LoRa-CAN-Interface

Team: Clemens Leopold Marx, Jakob Carl Pachtrog

Kooperationspartner: Technische Alternative RT GmbH

In dieser Diplomarbeit soll ein LoRa-CAN-Interface entwickelt werden, welches es ermöglicht, von einem bereits automatisierten Hauptgebäude aus – mittels Funkverbindung – ein auf dem Anwesen befindliches Nebengebäude in das vorhandene Automatisierungssystem einzubinden. Um das zu ermöglichen, sind Module zu entwickeln (Hard- und Software), die untereinander verschlüsselte Datenpakete mittels der Funktechnik LoRa austauschen können. Darüber hinaus benötigen die Module Schnittstellen, um einerseits mit dem bestehenden CAN-basierten System kommunizieren und andererseits Aktoren und Sensoren ansteuern zu können.

Die Hauptplatine mit dem LoRa Chip Semtech SX1272 wird über eine zweireihige PMOD-Schnittstelle angesteuert und sendet in einem eigens entwickelten Protokoll mittels LoRa Modulation über eine Antenne Signale. Auf der Sensorplatine befinden sich eine kleinere Platine mit der Beschaltung für die LoRa Übertragung (Antenne und Chip) und ein Prozessor zum Verarbeiten der Daten. Mit herkömmlichen Steckklemmen (verbunden mit Ein- und Ausgängen des Prozessors) können Sensoren und Aktoren an die Platine angeschlossen werden. Damit kann beispielsweise durch Betätigung eines Schalters auf Seite des Hauptgebäudes eine Lampe, welche an der Sensorplatine im Nebengebäude angeschlossen ist, eingeschaltet werden. Durch Verbinden der Sensorplatine mit der UART-Schnittstelle kann man die verschiedenen GPIO-Anschlüsse des Prozessors mit einer selbstgeschriebenen API konfigurieren.

Um einen passenden LoRa Chip zu finden, wurden zwei Evaluierungsboards basierend auf dem Semtech SX1272 bestellt und dafür ein Demoprogramm angepasst. Der Chip wurde infolgedessen auch für die anderen Platinen verwendet. Daher konnte die Funktionsfähigkeit der eigenen Prototypen gewährleistet werden. Mit eigens definiertem Funkprotokoll für die LoRa-Kommunikation kann ein Datenaustausch ermöglicht werden. Die API ermöglicht die Einstellung der GPIOs auf Sensorseite. An die Klemmen können Sensoren und Aktoren angeschlossen werden. Es können mehrere Sensorplatinen mit einer Hauptplatine gesteuert werden. Das Gehäuse für die Sensorplatine wurde mittels 3D-Druck gefertigt und ist durch die Bauweise auch zur Hutschienenmontage geeignet.

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