IoT-1/Hardware

Netwerken
Inleiding communicatie & netwerken Internet of Things voor gebruikers Internet of Things voor makers Project Internet of Things
IoT workshop 11 juni 2018
Zie ook Netwerken-project

IoT-hardware

Het Internet of Things bestaat aan de randen (bij de "dingen" en één stap verder) uit:

• IoT-knopen; een dergelijke knoop omvat gewoonlijk:
  • sensoren
  • (soms) actuatoren
  • microcontroller
  • radio
  • energievoorziening (meestal een batterij, of een permanente stroomvoorziening)
• gateways/bridges naar het internet

Radio

Afhankelijk van de "dingen" die in het internet verbonden moeten worden, en de eisen van de toepassing, zijn er verschillende keuzes voor de radio:

power	bereik	bitrate	radio IoT-knoop	tussenstap	protocol (**)
medium power	lokaal bereik (10-50m)	MBytes/s	WiFi	(rechtstreeks)	HTTP
medium power	lokaal bereik (10-50m)	Mbytes/s	WiFi	(evt. lokale broker/bridge)	MQTT
low power	lokaal bereik (50-200m)	50kbits/s (*)	RFM69	lokale gateway	MQTT
low power	niet-lokaal (enkele km)	1 kbit/s (*)	LoRa	publieke gateway	MQTT

(*) voor LoRa is de bitrate nog lager bij een groot bereik. Bovendien mogen RFM69 en Lora-radio's max. 1% van de tijd zenden.

(**) protocol: IoT-knoop <-> NodeRed/web-app

Bovenstaande betekent dat er niet een enkele oplossing is die in alle gevallen voldoet.

Microcontroller

Er komen de laatste jaren veel krachtige en betaalbare microcontroller-bordjes op de markt. Een aanzienlijk deel hiervan is te programmeren met de Arduino IDE. Daarnaast wint microPython aan populariteit (o.a. voor de ESP8266/ESP32-serie).

In eerste instantie gebruiken we voor de IoT-toepassingen de Arduino IDE: dit is de meest stabiele omgeving. We gebruiken deze voor het programmeren van de volgende microcontrollers:

• Arduino mini (pro) - voor low-power (en low-cost) toepassingen
• Arduino UNO - voor kortdurende experimenten
• ESP8266 - in het bijzonder voor toepassingen met een grote batterij/permanente stroomvoorziening
• ESP32 - idem

De ESP32 is ook geschikt voor low-power toepassingen, maar de software is daar nu nog niet op ingericht.

Sensoren

Er is een

Combinaties

microcontroller	radio	link
Arduino mini Pro	LoRa (RFM95)	https://www.thethingsnetwork.org/labs/story/creating-a-ttn-node
Arduino mini Pro	RFM69HCW	(zelfde bordje, andere radio)
Arduino (UNO etc.)	RFM69HCW	bijv. Adafruit RFM69 breakout https://www.adafruit.com/product/3070
Arduino (UNO etc.)	LoRa (RFM95)	bijv. Adafruit RFM95 https://www.adafruit.com/product/3072
ESP8266 (Bijv. WeMos D1 mini Pro; of NodeMCU)	WiFi (ingebouwd) evt. extra RFM69	https://wiki.wemos.cc/products:d1:d1_mini_pro
ESP32	WiFi evt. extra RFM69	(zelfde bordje, andere radio)

Alternatieven

• Adafruit Feather Huzzah 8266 - https://www.adafruit.com/product/2821
• Adafruit Feather Huzzah32 - https://www.adafruit.com/product/3405
• Adafruit Feather M0 with RFM69 - https://www.adafruit.com/product/3176
• Adafruit Feather M0 with RFM95 - https://www.adafruit.com/product/3178
• Arduino MKR1300 (LoRa) - https://store.arduino.cc/mkr-wan-1300
• Pycom LoPy(4) (WiFi, Bluetooth, LoRa, Sigfox ) - https://pycom.io/product/lopy4/
  • programmeren in microPython

LoRa gateway

Voor een school kan het aantrekkelijk zijn om een eigen LoRa gateway te instelleren; de kosten hiervan bedragen ca. 350-500 euro. Zie bijv.: http://uk.farnell.com/the-things-network/ttn-gw-868/the-things-gateway-eu/dp/2675813 Een alternatief is het zelf bouwen hiervan, op basis van een Raspberry Pi en aanvullende hardware (kosten ca. 250 euro).