LoRaWAN Wetterstation: Welche Sensoren brauchst du und wie baust du sie auf?

Du willst wissen, wie stark der Wind über deinem Feld, deinem Hallendach oder deinem Vereinsgelände wirklich weht, und der nächste Wetterdienst-Messpunkt liegt zwanzig Kilometer entfernt. Eine LoRaWAN Wetterstation löst genau dieses Problem: Sie misst direkt vor Ort und funkt die Werte über Kilometer zu einem Gateway, ganz ohne WLAN, Netzwerkkabel oder SIM-Karte am Mast. Die kurze Antwort auf die Frage im Titel lautet: Für die meisten Anwendungen reichen Windgeschwindigkeit, Windrichtung, Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck, und die bekommst du mit einem kompakten Ultraschall-Wetterkopf an einem Sensor-Hub.

Ob die Daten später etwas taugen, entscheidet sich trotzdem nicht beim Kauf, sondern beim Aufbau. Standort, Ausrichtung nach Norden, Stromversorgung und Sendeintervall bestimmen, ob deine Kurven die Wirklichkeit zeigen oder nur hübsch aussehen. Genau diese Punkte gehen wir hier am Beispiel des RAKwireless RAK2560 mit der Wettersonde RK900-09 durch.

Was misst eine LoRaWAN Wetterstation?

Was eine Station misst, hängt vom Sensorkopf ab, nicht vom Funkstandard. LoRaWAN ist nur der Transportweg. Die RK900-09 ist eine kompakte Ultraschall-Wetterstation und liefert fünf Messgrößen: Windgeschwindigkeit von 0 bis 40 m/s mit einer Auflösung von 0,01 m/s, Windrichtung von 0 bis 359 Grad mit ±3 Grad Genauigkeit, Lufttemperatur von −40 bis +100 °C mit ±0,5 °C, relative Luftfeuchte von 0 bis 100 % mit ±3 % sowie Luftdruck von 10 bis 1100 hPa mit ±1,5 hPa.

Niederschlag misst die RK900-09 nicht; wer Regenmengen braucht, ergänzt einen separaten Regenmesser. Auch Solarstrahlung, Helligkeit oder Feinstaub stehen nicht auf der Liste. Das ist kein Mangel, solange du vorher weißt, welche Frage die Station beantworten soll. Für Windwarnungen an Kränen oder Toren, für Frostwarnungen in Gewächshausnähe oder für das Mikroklima einer Obstanlage reichen die fünf Größen in der Regel aus.

Wichtig ist der Unterschied zwischen Messbereich und Aussagekraft. Ein Sensor mit 0,01 m/s Auflösung zeigt dir zwei Nachkommastellen, die Genauigkeit liegt laut Hersteller aber bei ±0,5 m/s plus 2 % vom Skalenendwert. Bei 40 m/s Endwert sind das zusammen rund ±1,3 m/s. Für Betriebsentscheidungen ist das mehr als genug, für den Vergleich mit einer amtlichen Messung solltest du diese Toleranz im Kopf behalten.

Welche LoRaWAN Wettersensoren gibt es?

Grob gibt es drei Bauformen. Die erste sind kompakte Multisensoren wie die RK900-09, die Wind per Ultraschall messen und Temperatur, Feuchte und Druck in einem Gehäuse mit Lamellenschirm unterbringen. Ultraschall-Windmesser haben keine beweglichen Teile, also keine Lager, die verschleißen, und kein Schalenkreuz, das bei schwachem Wind erst anlaufen muss. Ein Ultraschall-Wettersensor dieser Art gibt seine Werte über RS485 mit Modbus-RTU aus und braucht 12 V Gleichspannung bei etwa 0,6 W.

Die zweite Bauform sind mechanische Einzelsensoren: Schalenanemometer für die Geschwindigkeit, Windfahnen für die Richtung, dazu separate Fühler für Temperatur und Feuchte in einer eigenen Strahlungsschutzhütte. Sie sind robust und weit verbreitet, brauchen aber mehr Montagepunkte und mehr Kabel.

Die dritte Gruppe sind einzelne Umweltsensoren, die eigenständig per LoRaWAN senden, etwa reine Temperatur- und Feuchtesensoren mit Batterie. Sie eignen sich, wenn du nur eine Größe brauchst, ersetzen aber keine Windmessung.

Zur Einordnung: Eine einfache Wetterstation per Funk aus dem Baumarkt sendet meist auf 433 oder 868 MHz an eine Basisstation im Haus und schafft oft nur einige Dutzend Meter. Eine professionelle Wetterstation mit LoRaWAN erreicht im freien Gelände dagegen Gateways in mehreren Kilometern Entfernung, und die Daten landen nicht auf einem Display im Flur, sondern auf einem Server, den du auswerten und mit Regeln verknüpfen kannst.

Kompaktwetterstation oder modulare Wetterstation: Was ist besser?

Besser ist die Bauform, die zu deiner Fragestellung und deinem Standort passt. Die folgende Tabelle stellt die beiden Ansätze nebeneinander.

Die Tabelle zeigt den eigentlichen Zielkonflikt: Ein kompakter Kopf ist schnell montiert und wartungsarm, zwingt dich aber zu einem Kompromiss bei der Höhe. Wetterdienste messen Wind üblicherweise in 10 m Höhe über freiem Gelände, Temperatur dagegen in etwa 2 m Höhe. Ein einzelner Kopf kann nicht beides gleichzeitig erfüllen. Für eine Windwarnung am Dach ist das egal, für eine Temperaturmessung in Bodennähe zur Frostwarnung kann es entscheidend sein.

Der RAK2560 verwischt die Grenze etwas, denn der Hub nimmt mehrere Sonden auf. Über ein Splitterkabel lassen sich bis zu vier Sonden an einem Anschluss betreiben, und RAK bietet weitere Sonden für dasselbe System an. Du kannst also mit dem kompakten Kopf starten und später eine zweite Messgröße an denselben Hub hängen, ohne ein zweites Funkgerät zu verwalten.

LoRaWAN Wetterstation aufbauen: Wie verbindest du Sensor und RAK2560-Hub?

Die RK900-09 kommt ab Werk mit einem kleinen Adaptermodul, dem Probe IO, vormontiert. Es übersetzt die RS485-Ausgabe der Sonde für den Hub. Du musst also nichts klemmen, sondern nur zwei Steckverbindungen herstellen. Zuerst führst du den Stecker des Kommunikationskabels durch das Loch im mitgelieferten Sondenhalter, steckst ihn an der Sonde ein, ziehst die Überwurfmutter an und schraubst die Sonde mit den Flügelschrauben am Halter fest.

Danach verbindest du den Probe IO mit dem Hub. Die Rundstecker vom Typ SP11 haben einen weißen Punkt, der auf den weißen Punkt an der Buchse zeigen muss. Stecker fest einschieben, Überwurfmutter anziehen, fertig. Welchen Anschluss am Hub du nimmst, ist egal. Ein freier Anschluss bleibt für die Stromversorgung, ein unbenutzter wird mit seiner Kappe verschlossen.

Der Hub selbst sitzt auf einer Halterung, die du an die Wand schraubst oder mit einem Stahlband an einen Mast mit 50 bis 80 mm Durchmesser spannst. Für dickere Masten brauchst du ein längeres Band, das nicht im Standardpaket liegt. Eine Sicherungsschraube oben verbindet Gerät und Halterung. Ein typischer Fehler: den Hub einschalten, bevor die Sonde angeschlossen ist. RAK rät ausdrücklich davon ab, weil das Gerät beschädigt werden kann.

Konfiguriert wird mit der App WisToolBox auf dem Smartphone. Du hältst das Telefon an das NFC-Symbol am Hub, die App baut eine Bluetooth-Verbindung auf und synchronisiert die Einstellungen. Kommt innerhalb von 30 Sekunden nach dem Einschalten keine Verbindung zustande, schaltet der Hub Bluetooth wieder ab. Dann hilft nur ein Neustart der Versorgung. In der App wählst du LoRaWAN als Uplink, stellst die Region EU868 ein und trägst bei OTAA die Application EUI, den Application Key und die Device EUI genau so ein, wie das Gerät auf deinem Netzwerkserver registriert ist. Voraussetzung ist ein Gateway in Reichweite, das mit demselben Server verbunden ist.

Wo stellst du eine Wetterstation richtig auf?

Für Wind gilt: Je freier, desto besser. Bäume, Strommasten und hohe Gebäude erzeugen Verwirbelungen, die eine Ultraschallmessung verfälschen. RAK empfiehlt bei Montage auf einem Gebäude eine Höhe vom 1,5-Fachen der Gebäudehöhe, also einen Mast, der deutlich über die Dachkante ragt. Sitzt die Sonde an einem Ausleger seitlich am Mast, gehört der Ausleger auf die Seite, aus der der Wind überwiegend kommt, in weiten Teilen Deutschlands also meist nach Westen oder Südwesten. Sonst steht der Mast selbst im Windschatten vor dem Sensor.

Zwei weitere Abstände aus der Herstelleranleitung werden gern übersehen. Zu Radaranlagen hältst du mindestens 2 m Abstand und montierst die Sonde nicht auf derselben Ebene. Auch zu Empfangsantennen in der Umgebung sollte Abstand bleiben, und Störquellen wie Motoren oder Funksender in der Nähe prüfst du regelmäßig.

Für Temperatur und Feuchte gelten andere Regeln. Dachflächen, Asphalt und Fassaden heizen sich in der Sonne auf und geben die Wärme abends wieder ab. Eine Sonde knapp über einem Bitumendach misst an sonnigen Tagen spürbar zu warm. Wenn dir Temperatur wichtiger ist als Wind, wähle eine Position über Rasen oder offenem Boden.

Bei einer Wetterstation in der Landwirtschaft sitzt die Sonde idealerweise am Feldrand mit freier Anströmung und klar über dem Bestand, damit Mais im August nicht die Windmessung abschirmt. Den Hub montierst du so, dass das Kabel ohne Zug reicht, du ihn zum Konfigurieren mit dem Smartphone erreichst und das nächste Gateway noch sicher empfangen wird. Ein Foto der Umgebung nach der Montage hilft dir später, Veränderungen in den Daten zu erklären.

Wie richtest du eine Wetterstation nach Norden aus?

Die RK900-09 misst die Windrichtung relativ zu ihrem eigenen Gehäuse. Deshalb sitzt an der Sonde eine Markierung, die laut Anleitung auf geografisch Norden zeigen muss. Steht die Markierung um 20 Grad verdreht, sind alle Richtungswerte dauerhaft um 20 Grad falsch, und das fällt in den Kurven nicht auf, weil sie trotzdem plausibel aussehen.

Ein Magnetkompass zeigt nicht exakt nach geografisch Norden. In Deutschland liegt die Abweichung derzeit bei einigen Grad nach Osten, also im Bereich der Messgenauigkeit der Sonde von ±3 Grad. Viele Kompass-Apps können auf geografisch Norden umschalten, das ist die einfachste Lösung. Halte das Telefon dabei nicht direkt an den Stahlmast, sonst lenkt das Metall die Nadel ab. Alternativ peilst du einen markanten Punkt an, dessen Richtung du auf einer Karte abliest, oder du nutzt den Sonnenstand: Zum wahren Mittag, in Deutschland je nach Ort und Sommerzeit zwischen etwa 12 und 14 Uhr, zeigt der Schatten eines senkrechten Stabs genau nach Norden.

Prüfe die Ausrichtung nach der Inbetriebnahme an einem Tag mit gleichmäßigem Wind gegen eine nahe Referenz, etwa eine öffentliche Wetterstation. Achte dabei auf die Konvention: Die Windrichtung gibt meteorologisch an, woher der Wind kommt, 270 Grad bedeutet also Westwind. Nach jeder Arbeit am Mast prüfst du die Markierung erneut, denn ein gelöster Halter verdreht sich schneller, als man denkt.

Kann eine Wetterstation mit Solarstrom laufen?

Ja, aber nicht mit Batterien allein. Der RAK2560 kann zwar mit ER18505-Lithiumbatterien betrieben werden, mit der Wettersonde funktioniert das laut RAK jedoch nicht. Die Sonde braucht 12 V Dauerversorgung, deshalb läuft das Paket entweder an einem 12-V-Netzteil oder an einem Solarpanel mit Akku. Welche Teile im konkreten Paket liegen, prüfst du vor dem Kauf auf der Produktseite.

Für den Solarbetrieb nennt RAK ein optionales Solar-Akku-Set mit 10,8 V, 5,2 Ah und rund 56 Wh. Rechne einmal nach: Die Sonde allein zieht etwa 0,6 W, über 24 Stunden sind das rund 14,4 Wh. Ein voller 56-Wh-Akku trägt also rechnerisch knapp vier Tage ohne Sonne, für die Sonde allein und ohne Hub und Wandlerverluste. In der Praxis bleibt weniger übrig.

Kritisch ist der Winter. Im Dezember liefert ein Panel in Deutschland nur einen Bruchteil des Sommerertrags, und graue Wetterlagen dauern oft länger als vier Tage. Richte das Panel deshalb steil nach Süden aus und halte es frei von Schatten durch Mast, Bäume oder Gebäude. Laut Datenblatt lädt der Akku nur zwischen 0 und 45 °C. In langen Frostperioden lädt er also nicht, selbst wenn die Sonne scheint. Steht ein Stromanschluss in der Nähe, ist das Netzteil die zuverlässigere Wahl.

Wie oft sendet eine LoRaWAN Wetterstation ihre Messwerte?

So oft, wie du es einstellst. In der WisToolBox legst du für jede Messgröße ein Sendeintervall zwischen 60 Sekunden und 86.400 Sekunden fest, also zwischen einer Minute und einem Tag. Zusätzlich kann der Hub bei einer Wertänderung senden oder sobald ein Schwellwert unter- oder überschritten wird, zum Beispiel sofort bei Wind über 15 m/s.

Das kürzeste Intervall ist selten das beste. In den Beispieldaten von RAK stecken alle fünf Messwerte in 20 Byte Nutzlast. Je nach Funkbedingungen braucht ein solches Paket mit Spreading Factor 7 etwa 70 ms Sendezeit, mit Spreading Factor 12 fast 2 Sekunden. In Europa gilt im 868-MHz-Band ein Duty Cycle von 1 %, und öffentliche Netze wie The Things Network begrenzen die Sendezeit zusätzlich auf 30 Sekunden pro Gerät und Tag. Weit vom Gateway entfernt sind damit nur wenige Pakete pro Stunde drin, nah am Gateway eines alle paar Minuten. Für allgemeine Wetterbeobachtung reichen 10 bis 15 Minuten, für Warnungen ergänzt du Schwellwerte.

Bedenke außerdem, was ein Wert bedeutet. Die dokumentierte Nutzlast enthält pro Kanal einen Wert, aber kein eigenes Feld für Böenspitzen oder Mittelwerte. Eine kurze Böe zwischen zwei Sendungen taucht in deinen Daten deshalb nicht auf. Ein schneller aktualisiertes Dashboard ändert daran nichts.

Wie wertest du die Daten der Wetterstation im Dashboard aus?

Der Weg geht vom Hub über das Gateway zum Netzwerkserver, etwa The Things Stack oder ChirpStack. Dort wandelt ein Decoder die Bytes in lesbare Werte um. RAK stellt den Payload-Decoder für den RAK2560 bereit. Jeder Kanal hat einen Typcode, Windgeschwindigkeit wird zum Beispiel in Hundertstel m/s übertragen und mit 0,01 multipliziert. Über eine Integration per MQTT oder Webhook landen die Werte dann in deiner Datenbank, IoT-Plattform oder Dashboard-Software.

Beim Dashboard lohnen sich ein paar Entscheidungen. Temperatur und Feuchte zeigst du als Linie, die Windrichtung besser als Windrose, weil ein Linienchart beim Sprung von 359 auf 0 Grad einen unsinnigen Ausschlag zeichnet. Für km/h multiplizierst du m/s mit 3,6, und du beschriftest die Einheit klar. Beim Luftdruck misst die Sonde den Druck am Standort. Ein Beispiel aus der RAK-Dokumentation zeigt 947 hPa, was auf einer erhöhten Lage völlig normal ist. Willst du mit dem Wetterbericht vergleichen, rechnest du auf Meereshöhe um, in Bodennähe grob 1 hPa pro 8 m Höhe. Aussagekräftiger als der Absolutwert ist oft die Tendenz über drei Stunden.

Aus Temperatur und Feuchte lässt sich der Taupunkt berechnen, was für Frost- und Kondensationswarnungen nützlich ist. Für die Landwirtschaft bieten sich Regeln an, etwa ein Hinweis, wenn der Wind über 5 m/s steigt, weil gängige Praxisregeln für den Pflanzenschutz ungefähr dort die Grenze ziehen. Zeige im Dashboard immer auch das Alter des letzten Werts an. Fällt der Funk aus, darf ein alter Ruhewert nicht als aktuelle Windstille erscheinen.

LoRaWAN Wetterstation kaufen: Worauf solltest du achten?

Fang bei der Frage an, die deine Station beantworten soll, und leite daraus die Messgrößen ab. Die RK900-09 deckt Wind, Temperatur, Feuchte und Luftdruck ab, für alles andere brauchst du zusätzliche Sensoren. Entscheide dann zwischen kompaktem Kopf und modularem Aufbau: Ein Montagepunkt spart Arbeit, erzwingt aber eine gemeinsame Messhöhe. Prüfe, ob am geplanten Standort ein Gateway erreichbar ist und ob du einen eigenen Netzwerkserver betreibst oder ein öffentliches Netz nutzt, denn davon hängt das sinnvolle Sendeintervall ab. Kläre die Stromversorgung früh, weil die Sonde 12 V Dauerstrom braucht und eine Solarlösung über den Winter tragen muss. Plane schließlich Mast, Ausrichtung nach Norden und Wartungszugang mit ein. Eine LoRaWAN Wetterstation ist erst dann fertig, wenn alle Kanäle mit den richtigen Einheiten im Dashboard ankommen.

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