Smart Sensor Management

Team: Markus Böck, Lukas Damianschitz und Phillip Oberndorfer

Es soll ein robustes und energiesparendes Funkübertragungssystem entwickelt werden, welches z.B. für Stratosphärenballons verwendet werden kann. Bei den übertragenen Daten kann es sich um typische meteorologische Messwerte wie Luftdruck, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, … handeln.

Um selbstentwickelte Hardware als auch die dazugehörigen Desktop- Applikationen programmieren zu können, soll die moderne Entwicklungsumgebung CLion von JetBrains verwendet werden. Da nicht alle gewünschten Funktionalitäten bereitgestellt werden, sollen spezielle Plug-Ins in den JVM-Sprachen Java und Kotlin für jeweils Mikrocontrollerprogrammierung, GUI-Programmierung und automatisiertes Testen entwickelt werden.

Das LoRaWAN-Modul wurde mit leistungsstarken LoRa-Komponenten auf Basis eines Cortex-M3 entwickelt. Dieses Modul wird mit Sensoren und einer Antenne versehen, um Daten an ein Gateway versenden zu können. Versorgt wird das Modul mit einem Akku inkl. Akkukontrollschaltung. Diese Kontrollplatine ermöglicht es, den Akkustand energiesparend zu ermitteln. Das LoRaWAN-Modul wird über das Echtzeitbetriebssystem MbedOS programmiert. Es wurden diverse Plug-Ins für die IDE CLion entwickelt, um diese Entwicklungsumgebung anschließend verwenden zu können. Zu den Plug-Ins zählen Darstellen von Registerinformationen, MbedOS-Support und automatisiertes Testen. Weiters wurde ein kompaktes und stabiles Innengehäuse aus Acrylglas sowie ein Außengehäuse aus Polystyrol entwickelt.

Um das optimale LoRaWAN-Modul auswählen zu können, wurden zwei Versionen  entwickelt.  Die  erste  Version  basiert   auf   dem   iM880B-L, die zweite Version auf dem RAK811, der einen hochwertigeren RF-Transceiver verbaut hat. Um die Messdaten wie Temperatur, Luftdruck und GPS-Information zu versenden, wurde eine LoRa- Anwendung programmiert, welche mit MbedOS läuft. Diese Daten werden anschließend übersichtlich auf einer Tracking-Webseite zur Anzeige gebracht. Die Plug-Ins ermöglichen es, Embedded Programmierung von Grund auf mit der IDE CLion durchführen zu können. Unterdes sind die Plug-Ins für Windows, MacOS und Linux getestet und lauffähig. Das Gehäuse für den Gesamtaufbau wurde äußerst kompakt und gewichtarm umgesetzt, was optimale Bedingungen für einen Stratosphärenballonflug ermöglicht.

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