Bauanleitung – Schritt für Schritt
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Überblick & benötigte Werkzeuge
Bevor du beginnst, stelle sicher, dass alle Komponenten vorhanden sind und die folgenden Werkzeuge bereit liegen:
- Lötkolben und Lötzinn
- Multimeter
- Schraubenzieher (Kreuz und Schlitz)
- Bohrmaschine (für Gehäuseöffnungen)
- Schrumpfschlauch und Heißluftpistole
- Kabel (AWG 22–26)
- Punktschweißgerät für 18650-Akkus
- Kabelbinder und Montageklebeband
Hinweis: Alle Arbeiten an Lithium-Akkus nur mit geeignetem Schutzequipment und im belüfteten Bereich durchführen.
Komponentenliste
| Komponente | Beschreibung |
|---|---|
| Raspberry Pi Zero 2 W | Recheneinheit der LPU5 – Linux, WLAN, GPIO |
| 4-Port USB HUT | GPIO-Aufsteckmodul mit USB-Hub und Stromversorgung |
| JDY-62A Bluetooth-Karte | Mini-Bluetooth-Modul für drahtlose Konnektivität |
| BMS-Schutzplatine (18650, 3,7 V) | Schutz vor Überladung, Tiefentladung, Kurzschluss |
| NEO-6M GPS-Modul | GPS-Empfänger mit UART-Schnittstelle (alternativ zu LILYGO GPS) |
| LILYGO® TTGO Meshtastic LoRa32 | LoRa + GPS + OLED – Meshtastic-Hauptmodul |
| Micro TF/SD-Karte 64 GB | Speichermedium für Raspberry Pi OS |
| BNC-Staubkappe | Schutz für BNC-Anschluss wenn nicht in Verwendung |
| 18500 Lithium-Ionen-Akku | Ergänzende Akkuzellen für erweiterte Kapazität |
| Antenne 23 cm (144–430 MHz) | Externe Antenne für LoRa und HF-Verstärker |
| SMA-Anschlusskabel / Adapter | Verbindungskabel zwischen Modulen und Antennen |
| 433 MHz 2 W HF-Leistungsverstärker | Verstärkung des LoRa-Sendesignals |
| RTL-SDR | Software-Defined-Radio für Frequenzanalysen |
| 50× 18650 Nickel-Blatt (BU6) | Verbindungsstreifen für Akku-Pack-Punktschweißung |
| Batterieisolator | Isolierung der Akkuenden gegen Kurzschluss |
| 2,4 GHz 2 dBi Antenne (868 MHz) | Antenne für WLAN und LoRa (868 MHz) |
| Aluminiumgehäuse | Schutzgehäuse – outdoor-tauglich |
| SMA-Buchse / SMA-Stecker | Antennenanschlüsse am Gehäuse |
| Abstandshalter & Schrauben | Montage der Platinen im Gehäuse |
| Sprechpotentiometer + Knopf 6 mm | Lautstärkeregler oder sonstiger Steuereingang |
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Akku-Pack zusammenstellen
Der LPU5 wird mit 4× 18650-Akkuzellen betrieben (3,7 V nominal, gesamt ca. 3000 mAh je nach Zellen). Für den Akku-Pack:
- Vier 18650-Zellen mit dem Punktschweißgerät und Nickel-Blatt in 2S2P-Konfiguration verbinden.
- Batterieisolatoren an den Enden der Zellen anbringen, um Kurzschlüsse zu vermeiden.
- Die Schutzplatine (BMS) anschließen – sie schützt vor Überladung, Tiefentladung und Kurzschluss.
- Ausgangskabel mit passendem Stecker anlöten und isolieren.
⚠️ Achtung: 18650-Zellen können bei Kurzschluss oder Fehler brennen oder explodieren. Immer BMS verwenden und Polungen prüfen.
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Raspberry Pi Zero 2 W vorbereiten
Den Raspberry Pi Zero 2 W mit Raspberry Pi OS Lite (64-bit) einrichten:
- Raspberry Pi Imager herunterladen und das OS auf eine 64-GB-Micro-SD-Karte flashen.
- Im Imager SSH aktivieren und WLAN-Zugangsdaten voraussetzen.
- SD-Karte in den Pi einsetzen und per SSH verbinden:
ssh pi@<IP-Adresse> - System aktualisieren:
sudo apt update && sudo apt upgrade -y - VNC-Server installieren:
sudo apt install realvnc-vnc-server -yund inraspi-configaktivieren.
Tipp: Für statische IP den Router-DHCP konfigurieren oder in
/etc/dhcpcd.conf eine statische Adresse vergeben.4
USB HUT & Bluetooth-Karte anschließen
Der 4-Port USB HUT wird auf den GPIO des Pi gesetzt und versorgt den Pi gleichzeitig mit Strom über den Akku:
- USB HUT auf den 40-Pin-GPIO des Raspberry Pi Zero 2 W aufstecken.
- Den Akku-Pack über die Stromversorgungseingänge des HUT anschließen (Spannung und Polarität prüfen!).
- JDY-62A Mini-Bluetooth-Karte in einen der USB-Ports stecken oder per GPIO verbinden.
- USB-Ports für weitere Module (LoRa, RTL-SDR) freihalten.
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LILYGO TTGO LoRa32 (Meshtastic) verbinden
Das LILYGO TTGO Meshtastic LoRa32-Board wird per USB mit dem Pi verbunden und als LoRa/GPS-Interface genutzt:
- LILYGO Board mit Meshtastic flashen (über flasher.meshtastic.org).
- Board per USB-Kabel an einen der USB-Ports des HUT anschließen.
- Im Meshtastic-Interface Kanal, Region (EU_868) und MQTT-Anbindung konfigurieren.
- GPS-Antenne des LoRa32-Boards nach außen führen oder externe NEO-6M-GPS-Antenne anschließen.
Das LILYGO LoRa32 hat ein eingebautes GPS – je nach Modell muss die Antenne für guten Empfang außerhalb des Gehäuses platziert werden.
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NEO-6M GPS-Modul (optional / alternativ)
Falls ein separates GPS-Modul verwendet wird:
- NEO-6M an den UART des Raspberry Pi anschließen: TX → GPIO 15 (RXD), RX → GPIO 14 (TXD), VCC → 3,3 V, GND → GND.
- UART in
raspi-configaktivieren (Interfacing Options → Serial Port). - gpsd installieren und konfigurieren:
sudo apt install gpsd gpsd-clients -y - GPS-Antenne nach außen führen (Blickkontakt zum Himmel notwendig).
GPIO-Belegung NEO-6M
| NEO-6M Pin | Raspberry Pi GPIO | Funktion |
|---|---|---|
| VCC | Pin 1 (3,3 V) | Versorgungsspannung |
| GND | Pin 6 (GND) | Masse |
| TX | GPIO 15 / Pin 22 (RXD) | Datenempfang Pi |
| RX | GPIO 14 / Pin 8 (TXD) | Datensendung Pi |
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RTL-SDR anschließen
Der RTL-SDR-Stick ermöglicht Frequenz- und Signalanalysen im Bereich ca. 24–1766 MHz:
- RTL-SDR per USB an den HUT anschließen.
- RTL-SDR-Treiber installieren:
sudo apt install rtl-sdr -y - Test:
rtl_test– zeigt Geräteinformationen, wenn erkannt. - SDR-Software wie
gqrxoderrtl_fminstallieren und per VNC nutzen. - BNC- oder SMA-Anschluss über Adapter mit externer Antenne verbinden.
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HF-Leistungsverstärker (433 MHz) einbauen
Der 433-MHz-2-W-HF-Verstärker verstärkt das LoRa-Signal für größere Reichweite:
- Verstärkereingang mit SMA-Kabel am LoRa-Ausgang des LILYGO LoRa32 verbinden.
- Verstärkerausgang über SMA-Kabel und Adapter mit der externen Antenne verbinden.
- Stromversorgung des Verstärkers (meist 5 V) aus dem HUT oder einem separaten USB-Ausgang.
- Alle Verbindungen mit SMA-Adaptern sichern und Kabel im Gehäuse verlegen.
⚠️ Achtung: Ohne angeschlossene Antenne keinen HF-Verstärker betreiben – kann den Verstärker beschädigen.
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Aluminiumgehäuse bearbeiten
Das Aluminiumgehäuse schützt alle Komponenten und macht die LPU5 outdoor-tauglich:
- Positionen für Antennenanschlüsse (SMA-Buchsen), USB-Ports, Potentiometer und Stromschalter anzeichnen.
- Öffnungen mit Bohrmaschine und Feile einbringen.
- SMA-Buchsen für Antennen einsetzen und festschrauben.
- Potentiometerknopf (6 mm) für Lautstärke oder sonstige Funktion einbauen.
- Alle Komponenten auf Abstandshaltern montieren, um Kurzschlüsse mit dem Metallgehäuse zu vermeiden.
- Kabel ordentlich führen und mit Kabelbindern sichern.
LPU5 Gehäuse – Außenansicht
LPU5 – Innenansicht
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Zusammenbau & erste Inbetriebnahme
Nach dem Einbau aller Komponenten:
- Alle Verbindungen nochmals prüfen (Spannungen, Polaritäten, USB-Kabel).
- Akku anschließen und Spannung am BMS-Ausgang prüfen (Multimeter).
- Pi starten und per SSH oder VNC verbinden.
- Meshtastic-Web-Interface aufrufen:
http://<Pi-IP>:8080(falls aktiviert). - GPS-Fix abwarten (kann beim ersten Start einige Minuten dauern).
- RTL-SDR mit
rtl_testtesten. - VNC-Verbindung vom EUD-Gerät (Laptop/Tablet) testen.
LPU5 Desktop (VNC)
LPU5 Herz – Frontansicht
LPU5 Herz – Seitenansicht
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Software-Konfiguration
Empfohlene Software-Installation auf dem Raspberry Pi Zero 2 W:
- Meshtastic Python CLI:
pip3 install meshtastic– Steuerung des LoRa-Moduls per Script - GPSD + CGPS: GPS-Daemon und Anzeige-Tool für Positionsdaten
- GQRX / rtl_fm: SDR-Empfänger-Software für Frequenzanalysen
- Mumble Server:
sudo apt install mumble-server– für Sprach-PTT-Netzwerk - Python-Flask: Für eigene Web-Schnittstellen und Mission-Briefing-UIs
- Hostapd + dnsmasq: Für WLAN-Hotspot-Funktion als Access Point
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ATAK & iTAK Integration
Die LPU5 lässt sich als CoT-Gateway in ATAK und iTAK einbinden:
- Meshtastic-ATAK-Plugin auf dem Endgerät installieren.
- Im ATAK-Plugin die LPU5-IP-Adresse und den LoRa-Kanal konfigurieren.
- COT-Nachrichten werden über LoRa übermittelt und im ATAK-Lagebild angezeigt.
- Optional: TAK-Server auf dem Pi einrichten (FreeTAKServer) für lokales Netzwerk.
Für ATAK-Kompatibilität empfiehlt sich das offizielle Meshtastic-Plugin aus dem TAK-Marketplace.
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Tipps & Troubleshooting
Häufige Probleme und Lösungen:
- LoRa empfängt nicht: Region in Meshtastic prüfen (EU_868 für Europa). Antenne und Verstärker-Anschluss kontrollieren.
- GPS-Fix fehlt: Antenne ins Freie verlegen. Beim ersten Start bis zu 10 Minuten warten (Cold Start).
- Pi startet nicht: Spannung am BMS-Ausgang prüfen (min. 4,7 V für Pi Zero 2 W). Stromkabel und HUT-Verbindung kontrollieren.
- RTL-SDR nicht erkannt:
lsusbausführen und prüfen ob Gerät auftaucht. Blacklist-Eintrag setzen:echo "blacklist dvb_usb_rtl28xxu" | sudo tee /etc/modprobe.d/blacklist-rtl.conf - VNC verbindet nicht: VNC-Dienst prüfen:
sudo systemctl status vncserver-x11-serviced