Zonnepanelen hebben over het algemeen een levensduur van 25 tot 30 jaar. Dat lijkt onverslijtbaar en in principe hoef je inderdaad nauwelijks om te kijken naar de installatie. Toch zijn er bedrijven die een onderhoudscontract proberen te slijten, waarbij de panelen jaarlijks worden schoongemaakt. Is dat nodig? Kun je het ook zelf doen? En hoe vaak moeten je zonnepanelen een schoonmaakbeurt krijgen?

Zonnepanelen zijn zelfreinigend en daarom bijzonder onderhoudsarm. Door de hellingshoek spoelt het meeste vuil gewoon van de installatie af. Bovendien is het geharde glas beschermd door een vuilafstotende coating: de zogenaamde nanocoating. Beide eigenschappen zorgen dat een regenbui voldoende is om ze schoon te maken. En aan regen hebben we in Nederland en België geen gebrek. Bovendien doet de wind de rest. Een stevige bries neemt het meeste vuil en ander afzettingen met zich mee. Moet er dan niemand het dak op?  Helaas wel, maar niet vaak…

Hardnekkig vuil

Toch kan er hardnekkig vuil op de panelen belanden en blijven kleven – denk aan vogelpoep. En als het langere tijd niet regent, blijft er soms zand op het oppervlak liggen. Regelmatig komt het voor dat er een laagje zand op je auto, tuinmeubels en zonnepanelen neerdaalt: het fameuze Sahara-zand. Ligt je woning aan de kust, dan zit er veel zout en zand in de lucht. En ook in een bosrijke omgeving kan er behoorlijk wat smurrie en pollen op de panelen achterblijven, en dan moet je wel actie ondernemen. Vanwege hun opstelling kan het lastig zijn om de panelen zelf schoon te maken. Laat daarom een professioneel schoonmaakbedrijf de klus klaren. Dat kost tussen de 100 en 150 euro.

Volg het rendement

Via de smartphone volg je de opbrengst van de installatie. Merk je dat de panelen minder presteren, controleer dan zeker of er viezigheid op de panelen zit. Dat kan op jaarbasis 2 tot 3 procent aan opbrengst schelen. Een studie aan de universiteit van Californië berekende dat het rendement door vuil en stof zelfs tot 7,5 procent kan dalen, maar zoals Albert Hammond zong: “It never rains in Southern California.” Deze Amerikaanse staat is niet bepaald een referentie, omdat daar regelmatig  periodes voorkomen van meer dan 140 dagen zonder regen. 

©Marina Lohrbach

Wanneer?

Op welk moment kun je de panelen het best schoonmaken? Je leest online soms dat je de panelen elk jaar of om de twee jaar moet laten schoonmaken. Dat is overdreven. Het volstaat om de zonnepanelen eens in de drie of vier jaar een beurt te geven. Liefst in de lente, vooral niet in de winter en altijd op een moment dat de installatie geen of nauwelijks elektriciteit produceert. Sowieso kun je deze klus het best ’s avonds klaren. 

Zelf doen

Wil je het zelf doen, volg dan de volgende stappen.

◾ Voordat je de ladder opklimt, schakel je de zonnepanelen uit en zorg je dat je alle schoonmaakmiddelen en een zachte doek bij de hand hebt. Dat uitschakelen doe je aan de omvormer. Je kunt ook de zekering van de zonnepanelen even uitschakelen.

◾ Begin dan met het grove vuil te verwijderen, zoals bladeren, dode naalden of vogelnesten tussen de panelen. 

◾ Reinig de zonnepanelen met lauwwarm water en een neutraal schoonmaakmiddel. Gebruik nooit chemische middelen of een harde schuurspons, maar een zachte doek. 

◾ Tot slot kijk je even of alle verbindingen nog steeds goed zijn aangedraaid. Daarna kun je de zonnepanelen opnieuw aanzetten.  

Osmosewater

Pas dus op met schoonmaakmiddelen. Die kunnen strepen op de zonnepanelen veroorzaken die de straling van de zon kunnen weerkaatsen, en dan krijg je het tegenovergestelde effect, namelijk dat het rendement vermindert. De beste manier om je zonnepanelen schoon te maken, is met osmosewater en een zeem.

Osmosewater is goedkoop en vrij van kalk en andere stoffen, zodat het geen strepen of vlekken achterlaat. Door een zeem of zachte doek te gebruiken, voorkom je schade aan de zonnepanelen. Osmosewater ontstaat door zuiver water onder druk te filteren middels een fijn membraan. Hierdoor worden alle onzuiverheden zoals zouten, kalk, ammonium enzovoort uit het water verwijderd. De gemiddelde prijs van dit osmosewater bedraagt 0,02 euro per liter.  

©Osmosepunten.nl

Omvormer

Aan de omvormer, het belangrijkste onderdeel binnenshuis van de zonnepaneleninstallatie, kun je weinig doen. Alleen hangt die vaak op zolder of in een garage waar het stof zich kan ophopen. Het volstaat om de omvormer nu en dan met een kleine schoonmaakbeurt stofvrij te maken. Doe dat vooral bij toestellen met een ventilator. Verwijder het stof van de luchtinlaten en controleer of de ventilatieroosters niet verstopt zitten.

De levensduur van de omvormer is korter dan die van de zonnepanelen. Hij gaat meestal 12 tot 15 jaar mee. Als je hem moet vervangen, kost dat ongeveer 1.200 euro exclusief plaatsing. Zorg dus dat de lucht rond de omvormer goed kan circuleren. Als het toestel oververhit zou raken, leidt dat tot zwakkere prestaties en een kortere levensduur.

Controleer de aansluitingen, het display en kijk of er corrosie op de verbindingen zit. Als een lampje op de omvormer verdacht doet, neem je zo snel mogelijk contact op met de installateur, die dan uitzoekt wat het probleem is. Behalve het reinigen kun je de volledige installatie ook af en toe laten controleren op defecten. 

©NOWRA photography - stock.adobe.com

Sneeuw niet ruimen

Vijand nummer één is niet vogelpoep, maar sneeuw. Als de panelen bedekt zijn door een wit sneeuwtapijt en de hellingshoek te klein is, kunnen de fotovoltaïsche cellen geen licht meer absorberen. Laat de sneeuw desondanks rustig liggen, en wel om drie redenen: 1) het is sowieso niet verstandig om met vriesweer het dak op te klauteren, 2) door de sneeuw weg te schrapen riskeer je de coating van het glas te beschadigen en 3) het rendement tijdens deze koude donkere dagen is überhaupt zo laag dat het sop de kool niet waard is. Als de sneeuw van de zonnepanelen is gegleden, laat je die rustig liggen. Die sneeuw weerkaatst het licht, wat de hoeveelheid zonneschijn op de panelen verhoogt. 

Vogelnesten onder de panelen

Tussen de zonnepanelen en de dakpannen of dakleien bevindt zich altijd een kleine opening. Die ruimte dient als ventilatieruimte, zodat de panelen kunnen afkoelen als ze te warm worden. Bovendien is de achterkant van de panelen geschikt om de bekabeling uit het zicht te houden.

Helaas gebeurt het vaak dat vogels hun nesten tussen het dak en de zonnepanelen maken. Het is lekker warm en het nest is verborgen voor bijvoorbeeld eksters. Dat zorgt echter voor geluidsoverlast onder het dak en rommel in de dakgoot, waardoor die verstopt kan raken. Ook de ventilatie van de panelen wordt hierdoor belemmerd. Bovendien trekt het insecten aan.

Bij het schoonmaken van de panelen moet je dus even goed kijken of er vogelnesten zitten. Je kunt deze nestbouw voorkomen door een vogelweringssysteem aan te brengen. Dat is een strip met kunststof pennetjes die je met clips vastzet op de rand van de zonnepanelen. 

Nog niet zo lang geleden was miniled-technologie voorbehouden aan de luxere midrange-modellen en hoger. Maar zoals dat nu eenmaal gaat is ook deze technologie na een aantal jaren beschikbaar op goedkopere modellen. Hoe zit het dan met de kwaliteit?

8,9

Uitstekend

Conclusie

TCL’s 55C6K is een heel interessante instapper. De adviesprijs ligt te hoog, zeker naast de betere C7K, maar gelukkig is de tv her en der al voor veel minder te krijgen. Met 180 zones schieten de piekhelderheid en het contrast iets tekort, en HDR blijft ook een beetje achter. Toch levert de tv in SDR mooie kleuren en prima kalibratie in Filmmaker- en Movie-modus. Het toestel maakt daarnaast gebruik van Google TV en levert goede gaming-features.

Plus- en minpunten

• Achtergrondverlichting met 180 zones en degelijk contrast
• Voldoende piekhelderheid en degelijk kleurbereik
• Ondersteuning voor Dolby Vision IQ en HDR10+
• Twee HDMI 2.1-aansluitingen met gaming-features
• Filmmaker Mode en Movie Mode met goede kalibratie
• Google TV en AirPlay 2

• HDR-dynamische tonemapping vermindert het contrast
• eARC/ARC neemt een 48-Gbps HDMI-poort in
• Beperkte kijkhoek

Een eenvoudig ontwerp hoeft niet lelijk te zijn, iets wat de C6K goed laat zien. De vleugelvoeten links en rechts onder deze televisie zijn licht naar buiten gedraaid en dat zorgt ervoor dat hij erg stabiel staat. Aan de voorzijde heeft het scherm nauwelijks een kader; de focus ligt op het beeld. Van opzij gemeten is hij 56 mm diep. Door de licht afgeschuinde zijkanten en de smalle zilverkleurige rand oogt hij zelfs nog slanker. De rug is mooi vlak en afgewerkt met een vierkantpatroon.

Aansluitingen

TCL kiest voor een minimale set aan aansluitingen, een eigenschap die we bij al hun miniled-modellen zien. Er zijn vier HDMI-poorten, waarvan twee voorzien zijn van de maximale 48Gbit/s-bandbreedte die noodzakelijk is voor gamen in 4K120 op je favoriete high-end console. Voor pc-gamers is er nog wat extra mogelijk. Zij kunnen in 4K144Hz gamen, of als je framerate belangrijker vindt dan resolutie kunnen ze zelfs tot 2K288Hz gaan. Met een input-lag van 16,8 ms (bij 4K60) en 8,4 ms (bij 2K120), ondersteuning voor ALLM en VRR (AMD FreeSync en NVIDIA G-Sync Compatible) is een responsieve en uiterst vloeiende game-ervaring gegarandeerd.

Heb je thuis meerdere high-end gamebronnen én een soundbar, dan moet je er wel rekening mee houden dat ARC/eARC slechts op één van de 48Gbit/s-poorten is ingeschakeld, en je dus maar één dergelijke poort overhoudt voor je game-apparaten. Behalve de HDMI-poorten zijn er nog een usb-poort voor media, een digitaal optische audio-uitgang, twee antenne-aansluitingen, wifi 5, ethernet en bluetooth (voor de afstandsbediening en draadloze hoofdtelefoons). 

Voorzien van Google TV

Zijn er bepaalde apps die je absoluut niet wilt missen op je smart-tv? Dan is Google TV een uitstekende keuze. Het systeem heeft het ruimste app-aanbod en je vindt er bijna alle internationale, maar ook lokale streamingdiensten terug. Google Cast en Apple AirPlay 2 maken het supermakkelijk om content van je smartphone naar de tv te sturen. Aanbevelingen krijg je eveneens in overvloed. Ze zijn geordend per genre, niet per streamingdienst. De genres die Google je toont, zijn gebaseerd op je kijkgedrag. Meer over Google TV lees je in dit artikel.

TCL biedt verder een energiedashboard waarin je alle instellingen terugvindt die het energieverbruik van je tv kunnen beïnvloeden. Wil je de tv gebruiken als kunstkader, dan open je T-exhibition; daar vind je niet alleen een ruim aanbod kunst, je kunt er ook AI-kunst genereren. TCL Channels biedt gratis streaming-content, mét advertenties uiteraard. De Google TV-interface werkt vlot en de gebruikservaring is prima. Ook als je even in de instellingen wilt duiken of een andere input wilt selecteren heeft TCL voor een handige interface gezorgd.

De zwarte rechthoekige afstandsbediening wint geen prijs voor innovatie, maar werkt wel prima. De toetsen voelen zacht aan en hebben een zuivere aanslag. De lay-out is redelijk klassiek en er is nog een numeriek toetsenbord aanwezig. De ingebouwde microfoon is handig voor zoekopdrachten. Onderaan de afstandsbediening zijn zes sneltoetsen te vinden: voor Netflix, Prime Video, YouTube, de mediaspeler, TCL Channels en Disney+. 

Prima beeldverwerking

De AiPQ Pro-processor die je in de C6K vindt, gebruikt TCL ook in zijn hoger geplaatste modellen. Dat is goed nieuws, want je hoeft dus niets in te leveren op dit vlak en de resultaten zijn erg goed. Wat ons vooral opvalt, is dat HDR-content met zachte kleurgradiënten nu quasi-foutloos en zonder kleurstroken op het scherm verschijnt. Je hoeft daarvoor zelfs geen ruisonderdrukking te activeren. In SDR-content kan dat verschijnsel wel nog zichtbaar zijn, maar met wat lichte ruisonderdrukking worden de meeste hinderlijke kleurstroken weggewerkt. Alleen heel lastige gevallen blijven licht zichtbaar. De processor scoort ook erg goed op deinterlacing van live-tv (1080i) en heeft prima upscaling. Een klein beetje extra scherpte (tot maximaal 5) kan het beeld wel gebruiken.

Voor sport en games is bewegingsscherpte erg belangrijk, en die is prima. De randen van bewegende voorwerpen hebben een heel licht vage rand. Oledmodellen blijven wel uitgesproken beter op dit vlak. Wie dat wil verbeteren, kan overschakelen naar een 240Hz-verversingssnelheid. Bij 4K-beeldmateriaal gaat dat ten koste van wat verticale resolutie, maar het verlies is erg klein. Gamers kunnen in Full-HD zelfs tot 288 Hz gaan. Voor film zien we weinig meerwaarde. Wil je de judder van films wat intomen, dan activeer je de motion interpolation; stel de sterkte in naar eigen smaak. 

©TCL

Zijn 180 dimmingzones voldoende?

Het grote voordeel van miniled-achtergrondverlichtingen is dat ze een groot aantal dimmingzones kunnen bieden. Die zijn essentieel om het contrast van de televisie naar een hoger niveau te tillen. De 55C6K moet het echter stellen met 180 zones (18 x 10). Dat is een flinke downgrade ten opzichte van de 55C7K, die kan uitpakken met 720 zones (36 x 20). Het lcd-paneel zelf heeft een eigen contrast van ongeveer 4600:1, en dat is weliswaar iets lager dan wat we bij andere TCL-modellen zagen, maar zeker niet slecht. Met local dimming geactiveerd stijgt het contrast naar 8400:1, een bescheiden verbetering.

Op een eenvoudiger test scoort hij nog 27.800:1. Die cijfers laten zien dat dat 180 zones wel verbetering leveren, ook al is die aan de kleine kant. Maar het echte verschil zien we in allerlei testfragmenten. Is het beeld donker en zijn er veel kleinere lichtpunten, dan is er meer schaduwdetail zichtbaar dan wenselijk omdat de grote zones het contrast niet fijn genoeg kunnen controleren. Een snel bewegend voorwerp kan dan ook een kleine zone-overgang tonen.

We moeten daar wel bij vermelden dat de aansturing erg goed is; echte zonegrenzen zijn onzichtbaar, maar een incidentele halo is uiteraard niet te vermijden. Al die zaken zijn vooral van belang bij donkere beelden. Bij heldere beelden zien we dan weer een omgekeerd effect. Een donkere partij met scherp detail in een verder helder beeld is iets te helder en verliest zo wat detail. Dat effect is duidelijker in HDR. Al met al nog steeds een behoorlijk resultaat, maar van 180 zones mag je geen oledkwaliteit contrast verwachten. 

Bescheiden piekhelderheid

Ook op het gebied van piekhelderheid kan de C6K maar nauwelijks overtuigen. Op het 10%-venster in HDR Filmmaker Mode meten we 688 nits, op het volledig witte scherm 547 nits. TCL heeft de tv zo getuned dat hij op het 50%-venster nog naar 844 nits gaat. Dat zijn voor HDR eerder bescheiden resultaten, zeker aangezien de Filmmaker Mode de middentinten en helderste tinten te donker toont. Het kleurbereik haalt 88,5% P3. De C6K claimt een QLED-model te zijn, maar onze meting duidt eerder op een KSF-fosfor-achtergrondverlichting waarbij vermoedelijk erg weinig of geen quantum dots aanwezig zijn. Die QLED-vermelding zou TCL dan ook beter achterwege laten. Vergelijk die resultaten met de C7K (die wél echte quantum dots gebruikt) waar we 95% P3 halen en een piekhelderheid van 1850 nits op het 10%-venster, en je ziet dat het verschil groot is.

De C6K ondersteunt Dolby Vision IQ en HDR10+, naast HDR10 en HLG. In HDR Filmmaker Mode zijn niet alleen de helderste tinten te donker, de tv clipt ook wat witdetail weg, waardoor nuance in de helderste tinten kan verdwijnen. We activeerden dynamische tonemapping om dat tegen te gaan, maar dat maakt het beeld over het algemeen te helder, waardoor je minder contrastrijk beeld ziet. In SDR is het resultaat erg goed: de Filmmaker Mode levert een goede kalibratie, dus daar zie je de C6K op zijn best. Zowel in HDR als SDR was het schaduwdetail goed zichtbaar. 

Matige audio

De 40 watt sterke 2.1-audioconfiguratie met het label van Onkyo mag dan wel iets krachtiger zijn dan de gemiddelde lagere-middenklasser, toch laat het geen diepe indruk achter. Er is ondersteuning voor Dolby Atmos en DTS:X, maar onze filmsoundtracks geven maar een matig tot erg beperkt surroundgevoel. Echte diepe bassen ontbreken, en zodra je het volume echt hoog zet, verdwijnt een deel van de bas en hoor je redelijk wat vervorming. De klank is goed genoeg voor doorsnee dagelijks gebruik, maar muziek- en filmliefhebbers kunnen beter een soundbar bij deze televisie gebruiken.

Conclusie

TCL pakt erg graag uit met zijn miniled-modellen, maar deze instapper maakt toch een aantal belangrijke compromissen. Dat leidt onmiddellijk tot zijn belangrijkste minpunt: de adviesprijs. Die is te hoog, zeker wanneer je die vergelijkt met de TCL C7K die nauwelijks duurder, maar wel aanmerkelijk beter is. De dynamische tonemapping van TCL kan beter, zeker gezien de basisprestaties. Met 180 zones kan hij immers geen hoge piekhelderheid leveren en ook geen indrukwekkend contrast. In HDR blijft hij daardoor wat achter, en de dynamische tonemapping maakt niet genoeg goed. Als we erg streng zijn, komt dat vooral omdat de andere miniled-modellen van TCL juist wél zo goed scoren. Maar eerlijk is eerlijk: deze TCL 55C6K levert nog prima prestaties, met mooie kleuren en voldoende piekhelderheid en contrast. De Filmmaker en Movie Mode zijn goed gekalibreerd en zeker in SDR is dat een mooie prestatie. Google TV zorgt voor een ruim entertainmentaanbod en er zijn aardig wat gaming-features. Kun je deze televisie met een mooie korting vinden, dan is hij zeker het overwegen waard!

Met LoRaWAN verbind je draadloze apparaten over grote afstanden met internet, zonder dat ze veel energie verbruiken. Ideaal voor sensoren die jarenlang op één batterij moeten werken, zoals weerstations of waterpeilsensoren of tuinmetingen. In dit artikel bouwen we stap-voor-stap een eigen LoRaWAN-netwerk met een gateway en de opensource-oplossing ChirpStack. We behandelen de installatie, configuratie en koppeling van sensoren, en laten zien hoe je de data uitleest en integreert in andere systemen.

Ook interessant: Bedien je slimme apparaten met een zelfgebouwd touchscreen

LoRaWAN is een zogenoemd Low-Power Wide-Area Network (LPWAN): het protocol implementeert draadloze communicatie over grotere afstanden (in perfecte omstandigheden zelfs meer dan tien kilometer) met een laag stroomverbruik. De keerzijde is dat de overdrachtssnelheid laag is, maximaal enkele kilobits per seconde. Maar voor veel toepassingen is dat voldoende. Denk maar aan het uitlezen van het peil van je regenwaterput of van het weerstation in een boomgaard. Door elke tien minuten een klein pakketje met sensorwaarden door te sturen, kan een LoRaWAN-sensor gemakkelijk tien jaar op één batterij werken.

LoRa

LoRa (Long Range) is de specificatie van de fysieke laag van het netwerkmodel, die definieert hoe de radiosignalen eruitzien. De standaard specificeert de gebruikte frequentiebanden (868 MHz in Europa, 915 MHz in Noord-Amerika en Australië en 923 MHz in Azië) en modulatie. Speciaal aan LoRa is dat het goed tegen interferentie kan. Dat is ook nodig, want in Europa werken bijvoorbeeld Z-Wave en draadloze alarmsystemen in dezelfde frequentieband.

LoRa is een propriëtair protocol van Semtech (https://www.semtech.com) dat is gebaseerd op chirp spread spectrum. Met deze techniek wordt informatie gecodeerd in de vorm van een 'tjilp': een sinusoïdaal signaal waarvan de frequentie met de tijd verhoogt (up-chirp) of verlaagt (down-chirp). De snelheid waarmee de frequentie van het signaal verandert, is de chirp rate. Hoe hoger de chirp rate, hoe meer informatie er in dezelfde tijd doorgestuurd kan worden, maar hoe moeilijker ze te decoderen is.

LoRa definieert zes spreading factors, van SF7 (snelle chirp rate) tot SF12 (trage chirp rate). Hoe hoger de spreading factor, hoe verder het signaal nog ontvangen kan worden.

©ID.nl

LoRaWAN

Terwijl LoRa slechts de fysieke laag definieert, bouwt LoRaWAN daarop voort om communicatie tussen de end devices (ook nodes genoemd) en internet mogelijk te maken. Zo'n end device is elk apparaat met een LoRa-antenne en firmware die de LoRaWAN MAC-laag implementeert. LoRaWAN is een open standaard die door de LoRa Alliance (https://www.lora-alliance.org) wordt gepromoot.

Om die communicatie met internet mogelijk te maken, is een LoRaWAN-gateway nodig. Die is uitgerust met zowel een LoRa-antenne als een wifi-antenne, ethernetpoort of 4G-antenne. De gateway stuurt de ontvangen LoRaWAN-pakketten via internet door naar een centrale netwerkserver.

Mogelijk ontvangen meerdere gateways hetzelfde pakket van een node. De netwerkserver filtert die dubbel ontvangen pakketten eruit. Ook verzekert de netwerkserver de authenticiteit van elke node op het netwerk en de integriteit van elk pakket. Alle LoRaWAN-pakketten tussen de nodes en de netwerkserver zijn met een AES-sleutel van 128 bit versleuteld.

ChirpStack

We hebben dus een of meerdere LoRaWAN-gateways nodig, een netwerkserver, en uiteraard LoRaWAN-nodes met sensors die we willen uitlezen. Voor de gateway en de netwerkserver maken we in dit artikel gebruik van versie 4 van het opensource-project ChirpStack (https://www.chirpstack.io). Overigens is ChirpStack compatibel met de meeste LoRaWAN-gateways, als die werken met de Semtech Packet Forwarder of Semtech Basics Station. De documentatie van ChirpStack bevat voor diverse merken van gateways uitleg over de configuratie (https://www.kwikr.nl/csgatew).

Een alternatief is om ChirpStack Gateway OS op een ondersteunde LoRaWAN-gateway te draaien. Dit is een op OpenWrt gebaseerde Linux-distributie met gateway-software en webinterface voor de configuratie. Dit besturingssysteem installeer je dan op een Raspberry Pi met LoRa HAT of een andere ondersteunde gateway. Voor dit artikel installeerden we ChirpStack Gateway OS op een Seeed Studio SenseCap M2.

🛜 ChirpStack Gateway OS

🛜 Ondersteunde gateways

🛜 Seeed Studio SenseCap M2

©ID.nl

Gateway OS installeren

Voor de Raspberry Pi bestaan er twee types images (https://www.kwikr.nl/csospi) van Gateway OS: Base en Full. Met Base installeer je een volledig functionele LoRaWAN-gateway, terwijl Full op hetzelfde apparaat ook een netwerkserver en Node-RED (www.nodered.org) installeert. Wil je een alles-in-één LoRaWAN-oplossing, kies dan het Full-image. We gaan er in dit artikel van uit dat je het Base-image draait. Later installeren we de netwerkserver en Node-RED in Docker-containers op een Linux-server.

Volg dan de installatie-instructies (https://www.kwikr.nl/csosins) voor je merk van gateway. We lieten onze SenseCap M2 eerst upgraden naar de nieuwste firmware van Seeed Studio. Daarna downloadden we het image van ChirpStack Gateway OS 4.7.0 voor de SenseCap M2. In de webinterface ga je dan naar System en vervolgens naar Backup / Flash Firmware. Klik op Flash image… onderaan de pagina, selecteer het image en klik op Upload.

©ID.nl

Gateway configureren

Nadat je gateway met de net geïnstalleerde firmware is opgestart, log je in met gebruikersnaam root en een leeg wachtwoord. Stel daarna een wachtwoord in. Klik daarna links op het menu ChirpStack / Concentratord. In het tabblad Global configuration vink je Enabled aan en selecteer je de chipset van je LoRa-hardware, in ons geval SX1302/SX1303.

Ga dan naar het tabblad van je geselecteerde chipset en vul de juiste gegevens in. De Antenna gain (dBi) staat standaard op 2 ingesteld, maar onze gateway is met een 3dBi-antenne uitgerust, dus dat veranderen we. Belangrijk is ook het Channel-plan. Voor Europa kies je daar EU868, zodat de gateway op de juiste frequenties werkt.

Klik daarna op Save & Apply om de instellingen door te voeren. Na enkele seconden zou onderaan in de footer Could not read Gateway ID moeten veranderen naar de ID van je gateway. Mogelijk moet je hiervoor de pagina verversen.

©ID.nl

Netwerkserver installeren

De netwerkserver en andere benodigde componenten installeer je op een Linux-server. De documentatie van ChirpStack toont de installatie-instructies voor Debian/Ubuntu, evenals voor Docker Compose (https://www.kwikr.nl/csdock). Wij voerden die laatste methode uit op een Debian 12-server. Installeer Docker en Docker Compose met:

Geef je gebruiker toegang tot de Docker-daemon met:

Log daarna uit en weer in. Download dan de Git-repository met de Docker Compose-bestanden van ChirpStack met de opdracht:

Navigeer dan naar die directory met:

Het bestand README.md bevat uitleg voor de configuratie. Bekijk eens alle bestanden in de map configuration voor de mogelijkheden.

©ID.nl

Netwerkserver opstarten

Er is maar één configuratie die je zeker moet aanpassen: maak een willekeurig 'secret' met deze opdracht:

De uitvoer is iets van deze vorm:

Open nu het bestand configuration/chirpstack/chirpstack.toml en zet dit secret op de plaats van you-must-replace-this in de regel die begint met secret=. Sla dit bestand op. Voer daarna deze opdracht uit in de directory van de repository:

Nadat alle containers zijn aangemaakt, kun je op de webinterface van ChirpStack aanmelden op http://IP:8080 (met in plaats van IP het ip-adres van de Linux-server) en als gebruikersnaam en wachtwoord admin. Klik bovenaan rechts op je gebruikersnaam admin en kies Change password om dit standaardwachtwoord aan te passen.

Gateway toevoegen

Nu moet je de gateway nog aan je netwerkserver koppelen. Het Docker Compose-bestand installeert ook de MQTT-broker Mosquitto. We laten de gateway daarom met diezelfde MQTT-broker verbinden. Klik in de gateway op MQTT Forwarder onder ChirpStack. Dat component is standaard ingeschakeld, je hoeft alleen maar in het tabblad MQTT configuration bij Server de waarde tcp://IP:1883 in te vullen (met in plaats van IP het ip-adres van de netwerkserver) en onderaan op Save & Apply te klikken.

Klik daarna in de netwerkserver links op Tenant / Gateways / Add gateway. Geef je gateway een naam en vul de gateway-ID in dat ChirpStack Gateway OS onderaan rechts toont. Klik op Submit.

Daarna is je gateway onder Gateways te zien met de status (Online). Klik je op de gateway-ID, dan krijg je in het dashboard wat statistieken te zien, en in het tabblad Metadata van het tabblad Configuration zie je allerlei systeemgegevens die de gateway al stuurt, zoals de regio, het hardwaremodel en versienummers van concentratord en de MQTT-forwarder.

©ID.nl

Apparaatprofiel

Met de gateway hoef je nu verder niets te doen. De rest van de configuratie gebeurt in de netwerkserver van ChirpStack. Voor elk type apparaat dat je wilt toevoegen, moet je eerst een apparaatprofiel aanmaken; die vind je in de productspecificaties. Haal die erbij en klik bij Device Profiles op de blauwe knop Add device profile bovenaan rechts.

We demonstreren hoe je dit doet voor de LSN50v2-S31 van Dragino, een temperatuur- en luchtvochtigheidssensor. Geef het profiel de naam van het producttype. Voor de MAC-versie volgen we de gebruikershandleiding en kiezen we LoRaWAN 1.0.3. Aangezien het standaard interval waarmee deze sensor data doorstuurt twintig minuten is, vullen we bij Expected uplink interval als waarde 1200 seconden in. Onder het tabblad Join (OTAA / ABP) staat Device supports OTAA standaard ingeschakeld. Dat houden we zo, omdat het apparaat dit volgens de handleiding ondersteunt. De rest van de standaardwaarden zijn oké.

©ID.nl

Codec

LoRaWAN-apparaten sturen hun data als een reeks opeenvolgende bytes, waarvan het formaat in de documentatie van het apparaat wordt uitgelegd. We hebben dus voor elk apparaatprofiel een functie nodig die deze datareeks decodeert en in voor ons leesbare vorm omzet, in JSON-formaat (https://www.json.org). Die functie dien je in het tabblad Codec in te voeren. Kies hier bij Payload codec voor JavaScript functions.

Je ziet nu dat het tekstveld Codec functions een sjabloon bevat met functies decodeUplink voor de data die het apparaat naar de netwerkserver stuurt en decodDownlink voor de data die de netwerkserver naar het apparaat stuurt. Deze functies moet je dus implementeren, maar de meeste leveranciers van LoRaWAN-apparaten bieden zelf al de juiste JavaScript-functies aan.

Dragino biedt deze functies voor al zijn apparaten aan in een GitHub-repository (https://www.kwikr.nl/dragit). Navigeer daar naar de juiste directory, open het bestand waarvan de naam eindigt op Chirpstack v4 decoder.txt en plak de inhoud van het bestand in dit tekstveld. Klik op Submit om het apparaatprofiel met de bijbehorende decoder op te slaan.

©ID.nl

Apparaat toevoegen

LoRaWAN-apparaten worden gegroepeerd per applicatie. Bijvoorbeeld temperatuursensors groepeer je onder één applicatie en contactsensors onder een andere. Maak dus eerst een applicatie aan onder Applications door bovenaan rechts op Add application te klikken, de applicatie een naam te geven en dan met Submit aan te maken. Als je onder Applications op deze applicatie klikt, kun je met een klik op Add device apparaten toevoegen aan deze applicatie.

Vul nu een naam in voor je apparaat, bijvoorbeeld Temperatuursensor buiten, en kies het apparaatprofiel dat je juist hebt aangemaakt. Daarna vul je de Device EUI in. Join EUI is niet nodig als je apparaat via OTAA wordt geactiveerd. Klik op Submit. In het tabblad OTAA keys dat nu verschijnt, vul je de Application key in. Al deze tekenreeksen van hexadecimale cijfers vind je doorgaans op een sticker in de verpakking van het apparaat. Schakel daarna het apparaat in.

©ID.nl

Uplinks bekijken

Als alles goed gaat, zie je nu in het tabblad LoRaWAN frames pakketten van je apparaat voorbijkomen. Als allereerste een JoinRequest, gevolgd door een JoinAccept wanneer het apparaat door je LoRaWAN-netwerk is geaccepteerd. Wanneer je beide berichten ziet, weet je dat je apparaat op het LoRaWAN-netwerk is geactiveerd.

Ga daarna naar het tabblad Events. Hier zie je een join-gebeurtenis die aangeeft dat je apparaat tot het netwerk is toegetreden. En zodra het apparaat een eerste meting stuurt, zie je ook een up-gebeurtenis. Klik op join of up voor een gestructureerde weergave van de gegevens; dit is een JSON-structuur. Zoek de sleutel data met daarin de sleutel object. Die laatste bevat de data die de payload-decoder heeft gedecodeerd, met onder andere de temperatuur (TempC_SHT31), de luchtvochtigheid (Hum_SHT31) en de batterijspanning (BatV).

©ID.nl

Metingen tonen

Wanneer ChirpStack de uplinks van je apparaat (gegevens die je apparaat uitstuurt) kan decoderen, kun je deze ook visualiseren. Verlaat daarvoor de applicatie en ga naar het apparaatprofiel van de sensor. Open het tabblad Measurements. Je ziet dat ChirpStack hier al de sleutels uit de JSON-structuur met gegevens heeft toegevoegd als meetsleutels. De soort meting staat echter telkens op Unknown / unset, waardoor ze voorlopig worden genegeerd.

Geef nu elke meetsleutel die je wilt visualiseren een type. Voor de batterijspanning, temperatuur en luchtvochtigheid kiezen we Gauge; in de andere waarden zijn we niet geïnteresseerd. Klik tot slot op Submit.

Als je nu even wacht tot de volgende uplink, zie je grafieken van de opgegeven metingen in het tabblad Device metrics van het tabblad Dashboard van het apparaat onder de applicatie waarbij het hoort. Overigens toont ChirpStack ook de status van de batterij van elk apparaat in de lijst met apparaten van een applicatie.

©ID.nl

Problemen oplossen

ChirpStack biedt ook voldoende informatie om problemen op te lossen. Draadloze communicatie is nooit 100% betrouwbaar, want er kunnen allerlei storingen voorkomen. Het tabblad Link metrics van een apparaat biedt je zicht op de prestaties. Hier zie je grafiekjes per dag, maand of jaar van enkele belangrijke karakteristieken.

Zo toont Received het aantal ontvangen uplinks. In de daggrafiek is dat per uur. Van een apparaat met een uplinkinterval van twintig minuten verwacht je drie ontvangen uplinks per uur. Zie je er in een uur minder, dan kan dat aan het apparaat liggen. Maar zie je bij alle apparaten een bepaalde periode minder dan verwachte uplinks, dan ligt het waarschijnlijk aan de verbinding tussen de gateway en de netwerkserver.

RSSI

Een andere belangrijke indicator is de RSSI (Received Signal Strength Indicator), een maat voor hoe sterk het ontvangen signaal nog is. Het wordt gemeten in dBm (decibel-milliwatts) en is een negatief getal. Hoe dichter dit bij nul ligt, hoe sterker het ontvangen signaal. Een sensor op tien meter van de gateway kan bijvoorbeeld ontvangen worden met -50 dBm, terwijl dit op tientallen meters en/of met muren of andere obstakels ertussen al snel kan afnemen tot -100 dBm.

Maar ook de anteversterking en de verliezen in de kabels en connector naar de antenne (zowel bij de gateway als de sensor) hebben een invloed op de RSSI. In de grafiek van de RSSI kun je deze invloeden experimenteel onderzoeken om je LoRaWAN-netwerk te optimaliseren. Bij minder dan -120 dBm wordt de ontvangst onbetrouwbaar. Komt de RSSI van een van je apparaten in deze buurt, probeer dan bijvoorbeeld je gateway te verplaatsen of antennes te vervangen.

©ID.nl

SNR

Ook uit de SNR (Signal-to-Noise Ratio) kun je heel wat afleiden over de betrouwbaarheid van de draadloze verbinding. Dit is de verhouding tussen het vermogen van het ontvangen signaal en van de ruis. Dit laatste zijn alle ongewenste signaalbronnen die interfereren met het LoRaWAN-signaal en dit dus kunnen verstoren. Hoe groter de SNR, hoe beter de gateway het signaal van de sensor van de ruis kan onderscheiden.

De SNR wordt in dB gemeten en is een waarde die doorgaans tussen -20 dB en +10 dB ligt. Een negatieve SNR betekent dat de ruis groter dan het signaal is. Normaal gezien is dit signaal dan niet meer van de ruis te onderscheiden, maar LoRa spreidt het signaal over een breder spectrum dan nodig uit en spreidt de ruis ook, waardoor het afhankelijk van de instellingen zelfs nog signalen kunt ontvangen met een SNR tot -20 dB.

LoRaWAN heeft met Adaptive Data Rate (ADR) bovendien een mechanisme waarbij de netwerkserver automatisch de SNR monitort en het apparaat indien nodig de opdracht geeft om zijn signaal over een breder spectrum uit te breiden om de SNR te verbeteren.

MQTT-berichten

De netwerkserver decodeert nu al je LoRaWAN-sensors en stuurt deze data in de vorm van MQTT-pakketten uit naar de MQTT-broker. Hierop kun je nu andere software laten luisteren, zoals je domoticaysteem. Daarvoor moet je eerst inzicht hebben in het formaat van de data. Gebruik daarvoor een MQTT-client die zowel voor Windows, macOS als Linux bestaat (zoals MQTTX, https://www.mqttx.app). Vul als hostname voor de broker het ip-adres of domein waarop de broker van je ChirpStack-netwerkserver draait en klik op Connect.

Klik dan op New Subscription en type het MQTT-onderwerp in dat je wilt volgen. De vorm van dit onderwerp staat uitgelegd in de documentatie van ChirpStack over MQTT (https://www.kwikr.nl/csmq). Om alle uplinks van een specifiek apparaat te ontvangen in de MQTT-client, vul je dit onderwerp in: application/APPLICATION_ID/device/DEV_EUI/event/up. De Application ID vind je op de pagina van de applicatie in ChirpStack naast de naam, en de Device EUI op de pagina van het apparaat. Je kunt ook single-level wildcards + gebruiken om alle uplinks van alle apparaten van alle applicaties te zien met application/+/device/+/event/up. Verander na het aanmaken van de subscription bovenaan Plaintext in JSON om de structuur van de boodschappen te zien.

©ID.nl

Integreren in domoticasysteem

Je kunt nu de sensormetingen in je domoticasysteem integreren als dit MQTT ondersteunt. We tonen hoe dit gaat in Node-RED (https://www.nodered.org). De makers van ChirpStack voorzien zelf een pakket voor Node-RED: node-red-contrib-chirpstack (https://www.kwikr.nl/csnr). Installeer dat op de Linux-server of in de Docker-container waarin je Node-RED hebt draaien, met deze opdracht:

Na een herstart van Node-RED zie je links onderaan twee nieuwe nodes in de categorie ChirpStack.

Voeg nu een mqtt in-node aan je flow toe, voeg een nieuwe broker toe en kies als onderwerp het MQTT-onderwerp voor de uplink van je apparaat. Als je nu op Deploy klikt, moet er bij de node een groen icoontje met connected bij staan. Koppel daarna een device event-node aan je mqtt in-node en zorg dat Event Type op Uplink staat (de standaard). Koppel hierachter een change-node waarbij je msg.payload gelijkstelt aan de waarde msg.payload.object.TempC_SHT31.

Hang hier een debug-node achter. Klik nog eens op Deploy, en wanneer je LoRaWAN-sensor weer een uplink stuurt, krijg je de temperatuur in het debugvenster te zien. De uitvoer van de change-node kun je nu ook op andere manieren verwerken, bijvoorbeeld door de temperatuur in een dashboard te visualiseren.

©ID.nl