Phase 2: Mitmach-Initiative im Ried Bürstadt · Lampertheim · Biblis

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.

Kostenrahmen

ca. 100 € (+/-) pro Bausatz (Sammelbestellung möglich).

0 € laufende Kosten

LoRaWAN-Funk über The Things Network – keine SIM-Karte.

Open Source & Open Data

100 % freie Schaltpläne, Code und Messwerte unter CC BY 4.0.

Nächster Workshop in Bürstadt

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!

🔒 Kein Spam. Nur Benachrichtigungen zu Terminen und Bausätzen.
Stückliste & Hardware

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.

Gesamter Hardware-Kostenrahmen
ca. 100 € (+/-)

Abhängig von aktuellen Bauteil-Tagespreisen und Losgröße bei Sammelbestellung für Workshops.

Tipp für Selberbauer & Workshop-Teilnehmende: Einzelbestellungen aus verschiedenen Shops verursachen hohe Versandkosten. Bei unseren Mitmach-Events im Kulturzentrum KAMÜ bestellen wir alle Sensoren, das RAK3113-Board und die Antennen gesammelt im Voraus als Bausatz (10–30 Sets) – das spart rund 20–30 % der Kosten im Vergleich zum Einzeleinkauf!
Steuerung & FunkI²C, I²S, GPIO, UART

RAK3113 WisDuo LoRaWAN SiP

Erfasst: System-Controller & Funkübertragung

Integriertes Modul: Microcontroller + Semtech SX1262 LoRa-Funk in einem Baustein.

Steuerung & FunkSMA / Koaxial

TX868-BLG-26 LoRa-Antenne

Erfasst: 868 MHz Funkreichweite (EU868)

Optimierte Rundstrahlantenne für Distanzen bis 15 km zu TTN-Gateways im Ried.

Klima & WetterI²C (0x44)

SHT41 Präzisions-Klimasensor

Erfasst: Temperatur (°C) & Luftfeuchtigkeit (% r.F.)

Kapazitiver Polymersensor (Feuchte) und Silizium-Bandgap-Widerstand (Temperatur).

Klima & WetterI²C (0x76)

BME688 4-in-1 Sensor

Erfasst: Luftdruck (hPa), Feuchte & VOC-Gas

Piezoresistive Druckmessung und beheizter Metalloxid-Gassensor (MOX).

Klima & WetterI²C (0x53)

LTR390-UV Sensor

Erfasst: UV-Index (0–11+) & Umgebungslicht (Lux)

Spektral gefilterte Silizium-Photodioden für UV-A und UV-B Strahlung.

Klima & WetterGPIO / Puls

RG-11 Optischer Regensensor

Erfasst: Regenbeginn & Niederschlagsmenge (mm)

Infrarot-Strahlen werden an der transparenten Kuppel gebrochen, sobald Tropfen auftreffen.

LuftqualitätI²C (0x69)

SPS30 Feinstaub-Sensor

Erfasst: Feinstaub PM1.0, PM2.5, PM4 & PM10 (µg/m³)

Laser-Streulichtverfahren: Partikel reflektieren einen Laserstrahl auf eine Photodiode.

LuftqualitätI²C (0x62)

SCD41 CO₂-Sensor

Erfasst: Kohlendioxid-Gehalt (ppm)

Photoakustisches NDIR-Verfahren: CO₂-Moleküle absorbieren Infrarotlicht und erzeugen Schallwellen.

LuftqualitätI²C (0x59)

SGP41 VOC & NOx Sensor

Erfasst: VOC-Index & Stickoxid-Index (NOx)

Zwei getrennte Metalloxid-Gassensoren für flüchtige organische Stoffe und Abgase.

AkustikI²S Digital

ICS-43434 I²S Mikrofon

Erfasst: Schallpegel (dB) & Lärmklassifizierung

MEMS-Kondensatormembran; On-Device Frequenzanalyse unterscheidet Autos, Stimmen und Regen.

VersorgungI²C (0x40)

INA226 Diagnose-Chip

Erfasst: Spannung (V), Strom (mA) & Leistung (mW)

Misst den Spannungsabfall über einen Präzisions-Shunt-Widerstand (Systemgesundheit).

Versorgung5V USB-C

USB-C Buchse & 10m Kabel

Erfasst: Kontinuierliche 5V Außenstromversorgung

Wetterfestes Flach- oder Rundkabel zur einfachen Durchführung durch Fenster oder Türen.

Schritt-für-Schritt Bauanleitung

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.

1Vorbereitung

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.

💡 Bei Workshops im KAMÜ steht alles Werkzeug vor Ort bereit!
2I²C-Bus

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.

SDA = Pin 4 · SCL = Pin 5 (RAK3113)
3Montage

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.

☀️ Weißes PETG oder ASA für besten UV-Schutz
4Firmware & Funk

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).

🔒 Verschlüsselt mit AES-128 über LoRaWAN
5Inbetriebnahme

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.

⚡ Stromaufnahme im Schnitt unter 50 mW
✓Live im Ried!

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!

🎉 Du bist offizieller Teil des Bürger-Messnetzwerks!
Downloads & Medien

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-Tutorial (Zusammenbau)Wir arbeiten noch daran · In Kürze verfügbar

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.

ca. 15 Minuten (Geplant)
In Produktion
Kapitel: Werkzeug · Löten · Stevenson-Gehäuse · TTN-Test1080p HD

Video-Tutorial wird derzeit im KAMÜ gefilmt

Wird rechtzeitig vor dem nächsten Workshop-Termin hier freigeschaltet.

Kommt bald · In Konstruktion

Stevenson Screen Gehäuse (STL)

Wetterfeste Lamellenkonstruktion mit Montageplatte für das RAK3113, SPS30-Kanal und Sensoren. Das 3D-Modell wird aktuell konstruiert und getestet.

Material: PETG oder ASA (weiß, UV-stabil)
Verfügbarkeit: Wird rechtzeitig vor Workshop-Start freigeschaltet
3D-Druckdateien folgen in Kürze
Kommt bald · In Redaktion

Druckfertige Bauanleitung (PDF)

Kompakte 2-seitige Schnellübersicht mit I²C-Adressenliste, Schaltplan und Lötanleitung zum Ausdrucken auf die Werkbank.

Format: A4 PDF (2 Seiten, druckoptimiert)
Status: Layoutierung für Druckfassung
Online-BOM vorab auf GitHub ansehen
Bildungs-Hub & Sensorik-Wissen

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:

Temperatur & Feuchte (SHT41)Kapazitiv & Bandgap

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.

Feinstaub PM2.5 / PM10 (SPS30)Laser-Streulicht

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.

Kohlendioxid CO₂ (SCD41)Photoakustisches NDIR

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!

Lärm & Akustik (ICS-43434)MEMS-I²S & FFT

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.

Luftgüte, VOC & NOxMetalloxid-Halbleiter (MOX)

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.

Regen & Niederschlag (RG-11)Optische Totalreflexion

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!