LoRaWAN Schnittstelle

Hier finden Sie einen LoRaWAN Schnittstelle für den Hyperion👉

Generelle Beschreibung der LoRaWAN Schnittstelle

• Der Hyperion Lora ist kompatibel zu LoraWAN0.3 (Klasse C).
• Der Hyperion Lora speichert die für Lora erforderlichen Parameter und deren Konfiguration dauerhaft auf dem Lora-Modul.
• Eine Neuparametrierung ist nur über das Messgerätedisplay oder über eine Lora-Downlink-Nachricht möglich.
• Der Hyperion Lora synchronisiert seine interne Uhr mindestens einmal pro Tag autonom über eine regelmäßig geplante DeviceTimeReq.
• Der Hyperion Lora ermittelt und optimiert seine eigenen Sendeparameter (Datenrate, SF-Faktor usw.).
• Das Standardmessgerät verwendet eine interne Antenne für die Kommunikation. Ein Messgerät mit externer Antenne ist nur auf besonderen Wunsch erhältlich.

Hardwarebeschreibung

Die Lora-Schnittstelle des Hyperion LoRa basiert auf dem Lora-Übertragungsstandard. Das bedeutet, dass das Messgerät Daten über große Entfernungen in Umgebungen ohne permanente Kommunikation zuverlässig übertragen kann.
Um eine stabile und leistungsstarke Verbindung zum LoRa-Gateway zu gewährleisten, passt das Messgerät seine Sende- und Empfangsparameter kontinuierlich automatisch an.

Zur einfacheren Integration in ein Netzwerk kann der Verbindungsstatus direkt auf dem Display des Messgeräts angezeigt werden.

• Frequenz: EU 863870 MHz
• Typ: Gerät der Klasse C
• Zwei-Wege-Kommunikation.
• Die Lora-Schnittstelle steht jederzeit für Downlink-Nachrichten (Klasse C) zur Verfügung.
• Die Schnittstelle sendet mit einer Signalstärke von 14 dbm.

Anschluss einer externen Antenne

Um eine externe Antenne an den SMA-Anschluss anzuschließen, verwenden Sie eine Antenne mit SMA-Stecker. Beachten Sie, dass die Option für die externe Antenne am Messgerät aktiviert sein muss, wenn eine externe Antenne angeschlossen ist.

 Installation und Konfiguration 

 Dieser Abschnitt behandelt die Sicherheit bei der Installation, die Einrichtung der Antenne und die Konfigurationsanforderungen vor der Inbetriebnahme des Hyperion LoRa-Messgeräts 

Inbetriebnahme

Jedes Messgerät wird mit folgenden Komponenten geliefert:

• Join-Modus: OTAA
• Geräte-EUI (beginnend mit 10 2C EF)
• Appkey
• JoinEUI (früher: AppEUI) (10 2C EF 00 00 00 00 00)

Die Dev-EUI und der AppKey können auf dem Display abgelesen werden, die JoinEUI (früher: AppEUI) lautet bei jedem Zähler

10 2C EF 00 00 00 00 00.

Der Hyperion Lora dient zur schnellen Erkennung potenzieller Probleme im Verbindungsbereich oder Durchsatz.

Eine Neupositionierung des Lora-Gateways ist nach der Installation des Hyperion Lora möglich.

Solange die empfohlenen Abstände eingehalten werden, kommuniziert der Zähler weiterhin mit dem Lora-Server.

Der Betrieb des Zählers mit einem SMA-Stecker ist nur mit angeschlossener Antenne zulässig.

LoRaWAN funktionübersicht 

LoRa JoinStatus 2/4

Anzeigeinformationen:

• Joined: Wenn das Messgerät mit einem Lora-Netzwerk verbunden ist.
• Uplink: ACK/NACK (mit oder ohne Bestätigung)
• Zeitstempel des letzten Uplinks

LoRa Status 3/4

Anzeigeinformationen:

• RSSI: Die empfangene Feldstärke
• SNR: Signal-Rausch-Verhältnis
• SPF: Spreizfaktor
• BW: Bandbreite

LoRa JoinMode 4/4

Anzeigeinformationen:

• Join-Modus: OTAA oder ABP
• Downlink: ACK/NACK (mit oder ohne Bestätigung)
• Zeitstempel des letzten Downlinks

LoRa AppKey (nur bei OTAA)

Durch kurzes Drücken der SRVC-Taste wird der aktuelle AppKey angezeigt.
Mit der Pfeiltaste nach rechts können Sie einen neuen AppKey generieren.

• Durch ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste wird der Bearbeitungsmodus verlassen, ohne den AppKey zu ändern.
• Durch ein zweites langes Drücken (>2 s) der SRVC-Taste wird die Generierung des neuen AppKey abgeschlossen und der Bearbeitungsmodus automatisch verlassen.
• Die erfolgreiche Generierung eines neuen AppKey wird durch kurzes Blinken der Display-Hintergrundbeleuchtung bestätigt.

Der neu erstellte AppKey kann nun durch kurzes Drücken der SRVC-Taste ausgelesen werden.

LoRa DevAddr (nur bei ABP)

Durch kurzes Drücken der SRVC-Taste wird die aktuelle DevAddr angezeigt.
Mit der Pfeiltaste nach rechts können Sie eine neue DevAddr generieren.

• Ein zweiter kurzer Druck (<2 s) auf die SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne die DevAddr zu ändern.
• Ein zweites langes Drücken (>2 s) der SRVC-Taste schließt die Generierung der neuen DevAddr ab und beendet den Bearbeitungsmodus automatisch.
• Die erfolgreiche Generierung einer neuen DevAddr wird durch kurzes Blinken der Display-Hintergrundbeleuchtung bestätigt.

Die neu erstellte DevAddr kann nun durch kurzes Drücken der SRVC-Taste ausgelesen werden.

LoRa NwkSKey (nur bei ABP)

Durch kurzes Drücken der SRVC-Taste wird der aktuelle NwkSKey angezeigt.
Mit der Pfeiltaste nach rechts können Sie einen neuen NwkSKey generieren.

• Ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne den NwkSKey zu ändern.
• Ein zweites langes Drücken (>2 s) der SRVC-Taste schließt die Generierung des neuen NwkSKey ab und beendet den Bearbeitungsmodus automatisch.
• Die erfolgreiche Generierung eines neuen NwkSKey wird durch kurzes Blinken der Display-Hintergrundbeleuchtung bestätigt.

Der neu erstellte NwkSKey kann nun durch kurzes Drücken der SRVC-Taste ausgelesen werden.

LoRa JoinMode (verfügbar mit OTAA und ABP)

Sie können den Parameter durch kurzes Drücken der SRVC-Taste einstellen.
Verwenden Sie die Pfeiltaste nach rechts, um den gewünschten JoinMode auszuwählen.

• Ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne den JoinMode zu ändern.
• Ein zweites langes Drücken (>2 s) der SRVC-Taste schließt den neuen JoinMode und verlässt automatisch den Bearbeitungsmodus.
  Das erfolgreiche Speichern wird durch ein kurzes Blinken der Displaybeleuchtung bestätigt.

OTAA-Over the Air-Aktivierung

Die Lora-Schnittstelle des Hyperion-Energiezählers kann OTAA verwenden.

Das Kommunikationsmodul steuert die Verschlüsselung mit dem Lora-Netzwerkserver und verbindet sich mit dem Netzwerk 

LoRa Join

Durchführen eines (erneuten) Beitritts

Sie können den Parameter durch kurzes Drücken der SRVC-Taste einstellen.
Mit der Pfeiltaste nach rechts können Sie „Reboot“ auswählen.

• Ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne etwas zu ändern.
• Ein zweites langes Drücken (>2 s) der SRVC-Taste startet den (erneuten) Beitritt und verlässt den Bearbeitungsmodus automatisch.
  Das erfolgreiche Speichern wird durch ein kurzes Blinken der Displaybeleuchtung bestätigt.

LoRa-Test

Senden Sie eine sofortige Uplink-Nachricht mit der Konfiguration von Slot 1 an das LoRa-Netzwerk.

Sie können den Parameter durch kurzes Drücken der SRVC-Taste einstellen.
Der Uplink wird mit der Pfeiltaste nach rechts ausgelöst.

• Ein zweites kurzes Drücken (<2s) der SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne etwas zu ändern.
• Ein zweites langes Drücken (>2s) der SRVC-Taste startet den Uplink und verlässt den Bearbeitungsmodus automatisch.
  Die erfolgreiche Übertragung wird durch kurzes Blinken der Displaybeleuchtung bestätigt.

LoRa-Antenne

Ermöglicht einfaches Umschalten zwischen interner und externer Antenne.

Sie können den Parameter durch kurzes Drücken der SRVC-Taste einstellen.
Verwenden Sie die Pfeiltaste nach rechts, um die Antenne auszuwählen.

• Durch ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste verlassen Sie den Bearbeitungsmodus, ohne die Antennenkonfiguration zu ändern.
• Ein zweiter langer Druck (>2s) auf die SRVC-Taste speichert die Auswahl und beendet automatisch den Bearbeitungsmodus.
  Das erfolgreiche Speichern wird durch ein kurzes Blinken der Displaybeleuchtung bestätigt.

LoRa-Schnittstelle

Ermöglicht einen Soft-Reset (SoftReset) des LoRa-Moduls oder das Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen (Factory RESET).

Sie können den Parameter durch kurzes Drücken der SRVC-Taste einstellen.
Mit der Pfeiltaste nach rechts können Sie den Reset auswählen.

• Ein zweites kurzes Drücken (<2 s) der SRVC-Taste beendet den Bearbeitungsmodus, ohne etwas zu ändern.
• Ein zweiter langer Druck (>2 s) auf die SRVC-Taste schließt den Reset ab und verlässt den Bearbeitungsmodus automatisch.
  Der erfolgreiche Reset wird durch ein kurzes Blinken der Displaybeleuchtung bestätigt.

Join-Anfrage

Solange keine Beitrittsanfrage erfolgt ist, versucht der Hyperion regelmäßig, eine Verbindung zu einem LoRa-Netzwerk herzustellen.

Diese Beitrittsanfragen erfolgen zufällig über einen Zeitraum von ˘ 10 Minuten, um Bandbreitenproblemen entgegenzuwirken, wenn sich mehrere Zähler im selben Netzwerk befinden.

LoRa Verbindungstest

Der Hyperion Lora überprüft mindestens einmal täglich seine Verbindung zum LoRa-Netzwerk.
Sie können die Datenpakete so konfigurieren, dass für jede Uplink-Übertragung ein ACK angefordert wird.
Wenn diese Option aktiviert ist, kann das Messgerät viel schneller auf eine Verbindungsunterbrechung reagieren.

Wenn der Hyperion Lora

• innerhalb von 24 Stunden keine ACK-Bestätigung für seine Uplink-Nachrichten erhält
• oder die Verbindungsprüfung (einmal alle 24 Stunden) für die fortgesetzte Verbindung zum Lora-Netzwerk fehlschlägt, startet er automatisch einen neuen (Re-)Join-Prozess.

Diese Überprüfung der fortbestehenden Verbindung zum Lora-Netzwerk kann auch über eine Zeitsynchronisation (DeviceTimeReq) oder eine Uplink-Nachricht an einen dedizierten fPort mit einem ACK erfolgen.

Konfiguration der Messwertübertragung

Allgemeine Beschreibung 

• Sie können über eine Downlink-Nachricht konfigurieren, welche Messwerte in welchem Intervall gesendet werden sollen.
• Zum Auslesen stehen nur Messwerte aus dem Datenlogger und dem Logbuch zur Verfügung.
• Für diese Konfiguration stehen 10 „Slots” zur Verfügung, die durch die fPorts 1–10 dargestellt werden.
• Pro Slot können nur 10 Messungen gespeichert werden.
• Niedrigere Slots haben eine höhere Priorität.
• Die folgenden Messregister werden standardmäßig übertragen: Siehe Standard-Uplink
• Sie können das Intervall konfigurieren, in dem die Daten übertragen werden.
  Das Intervall kann von 1 Minute bis maximal 67.500 Minuten (45 Tage) eingestellt werden.
• Möchten Sie, dass Ihr Lora-Netzwerk für jede vom Zähler empfangene Übertragung eine ACK sendet? Ja/Nein?
  • Wenn Ja: Wenn das Netzwerk das Paket nicht bestätigt, sendet der Zähler das Paket erneut.
• Wählen Sie aus, ob dieses Profil aktiv ist oder nicht.

Downlink-Meldungen

Der Hyperion Energiezähler Lora kann jede empfangene Downlink-Übertragung quittieren.

Beschreibung der Downlink-Nachricht

Die Bitreihenfolge ist LSB, die Bytereihenfolge ist LittleEndian.

Konfiguration, welche Register gesendet werden.

Länge in Bytes: 4 Bytes – 13 Bytes  fPort: 110

Konfiguration Flaggenbyte

Eine Liste der möglichen Register-IDs finden Sie im Measurement-Register

var data = [0x01, 0x00, 0x08, 0x53];

var data = [0x01, 0x00, 0x0A, 0x01, 0x03, 0x04, 0x05, 0x06, 0x07, 0x08, 0x09, 0x0A, 0x83];

Uplink-Meldung

• Join / Rejoin Anfrage
• Zeitsynchronisation
• Netzwerkzugehörigkeit überwachen
• Senden von Messregistern

Join / Rejoin

DeviceTimeReq / Zeitsynchronisation

Im Normalbetrieb versucht der Hyperion Lora regelmäßig (mindestens einmal alle 24 Stunden, maximal einmal pro Stunde), die aktuelle Uhrzeit und das aktuelle Datum zu ermitteln.
Der Zähler stellt seine interne Uhr nach folgenden Kriterien ein:

• Wenn die alte und die neue Zeit um weniger als 2 Sekunden voneinander abweichen, akzeptiert das Messgerät die neue Zeit als Zeitsynchronisation und stellt die neue Zeit ein.
• Wenn die Differenz mehr als 2 Sekunden beträgt, fragt das Messgerät die aktuelle Uhrzeit mindestens 3 weitere Male ab, um sicherzustellen, dass die neue Uhrzeit korrekt ist.

Nach dem Start oder wenn der interne Puffer für die RTC aufgebraucht ist, überprüft das Messgerät die Zeit mit mindestens 3 DeviceTimeReq-Anfragen.
Diese 3 Zeitabfragen finden innerhalb eines Zeitraums von 3 Minuten statt.

Versenden von Messwerten

• Der Hyperion Lora überträgt alle erforderlichen Register direkt aus seinem Datenlogger über Lora, ohne die Daten zu verändern.
  Die angeforderten Messwerte werden zum Fälligkeitstermin aus dem Datenlogger ausgelesen.
  Die Übertragung muss daher innerhalb des Übertragungsintervalls beginnen und enden.

Beispiel für ein Übertragungsintervall von 15 Minuten:

• 09:00:02 Uhr: Das Kommunikationsmodul Lora liest den letzten Datenloggereintrag aus. Die dort gespeicherten Werte sind von 09:00:00 Uhr.
• 09:00:03 Uhr 09:14:59 Uhr: Der Zähler versucht, die Daten über das Lora-Netzwerk zu übertragen.
• 09:15:02 Uhr: Das Lora-Kommunikationsmodul liest den letzten Datenlogger-Eintrag aus. Die dort gespeicherten Werte sind von 09:15:00 Uhr.

Aufbau von Uplink-Paketen

Die Bitreihenfolge ist LSB, die Bytereihenfolge ist LittleEndian. Die ersten vier Bytes sind immer der Zeitstempel des Datenloggers Logger.

Erstes Telegramm nach Join mit einem Lora-Server

fPort: 100 Länge: 29

Aufbau:

Beispiel für ein Paket:

#System time
#Serial number 22150405
#Meter type Converter Counter -> 2
#Current transformer ratio 5:5
#Voltage transformer ratio 100:100
#Mid year of certification 2022
CRC should be 0x65

StandardUplink

Nach dem ersten Start oder nach dem Zurücksetzen auf die Werkseinstellungen sendet das Messgerät das folgende Telegramm:

• fPort: 1
• Länge: 27  
• Intervall: alle 15 Minuten der neueste Eintrag aus dem Datenlogger des Zählers.

Aufbau:

Die fPorts 1-10 können individuell geändert werden, wie in Downlink Messages beschrieben.

Messwerte-Registerund Statuscodes

Messewertregister

Die Energiemessungen und technischen Informationen werden aus dem Datenlogger des Hyperion Energiezählers ausgelesen Lora ausgelesen. Diese Messungen werden am Ende einer Messperiode (15 Minuten) gespeichert.

Die möglichen Werte des Fehlercodes entnehmen Sie bitte dem Kapitel Status Codes

Status Codes

Technische Änderungen behalten wir uns ohne vorherige Ankündigung vor. Alle Angaben ohne Gewähr.

Dokumentationen Links

Die Links für die weiteren Dokumentationen den Hyperion Energy Meter  finden Sie hier :

• Hyperion Energy Meter
• Datenblatt für den Hyperion
• Betriebsanleitung für den Hyperion
• LoRaWAN Schnittstelle
• Hyperion Dataconverter in .js
• CE EU-Konformitätserklärung Hyperion