Ziel näher, allerlei Sensorik am C-Turm zu installieren um Umweltmessungen und Vogelbeobachtung zu ermöglichen.
Nachdem wir jetzt eine zuverlässige Spannungsversorgung per Fotovoltaik haben, und die Richtfunkstrecke steht, war es Zeit, ein paar Sensoren zu verbauen und ins Netz zu stellen.
hier geht es zur Webseite des C-Turms:

https://c-turm.c-hack.de

In der nächsten Zeit wird es dann immer mal wieder einen neuen Sensor mit der entsprechenden Anzeige im Web-Browser geben.

Am 4. Juli hielten die Funkamateure vom Ortsverein P32 ihren Fieldday am C-Turm ab. Bei einem Fieldday wird von einer temporär aufgebauten Funkstation ohne Netzstromversorgung Betrieb durchgeführt.

Da es bei diesem Fieldday hauptsächlich um die Prüfung der Technik ging, wurde nur eine kleine Antenne aufgebaut.

In Zeiten von Corona wurde natürlich so weit wie möglich Abstand voneinander gehalten sowie im Innenraum ein Mundschutz getragen.

Da beim Fieldday im letzten Jahr festgestellt wurde dass die Laderegler den Funkbetrieb stören, sind vor dem Funkbetrieb neue Laderegler installiert worden.

Der neue Laderegler befindet sich hinten rechts, eine Leiterplatte mit blauem Lötstopplack.

Beim Aufbau der Funkstation wurde außerdem festgestellt, dass wir ungebetene Besucher im Turm hatten.

Einige der Kabel sind durch Nagetiere zerstört worden.

Da die Funkanlage mit 12V arbeitet, musste die die Batteriespannung der Solaranlage mit Schaltwandlern reduziert werden. Die neuen Wandler haben sich bewährt. Sie haben die Leistung von 300 Watt ohne Abschaltung umgewandelt und keine Funkstörung verursacht. Beim Versuch letztes Jahr konnte das Funkgerät nicht mit voller Leistung betrieben werden, da die Überstrombegrenzung den Wandler deaktiviert hat. Schaltwandler und Funkgeräte sind sonst eine schwierige Kombination. Ein Schaltwandler mit hohem Wirkungsgrad verursacht normalerweise starke Störungen. Der eingesetzte Schaltwandler ist speziell für niedrige Funkstörungen optimiert.

Bei uns geht es Online weiter mit Greenfoot – einem Java-Framework für Spieleentwicklung. Wir coden von Zuhause und treffen uns jeden Mittwoch um 19:00 online per Alfaview.
Spiele sind das ideale Thema um objektorientierte Programmierung zu lernen. Im Moment experimentieren wir mit dem Framework und haben bereits ein paar funktionierende Spiele. Weiter geht es mit einer programmierten Robo-Ralley und einem Spiel, das wir gemeinsam entwickeln und programmieren werden.
Einen ersten Einblick gibt es hier: CoderDojo-Projektseite

Als Ralf mich in Januar fragte ob ich ihn unterstützen wollte mit seinem ABC-Hack habe ich spontan ja gesagt.

Das Thema sollte „Kraft und Druck“ werden. Ein Teil war Hydraulik und um das anschaulicher zu machen wurde der Hydraulik Kran und der JFZ Nussknacker entwickelt. Der Kran und Nussknacker haben die Jugendliche dann mit viel Spaß im JFZ benutzen können. Siehe ABC-Hack -Hydraulik

 

Der JFZ Nussknacker:

Es ist schon erstaunlich dass man mit Apothekerspritze, Schlauch, Wasser und Ventile aus dem Aquarium-Zubehör Walnüsse knacken kann. Der JFZ Nussknacker hat mich so fasziniert dass ich dann auch gerne wissen wollte welche Kräfte damit entwickelt werden konnte.

Als erstes habe ich versucht die „maximal Kraft“ zu messen. Nur war die Frage mit welche Sensoren? Dehnungsstreifen, bis wie viel kg (N) ?

Da kam dann schnell die Idee bestehende Kraftmessgeräte zu benutzen. Als erste eine Kofferwaage. Der Umbau der Nussknacker mit einer Kofferwaage als Messinstrument war nicht schwierig. Leider  funktioniert meine Kofferwaage nur bis 50kg, der Nussknacker schafft aber viel mehr. Die Idee kam dann schnell eine Personenwaage zu nehmen.

Den Wünsch die Maximal Kraft zu ermitteln habe ich nach erste Tests mit der Personenwaage schnell fallen gelassen. Es wurde eine ziemliche Sauerei mit viel Spritzwasser weil sich immer wieder Schläuche von ihren Verbindungen gelöst hatten. Das hätte ich zwar mit Kabelbinder oder Ähnliches lösen können, hatte da eigentlich keine Lust mehr und ich wollte keine Zeitaufwendige  HALT Tests machen (HALT–>Test Stress Level erhöhen bis erste Fehler auftritt, reparieren,TestStress Level erhöhen, testen bis nächste Fehler, reparieren,  etc.).

Viel interessanter fand ich die Idee  Walnuss-Knack-Kräfte zu ermitteln. Die Messaufstellung war schon da. Das Knacken war einfach nur das Ablesen der digitalen Anzeige war etwas schwierig weil die Knackkraft im Knackmoment nur kurz angezeigt wurde. Mit der Aufzeichnung einer Handy Kamera war es dann aber kein Problem.

Ergebnisse:

Es wurde ca. 10 Walnüsse geknackt. Die benötigten Kräfte dafür von ca. 30kg (294N) bis ca.70kg (687N).

Messaufstellung :

Personenwaage auf einer Werkbank platziert. Die horizontale Holzplatte mit den 4 x 50ml Spritzen wurde aus dem JFZ Nussknacker entfernt und in einem Holzrahmen so eingebaut dass die Kolben der Spritzen  sich Richtung Personenwaage bewegen konnte und nur einige cm davon entfernt waren. Das ganze wurde  mit Schraubklemmen an einer Werkbank verschraubt.

Specs:

Die (Hand)Spritze für die Einleitung der Kraft hat einen Kolben Diameter von 15mm.Die 4 Spritzen für die Kraftübertragung  zum Nuss haben  einem  Kolben Diameter von je 30mm. Das entspricht dann eine hydraulische Kraftübersetzung von 16x.

 

Videos:

-Nussknacken im JFZ

-Kofferwaage

-Walnuss-Knack-Kräfte ermitteln