Baue deine eigene LoRaWAN-Umweltstation
Mache deinen Garten oder Balkon zum offiziellen Messpunkt für das Hessische Ried! Gemeinsam mit dem Kulturzentrum KAMÜ in Bürstadt bauen wir ein bürgerschaftliches Sensornetzwerk auf. Lerne, wie du eine professionelle Multisensor-Station (Temperatur, Feinstaub, CO₂, UV, Lärm & Regen) zusammenbaust, über The Things Network (TTN) verbindest und live in unser offenes Datenportal einspeist.
ca. 100 € (+/-) pro Bausatz (Sammelbestellung möglich).
LoRaWAN-Funk über The Things Network – keine SIM-Karte.
100 % freie Schaltpläne, Code und Messwerte unter CC BY 4.0.
Interesse am Sensor-Bau-Workshop vormerken
Möchtest du beim nächsten Mitmach-Event im Kulturzentrum KAMÜ deinen eigenen LoRaWAN-Sensor zusammenbauen? Trag dich unverbindlich ein – wir informieren dich, sobald der Termin und die Sammelbestellung der Bauteile starten!
Bill of Materials (BOM) v2 mit RAK3113
In der zweiten Hardware-Generation ersetzt das integrierte RAK3113-Modul die frühere Kombination aus separatem ESP32 und Funk-Shield. Das spart Platz, senkt den Verdrahtungsaufwand und minimiert den Stromverbrauch.
Abhängig von aktuellen Bauteil-Tagespreisen und Losgröße bei Sammelbestellung für Workshops.
RAK3113 WisDuo LoRaWAN SiP
Erfasst: System-Controller & Funkübertragung
Integriertes Modul: Microcontroller + Semtech SX1262 LoRa-Funk in einem Baustein.
TX868-BLG-26 LoRa-Antenne
Erfasst: 868 MHz Funkreichweite (EU868)
Optimierte Rundstrahlantenne für Distanzen bis 15 km zu TTN-Gateways im Ried.
SHT41 Präzisions-Klimasensor
Erfasst: Temperatur (°C) & Luftfeuchtigkeit (% r.F.)
Kapazitiver Polymersensor (Feuchte) und Silizium-Bandgap-Widerstand (Temperatur).
BME688 4-in-1 Sensor
Erfasst: Luftdruck (hPa), Feuchte & VOC-Gas
Piezoresistive Druckmessung und beheizter Metalloxid-Gassensor (MOX).
LTR390-UV Sensor
Erfasst: UV-Index (0–11+) & Umgebungslicht (Lux)
Spektral gefilterte Silizium-Photodioden für UV-A und UV-B Strahlung.
RG-11 Optischer Regensensor
Erfasst: Regenbeginn & Niederschlagsmenge (mm)
Infrarot-Strahlen werden an der transparenten Kuppel gebrochen, sobald Tropfen auftreffen.
SPS30 Feinstaub-Sensor
Erfasst: Feinstaub PM1.0, PM2.5, PM4 & PM10 (µg/m³)
Laser-Streulichtverfahren: Partikel reflektieren einen Laserstrahl auf eine Photodiode.
SCD41 CO₂-Sensor
Erfasst: Kohlendioxid-Gehalt (ppm)
Photoakustisches NDIR-Verfahren: CO₂-Moleküle absorbieren Infrarotlicht und erzeugen Schallwellen.
SGP41 VOC & NOx Sensor
Erfasst: VOC-Index & Stickoxid-Index (NOx)
Zwei getrennte Metalloxid-Gassensoren für flüchtige organische Stoffe und Abgase.
ICS-43434 I²S Mikrofon
Erfasst: Schallpegel (dB) & Lärmklassifizierung
MEMS-Kondensatormembran; On-Device Frequenzanalyse unterscheidet Autos, Stimmen und Regen.
INA226 Diagnose-Chip
Erfasst: Spannung (V), Strom (mA) & Leistung (mW)
Misst den Spannungsabfall über einen Präzisions-Shunt-Widerstand (Systemgesundheit).
USB-C Buchse & 10m Kabel
Erfasst: Kontinuierliche 5V Außenstromversorgung
Wetterfestes Flach- oder Rundkabel zur einfachen Durchführung durch Fenster oder Türen.
In 5 Schritten zur fertigen Bürger-Messstation
Der Zusammenbau ist so konzipiert, dass er auch ohne tiefes Elektrotechnik-Vorwissen an einem Workshop-Nachmittag (ca. 2 bis 3 Stunden) erfolgreich gelingt.
Werkzeug & Arbeitsplatz
Du benötigst einen einfachen Elektronik-Lötkolben (30–60 Watt) mit feiner Spitze, etwas bleifreies Lötzinn, eine Abisolierzange, kleine Kreuzschlitz-Schraubendreher und etwas Heißkleber oder Kabelbinder zur Fixierung.
Gemeinsamer Datenbus
Fast alle Sensoren (SHT41, SCD41, BME688, SGP41, LTR390, INA226, SPS30) nutzen den I²C-Bus. Das bedeutet: Sie teilen sich exakt 4 Leitungen: 3.3V, GND, SDA und SCL. Alle Sensoren haben eindeutige I²C-Adressen und kollidieren nicht.
Gehäuse & 3D-Druck
Die Sensoren werden in die Lamellen des wetterfesten Stevenson-Screen-Gehäuses eingesetzt. So strömt die Außenluft frei an Temperatur- und Gassensoren vorbei, während direkte Sonne und Schlagregen abgehalten werden. Der SPS30-Feinstaublüfter wird waagerecht montiert.
Flashen & TTN-Registrierung
Über die Arduino IDE oder PlatformIO laden wir die HackTheRied-Firmware auf das RAK3113-Board. In den Geräteeinstellungen hinterlegen wir deine eindeutigen DevEUI, AppEUI und AppKey für The Things Network (TTN).
Antenne & Stromversorgung
Die 868-MHz-Stabantenne vertikal nach oben ausrichten und festschrauben (niemals einen LoRa-Transceiver ohne Antenne betreiben!). Schließe das 10m USB-C-Kabel an ein Standard-5V-Netzteil an. Die Kontroll-LED signalisiert den erfolgreichen LoRaWAN-Join.
Dein Messpunkt auf der Karte
Sobald die ersten Datenpakete über das Bürstädter TTN-Gateway empfangen werden, wird deine Station automatisch in unserer Datenbank erfasst. Sie erscheint auf der interaktiven Regionalkarte und steht allen Bürgern und Hackathon-Teilnehmenden als Open Data zur Verfügung!
Vorlagen, 3D-Druck (STL) & Video-Tutorial
Hier entstehen alle digitalen Begleitmaterialien für den Zusammenbau deiner Station: Gehäuse-Dateien für deinen 3D-Drucker, druckbare PDF-Datenblätter und der Video-Demoleitfaden.
Video-Leitfaden: Von der Platine bis zum ersten Funk-Telegramm
In diesem ca. 15-minütigen Video zeigen wir dir in Nahaufnahme: das Anlöten der I²C-Sensoren an das RAK3113-Board, den Einbau in das Lamellengehäuse und die Live-Überprüfung auf der HackTheRied Karte.
Video-Tutorial wird derzeit im KAMÜ gefilmt
Wird rechtzeitig vor dem nächsten Workshop-Termin hier freigeschaltet.
Stevenson Screen Gehäuse (STL)
Wetterfeste Lamellenkonstruktion mit Montageplatte für das RAK3113, SPS30-Kanal und Sensoren. Das 3D-Modell wird aktuell konstruiert und getestet.
Druckfertige Bauanleitung (PDF)
Kompakte 2-seitige Schnellübersicht mit I²C-Adressenliste, Schaltplan und Lötanleitung zum Ausdrucken auf die Werkbank.
Wie Technik funktioniert: Von der Physik zum digitalen Messwert
HackTheRied ist auch ein Bildungsprojekt für Schulen, Jugendliche und interessierte Bürger. Hier erklären wir anschaulich, wie LoRaWAN-Funk funktioniert, wie Sensoren physikalische Naturphänomene in Zahlen umwandeln und warum viele Messpunkte so wertvoll sind.
Wie misst ein kleiner Siliziumchip Temperatur, Feinstaub oder Geräusche? Klicke auf die einzelnen Sensoren, um das Messprinzip zu verstehen:
Feuchtigkeit: Ein winziger Kondensator besitzt ein Polymer als Zwischenschicht (Dielektrikum). Je feuchter die Luft, desto mehr Wassermoleküle lagern sich an und verändern die elektrische Kapazität.
Temperatur: Eine interne Silizium-Diode ändert ihre Durchlassspannung präzise und linear mit der thermodynamischen Wärme (Kelvin). Ein 16-Bit Analog-Digital-Wandler berechnet daraus direkt den Celsius-Wert.
Ein integrierter Mikrolüfter saugt kontinuierlich Außenluft durch eine Dunkelkammer. Ein Halbleiter-Laserstrahl durchleuchtet den Luftstrom. Trifft der Strahl auf ein Staub- oder Rußpartikel, wird das Licht gestreut. Eine hochempfindliche Photodiode misst Intensität und Dauer des Lichtblitzes. Je größer das Partikel, desto stärker der Streuimpuls.
CO₂-Moleküle absorbieren Infrarotstrahlung bei einer ganz bestimmten Wellenlänge (4,26 µm). Eine winzige Infrarotquelle pulsiert periodisch in der Messkammer. Die CO₂-Moleküle nehmen die Energie auf, erwärmen sich im Takt und dehnen sich aus. Dabei entstehen mikroskopische Druck- und Schallwellen, die ein internes MEMS-Mikrofon registriert. Mehr Schall = mehr CO₂!
Schallwellen lenken eine wenige Nanometer dicke Silizium-Membran aus. Die Kapazitätsänderung wird sofort on-chip digitalisiert (I²S-Schnittstelle). Der Microcontroller führt eine mathematische Frequenzzerlegung (Schnelle Fourier-Transformation / FFT) durch. So kann die Station tieffrequente Güterzüge auf der Riedbahn von Vogelgezwitscher, Stimmen oder prasselndem Regen unterscheiden.
Eine mikrostrukturierte Schicht aus Metalloxid wird auf 300–400 °C erhitzt. Treffen flüchtige organische Verbindungen (z. B. Lösemittel, Ausdünstungen, Grillrauch) oder Stickoxide (NOx aus Dieselabgasen) auf die heiße Schicht, reagieren sie mit dem Sauerstoff und verändern den elektrischen Durchgangswiderstand.
Infrarot-Strahlen werden von innen in eine durchsichtige Kunststoffkuppel gesendet. Bei trockener Oberfläche wird das Licht an der Außenseite komplett reflektiert (Totalreflexion) und landet auf einem Empfänger. Trifft ein Regentropfen auf die Kuppel, bricht das Licht durch den Wassertropfen nach außen weg. Der Sensor erkennt sofort den ersten Tropfen und berechnet die Niederschlagsrate.
Gemeinsam das Ried vernetzen
Du vertrittst eine Schule, einen Verein oder eine Gemeindeverwaltung im Kreis Bergstraße und möchtest einen eigenen Workshop oder eine Messreihe mit Schülerinnen und Schülern durchführen? Wir unterstützen euch gerne mit Know-how und Bausätzen!