A LoRa ™ bemutatása!: 19 lépés

2024 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-30 09:42

A LoRa ™ = nagy hatótávolságú vezeték nélküli adattelemetria, és egy radikális VHF/UHF kétirányú vezeték nélküli szórt spektrumú adatmodulációs megközelítéshez kapcsolódik, amelyet a közelmúltban kifejlesztett és védjegye (™) a Semtech - egy nagy múltú (1960) amerikai multinacionális elektronikai cég. Lásd [1] =>

A LoRa ™ mögött álló technológiát a Cycleo, egy francia vállalat fejlesztette ki, amelyet 2012 -ben vásárolt meg a Semtech. A LoRa ™ saját tulajdonú, de úgy tűnik, hogy valamiféle "egyszerűbb" CSS (Chirp Spread Spectrum) impulzusos FM "söprési frekvencia" modulációt használ, nem pedig DSSS (Direct Sequence SS) vagy FHSS (Frequency Hopping SS).

A Semtech webhelye megemlíti, hogy "a LoRa ™ technológia 20 dB -es link költségvetési előnyt kínál a meglévő megoldásokhoz képest, ami jelentősen kiterjeszti bármely alkalmazás tartományát, miközben a legalacsonyabb áramfogyasztást biztosítja az akkumulátor élettartamának maximalizálása érdekében."

Az igényelt tartományok tipikusan x10, mint a hagyományos UHF vezeték nélküli adatrendszerek. Igen -a rendszeres, keskeny sávú adatbeállításokkal összehasonlítva a LoRa ™ 100 métert ad, nem pedig 10 másodpercet, több 1000 métert, nem pedig 100 másodpercet. Varázslat !

A LoRa ™ némileg bonyolult, mivel kifejezéseket használ, és sok "normál" felhasználó számára valószínűleg ismeretlen beállításokat igényel. Örömteli azonban, hogy lehetségesnek találták az állítások egyszerű beállításokkal történő igazolását - itt a párosított, Egyesült Királyságból származó, 3 USD -s PICAXE mikromotorok használatával a vezérlők. A PICAXE-k közel ideálisak az ilyen próbákhoz, mivel magas szintű értelmezett BASIC-be vannak programozva, és a végrehajtási sebesség többletköltségei mellékesek az s-l-o-w LORA ™ adatokhoz! Lásd [2] => www.picaxe.com

1. lépés: Semtech SX127x

Az elmúlt évtizedekben az olcsó számítógépes feldolgozás segítségével különféle intelligens digitális módokat fejlesztettek ki (különösen rádiós sonkák által) alacsonyabb frekvenciájú HF (3-30 MHz) munkákhoz, ahol a sávszélesség értékes. (A sávszélességre éhes szórt spektrum moduláció általában illegális ezeken az alacsonyabb frekvenciákon). Egyes módok kis energiával (néhány watt) képesek lefedni az óceánokat, de lassúak és kifinomult számítógépes szoftverre van szükségük a kódoláshoz/dekódoláshoz, valamint a nagyon érzékeny vesszőkhöz. vevőkészülékek és jelentős antenna. Lásd [3] =>

A Semtech VHF/UHF SX127x LoRa ™ RF IC -jeiben azonban szinte minden megtalálható egy intelligens hüvelykujj körmön belül, körülbelül 4 USD -os chipben!

* 2019 eleji frissítés: A Semtech nemrég frissítette az SX127x sorozatot, új SX126x alapú moduljaik NAGYON érdemesnek tűntek. További megjegyzések az Instructable végén találhatók.

A Semtech számos RF IC -variációt hajt végre, az SX1278 alacsonyabb UHF -frekvenciával, 433 MHz -es ISM -sávú felhasználóknak megfelelően. Magasabb frekvencia A 800–900 MHz-es kínálat professzionálisabb munkát igényel, bár ezeknél az 1 GHz-es frekvenciáknál a csökkent RF-ütés és a jelút elnyelése problémát jelenthet. A GHz alatti frekvenciák azonban alacsonyabb zajúak, jogilag nagyobb adóteljesítményűek és kompaktabb nagy erősítésű antennák, amelyek ezt ellensúlyozhatják.

A LoRa ™.moduláció mellett (a képen látható) az SX127x adó -vevő modulok FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK és akár FM hangjeleket (Morse Code!) Is képesek előállítani a régi rendszerekhez. Nézze meg a Semtech adatlapjait (131 oldal!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Megjegyzés: A HOPERF, egy régóta ismert kínai vezeték nélküli adatszolgáltató cég LoRa ™ modulokat kínál "" 7 a side "RF96/97/98 IC -vel, amely hasonló a Semtech SX127x -hez. Nem ismert azonban, hogy ezek csak egy ázsiai LoRa ™ 2. forrásból származnak…

2. lépés: A LoRa ™ elosztja a spektrum előnyeit

Az SS (Spread Spectrum) rendszerek nem újdonságok, de kifinomultságuk miatt sok felhasználó számára túl költségesek voltak, amíg a modern mikroelektronikai megközelítések kifejlődtek. Mivel az SS -technikák jelentős interferenciát és halványuló immunitást, biztonságot és "észlelhetetlen" átvitelt kínálnak, régóta a hadsereg hatáskörébe tartoznak - még a második világháborúig is. Nézze meg Hedy Lamarr bombázó színésznő csodálatos 1940 -es munkáját! [5] =>

A LoRa ™ valószínű Chirp SS modulációja, valamint egyéb SS előnyei is kínálhatnak Doppler -effektus „frekvenciaváltó” immunitást - ez talán jelentős a gyorsan mozgó LEO (Low Earth Orbital) műholdas rádióalkalmazásokban. Lásd [6] =>

De -itt a földön -a legtöbb figyelmet a Semtech állításai (és sok más 2014–2015 -ös promóciója -beleértve az IBM -et és a MicroChip -et!) -állítja, hogy az alacsony UHF -spektrumú LoRa ™ eszközök legalább nagyságrenddel növelik a tartományokat (x 10) hagyományos NBFM (Narrow Band FM) adatmodulokon, hasonló feltételek mellett és beállításokkal.

Ennek a csodálatos tartománynövelésnek nagy része úgy tűnik, hogy a LoRa azon képességéből származik, hogy a zajszint alatt működik. Ennek az az alapja lehet, hogy a zaj véletlenszerű (és ezért egy bizonyos időszak alatt önmagát eloltja), míg egy jel rendelve van (több mintával, így "felépítve"). Tekintse meg a koncepciót a mellékelt surf képen!

Annak ellenére, hogy nagyon alacsony energiafogyasztású "olajos elektron szagú" mW szintű távadók megvalósíthatók (és az akkumulátorral működő beállítások eltarthatósága közel néhány év lehet), a LoRa ™ hátránya azonban az, hogy gyenge jelű nagy hatótávolságú kapcsolatok társulhatnak nagyon alacsony adatátviteli sebességgel (<1 kbps). Ez esetleges eseti IoT (tárgyak internete) megfigyelésekor olyan alkalmazásokban, amelyek hőmérsékletet, leolvasást, állapotot és biztonságot stb.

3. lépés: SIGFOX - Hálózati alapú IoT rivális?

Talán a LoRa ™ legközelebbi IoT hosszú távú LPWA (Low Power Wide Area) vezeték nélküli riválisa a francia SIGFOX cég [7] =>

A Semtech szabadalmaztatott LoRa ™ -jával ellentétben a SigFox eszközei kellemes, nyílt forráskódúak, DE speciális összekötő hálózatot igényelnek. Ezért haszontalanná válnak, akárcsak a mobiltelefonok, ha a SigFox hálózati lefedettségükön kívülről van szó - ez különösen sokatmondó tényező a távoli régiókban (vagy a sok még nem kiszolgált országban!). Problémává válhatnak a folyamatos szolgáltatási díjak vagy a rohamos technikai fejlődés is - a Metricom 90 -es évek végi, 900 MHz -es "Ricochet" vezeték nélküli internetszolgáltatása jut eszembe [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28 Internet…

A SigFox készülékek abban különböznek a LoRa ™ -tól, hogy UNB (ultra-keskeny sávú) 100 Hz-es rádiócsatornákat használnak, BPSK (Binary Phase Shift Keying) moduláció 100 bps sebességgel. A távadók hasonló akkumulátorbarát 10-25 mW, de az engedély nélküli 868-902 MHz-es sávokban. A tetőtéri bázisállomások, amelyek szálon keresztül csatlakoznak az internethez, rendkívül érzékeny -142 dBm vevővel rendelkeznek. 10 km -es hatótávolságot eredményezhet (tehát hasonló a LoRa ™ -hoz) - adatkapcsolatokat jelentettek magasan repülő repülőgépekről és tengeri hajókról, amikor a SigFox bázisállomások közelében tartózkodtak.

De csak 12 bájtos, óránként legfeljebb 6 üzenet engedélyezett. Az információk néhány másodpercen belül megérkeznek, de a SigFox hálózat nem tudja támogatni az olyan valós idejű kommunikációt, mint a hitelkártya-engedélyezés, és a rendszer a legjobban megfelel a napi néhány alkalommal továbbított adattöredékeknek. Jellemzően ezek közé tartozhatnak a távközlési mérőórák leolvasása, az áramlás- és szintfelügyelet, az eszközkövetés, a vészhelyzeti riasztások vagy az autó parkolóhelyei - ez utóbbi igazi eszköz!

A SigFox hálózatok meglehetősen egyszerűek, és a hagyományos cellás rendszer költségeinek töredékéért telepíthetők. Spanyolország és Franciaország már ~ 1000 bázisállomással van lefedve (a hagyományos mobilszolgáltatások esetében 15 000), Belgium, Németország, Hollandia, Egyesült Királyság (Arqiva útján) és Oroszország hamarosan következik. A tárgyalások San Franciscóban is folynak, A Sigfox azonban nem közvetlenül építi ezeket a hálózatokat, hanem helyi vállalatokkal szerződik a tetőtéri bázisállomások és antennák viszonylag egyszerű telepítésének kezelésére.. A bevezetés gyors és költséghatékony lehet- spanyolországi telepítési partnerük 5 millió dollárt költött arra, hogy mindössze 7 hónap alatt telepítsenek hálózatot az egész országban. Ezek a helyi partnerek ezután viszonteladják az IoT -szolgáltatásokat, a végfelhasználói díjak évente körülbelül ~ 8 USD eszközönként.

A SigFox megközelítés drámai volt, 2015 elején a finanszírozás meghaladta a 100 millió dollárt. A vezeték nélküli riválisok, a TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), akik nemrég csatlakoztak a SigFoxhoz, valójában azt jelzik, hogy a Lora ™ gyengeségei lehetnek - lásd [9] =>

A SigFox vizsgálatait nehéz volt megtalálni, de tekintse meg az "Utasítható" szintű statisztikákat [10] =>

Előfordulhat, hogy végül mindkét megközelítés együtt él, akárcsak a kétirányú rádiók (= LoRa ™) és a mobiltelefonok (= SigFox) a hangszintű kommunikációhoz. Jelenleg (2015. május) a LoRa ™ minden bizonnyal AZ ÚT a nagy hatótávolságú IoT vezeték nélküli lehetőségek feltárásához- olvass tovább!

4. lépés: Kínai LoRa ™ modulok -1

Bár az EU találmánya, a Semtech SX127x LoRa ™ motorjait nagyon lelkesen fogadták a kínai gyártók. LoRa azon képessége, hogy átütje az akadályozó épületeket a zsúfolt ázsiai városokban, kétségkívül vonzó volt.

A gyártók Kína mega e-városában, Shenzhenben (Hongkong közelében) különösen lelkesek voltak, olyan ajánlatokkal, mint Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech és GBan. Bár az interfész -érintkezők némileg eltérnek, a 2 chipes "mikro moderált" modulok a Dorji, az Appcon, a VoRice és a NiceRFseem szinte a jelvényt tervezték.

Ezért széles körű Google-keresést ajánlunk azoknak, akik tömeges vásárlást, mintákat, ingyenes szállítást, világosabb technikai betekintést, jobb hozzáférést biztosítanak az SX127x funkcióihoz/csapjaihoz, könnyebb kezelhetőséget, kisebb súlyt, masszív csomagolást (YTech E32-TTL-100 stílus) stb. például az EBay, az Alibaba vagy az Aliexpress [11] =>

5. lépés: Kínai LoRa ™ modulok - 2

Vigyázzon, hogy az olcsóbb (<$ 10 USD) egy chipes modulok vezérlik az SX1278 -at unalmas órához kapcsolt SPI (Serial Peripheral Interface) segítségével. Bár nagyobbak és drágábbak (~ 20 USD), két chipes LoRa ™ modul a második fedélzeti MCU -t (mikrokontrollert) használja az SX1278 összeköttetéshez, és általában sokkal könnyebben konfigurálhatók és működnek menet közben. A legtöbb barátságos, ipari szabványú TTL (Transistor Transistor Logic) átlátható adatkezelést kínál egyszerű RXD és TXD érintkezőkkel. A TTL modulok fedélzetén általában apró piros és kék LED -ek találhatók - ez hasznos a TX/RX betekintéshez.

MEGJEGYZÉS: A 8 tűs kínálat 2 mm -es tűtávolságot használhat a szabványos 2,54 mm (1/10 hüvelyk) helyett, ami korlátozhatja a forrasztás nélküli kenyértábla kiértékelését.

Bár a TTL LoRa ™ eszközök közel kétszeres megduplázása ijesztő lehet, a skinflintsek megfontolhatják az SMA foglalat és a megfelelő "gumi kacsa" antenna nélküli, olcsóbb táblákat (mind vásárláshoz, mind szállításhoz). Természetesen nem lesz olyan profi, de egy egyszerű ¼ hullámú (~ 165 mm hosszú) ostor könnyen elkészíthető huzalhulladékból. Ez kiegyenlítheti a "gumi kacsa" antennát is-különösen, ha megemelt!

Összességében (és valószínűleg gyorsan befolyásolja az egyre növekvő kínálat) az írás idején (2015. április közepe) a Dorji 433 MHz -es DRF1278DM -je tűnik a legegyszerűbb módja a LoRa ™ használatának. Ennek a modulnak azonban korlátozott hozzáférése lehet, a HEX szint beállítása és a magasabb tápfeszültség (3,4-5,5 V) szükségessége.

6. lépés: Dorji DRF1278DM

A kínai gyártó, Shenzhen Dorji ezeket a mikrovezérlésű DRF1278DM modulokat egyenként ~ 20 USD-ért értékesíti a Tindie-től [12] =>

A 7 csap a szokásos kenyérsütőbarát 2,54 mm -re (= 1/10th inch) található. 3,4 - 5,5 V közötti tápellátásra van szükség. A modul elektronikája azonban alacsonyabb feszültségen működik - a fedélzeti 3.2V -os feszültségszabályozó. Ez a nagyobb ellátási szükséglet a mai "3V" korszakban bosszantó, mivel bár ez megfelel az 5 V -os USB -nek (vagy akár a terjedelmes 3 x AA 1,5 V -os celláknak), megakadályozza az egyes 3 V -os Li -érmék használatát, stb.

7. lépés: DAC02 USB -adapter

Egy olcsó USB - TTL adapter (itt Dorji DAC02) használható a modulok konfigurálására az "RF Tools" PC szoftver segítségével. A modulok azonban mechanikailag nem támogatottak, ha behelyezik őket, és az ismételt használat hangsúlyozhatja a csapokat …

Hasonló adapterek vannak nagyon alacsony áron, DE előzetes használat esetén elengedhetetlen, hogy először biztosítsuk az adapter tűfunkcióit a vezeték nélküli modulon! Ha nem (gyakori VCC/GND -csere esetén), akkor előfordulhat, hogy repülővezetős megközelítéseket kell használni. Bár kissé unalmasak, ezek sokoldalúbbak is lehetnek, mivel megfelelnek a konfigurációnak. más modulok (lásd a HC-12 adó-vevő beállítását), és akár közvetlen terminál programkijelzés PC-n.

8. lépés: USB Config Tools + SF, BW és CR Insights

Ezáltal a felhasználóbarát, "RF Tools" konfiguráló USB -re jellemző képernyők. A Dorji modulok a dobozból működtek, de a frekvencia- és teljesítménybeállításokat legalább módosítani kell a helyi előírásoknak megfelelően. Sok országban a 433 MHz -es adó teljesítményét 25 mW -ra (~ 14 dBm) vagy akár 10 mW -ra (10dBm) korlátozzák - ezek a Dorji 5 és 3 teljesítménybeállításai.

A licencmentes ISM sáv, amely ~ 1,7 MHz -es szeletet borít 433,050 - 434,790 MHz között, NEM engedélyezi az átvitelt pontosan 433 000 MHz -en sem!

Az átlátszó adatkezelés szerencsére bekövetkezik, ami azt jelenti, hogy bármilyen soros adat kerül bejuttatásra, az átlátható módon fogszabályozással kerül ki a "levegő" közvetítés után. A híresztelt 256 bájtos puffer azonban inkább 176 bájtnak látszott (CRC overhead?), A Dorji eszköz néhány beállítását nehéz volt értelmezni, és az „írott” változtatásokat sem mindig mutatták be elfogadottnak …

Töltse le Dorji DRF_Tool_DRF1278D.rar konfigurációs eszközét (az alsó RHS "Erőforrások" oszlop közelében található) a => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.html segítségével. a használata és az USB -adapterek stb.

A LoRa ™ szórt spektrum kifejezéseinek magyarázata: (N. B. Az adatsebesség a fekete -fehérre és az SF -re vonatkozik)

BW (sávszélesség kHz -ben): Bár csupán 10 kHz BW vonzó lehet, fontos megérteni, hogy a sok LoRa ™ modul (Dorji és HOPERF stb.) Által használt olcsó 32 MHz -es kristályok nem egyeznek meg pontosan a frekvenciával. Hőmérséklettel kapcsolatos eltérések és öregedés is előfordulhat. A keskenyebb sávszélességek kiválasztása ezért megakadályozhatja a modulok szinkronizálását, hacsak nem fárasztó kristálycsípést és hőszabályozást alkalmaznak. Bár a kínai LoRa ™ modulgyártók, mint a Dorji, legalább 125 kHz BW -t javasolnak, a legtöbb célra egy keskenyebb, 62,5 kHz -es fekete -fehérnek kell lennie. Lásd a 10. lépésben látható árnyékolt táblázat oszlopot.

SF (Spreading Factor „chips”, mint alap 2 napló): SS rendszerekben az ál-véletlenszerű bináris szekvencia minden bitje „chip” néven ismert. Ha 7 -ről (2^7 = 128 chipimpulzus szimbólumonként) 12 -ig növeljük, az érzékenységet 3dB -val javítjuk minden lépésben, de kb. felére csökkenti az adatátviteli sebességet. Bár így a 11 -es SF (2^11 = 2048) 12 dB -rel érzékenyebb, mint az SF7, az adatátviteli sebesség (62,5 kHz -es fekete -fehér mellett) ~ 2700 bps -ről mindössze 268 bps -ra csökken. A lassú adatátviteli adók tovább is működnek, így összességében több energiát is fogyaszthatnak, mint a gyorsabb adatokat küldő adók.

Azonban a nagyon alacsony adatátviteli sebességek elviselhetők természetesen az IoT (Internet of Things) időnkénti felügyeletére (és a megnövekedett akkumulátor -energia -lemerülés a véletlenek közelében), míg az x 4 tartomány növelése rendkívül hasznos lehet!

CR (hibakódolási arány): A kezdeti brit tesztek 4/5 CR -t használtak. (Ez azt jelenti, hogy minden 4 hasznos bitet 5 átviteli bit kódol). A CR 4/8 -ra növelése ~ 27%-kal meghosszabbítja az átviteli időt, de 1-1,5 dBm -rel javítja a vételt, ami körülbelül 12-18%-os potenciális tartománybeli javulást jelent. Ez a CR csípés valószínűleg nem fog olyan előnyös tartománynyereséget adni, mint az SF növelése.

A legtöbb NZ kísérlet 434 000 MHz, 2400 bps soros adat, SF7, 62,5 kHz fekete -fehér és CR 4/5 volt.

9. lépés: Közvetlen DRF1278DM konfiguráció

A DRF1278DM külső mikrovezérlőről is konfigurálható- még egy szerény 8 tűs PICAXE-08-ról is. Bár magában foglalja a titkos 16 alapú HEX kódolást, ez lehetővé teszi a fedélzeti/menet közbeni finomhangolást, nem pedig a folyamatos modul eltávolítást és az USB adapter konfigurálását. A részleteket lásd a P.7-8. Oldalon a Dorjiban. pdf. [13] =>

Bár sokféle alvási funkciót kínál, a HEX szintű csípési információk az Appcon (közel hasonló) APC-340 adatlapjain keresztül is elérhetők [14] =>

Köszönet a többi Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW-nak ezennel egy PICAXE-08M2 kódrészlettel, amellyel a DRF1278DM TX tápellátását az átviteli blokkok lépcsőzetes rámpájává modulálja. (A könnyebb hatótávolság/teljesítménymegtekintés érdekében ezeket könnyen hozzá lehet rendelni a vevő PICAXE által generált hangokhoz is). Ne feledje azonban, hogy a TX 6 és 7 szintje meghaladja az NZ/Ausztrália 25 mW megengedett értékét (~ 14 dBm vagy 5. beállítás). Andrew meglátásai a nyers hexadecimális soros adatok figyeléséből/másolásából és beillesztéséből származtak a terminal.exe-ből (kiváló mérnöki eszköz [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) a sorozat megtekintése közben az adatok fecsegnek a modulok között és azok között, amikor az RF teljesítményszintet megváltoztatják.

A Dorji teljesítményszint lépést = 4. bájt az RH végétől ($ 01, $ 02 stb.), Valamint a következő CS bájtot (CheckSum $ AB, $ AC stb.) Csak módosítani kell. Minta PICAXE kódmondatok a teljesítmény szintjének menet közbeni módosításához:

várj 2

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 01 USD, $ AB, $ 0D, $ 0A)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 02 USD, $ AC, $ 0D, $ 0A)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 03 USD, $ AD, $ 0D, $ 0A)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 04 USD, $ AE, $ 0D, $ 0A)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 $, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 05 USD, $ AF, $ 0D, $ 0A)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 06 USD, B0 USD, 0D USD, 0A USD)

4. sorozat, T2400, ($ AF, $ AF, 00 $, 00 $, $ AF, 80 $, 01 $, 0C, 02 $, 00 $, 6C, 80 USD, 12 USD, 09 USD, 00 USD, 07 USD, 00 USD, 00 USD, 00 USD, 07 USD, B1 USD, 0D USD, 0A USD)

várj 2

10. lépés: Teljesítménybecslések és eredmények

A PICAXE 28X2 meghajtású HOPERF 434 MHz -es Semtech LoRa ™ alapú RFM98 adatmodulokat 750 méteres összeköttetésen végzett vizsgálatok során használták egy tipikus brit városi környezetben. A távadó antennája ~ 2½ m magasan volt alacsony árbocon, a vevő pedig egy rövid póluson ~ 1½ m - mindkettő a föld felett. A megerősített 750 m -es sűrű városi környezet hatótávolságával az Egyesült Királyság 10 mW TX -jén (500 kHz -es fekete -fehér és így ~ 22 kbps), majd 10,4 kHz -es (vagy 455 bps) sebességgel körülbelül 6 km látszik megvalósíthatónak mW teljesítmény mellett!

Megerősítő terepi tesztek (SF7 beállításokkal és csak BW 62,5 kHz beállításokkal) Wellingtonban (NZ) készültek, 3 x AA elemmel működő PICAXE-08M hajtású Dorji DRF1278DM modullal és hasonló antennával, de az Aus/NZ "festékhólyagosodása" magasabb, mint 25 mW (14 dBm)) TX teljesítmény. A külvárosi jelzéseket - talán a nyitottabb környezet és a faépületek segítették - következetesen 3–10 km -en keresztül készítették. (Mivel a 6 dB -es erősítés megduplázza a LoS tartományt, akkor a 4 dB -es extra teljesítmény ~ x 1½. És így a tartományok> 1½ -szeresére javulhatnak az Egyesült Királyság implicit értékeihez képest).

11. lépés: A kenyértábla elrendezése

A kenyérfalú elrendezés (korábban Dorji "7020" GFSK moduljaihoz használt) alkalmas a LoRa eszközre való egyszerű cserére. A GFSK (Gauss Freq. Shift Keying) modulációt korábban a legjobb 433 MHz -es megközelítésnek tartották, ezért előnyös volt összehasonlítani a "7020" kínálat eredményeit az új LoRa modulokkal.

12. lépés: PICAXE vázlatos rajz

Mind az RX, mind a TX közel azonos elrendezést használ, bár kódjuk kissé eltér. Bár természetesen vonzó és könnyen megvalósítható a PICAXE -kkal, ebben a szakaszban nem történt kísérlet energiatakarékos alvási módokba való belépésre. A 3 xAA elemek áramfelvétele ~ 15mA volt, átvitelkor ~ 50mA -ig pulzáltak.

13. lépés: PICAXE adó kód

Ez a kód természetesen széles körben továbbfejleszthető és módosítható, talán késleltetések és preambulumok segítségével. Jelenleg lényegében csak egy előrenyomuló 0-100 szám kiköpése. Mivel a vizsgálat célja csupán a megbízható hatótávolság -állítások ellenőrzése volt, nem történt kísérlet (sem adóval, sem vevővel) az energiatakarékos üzemmódok engedélyezésére.

14. lépés: PICAXE vevő kód és kijelző

Itt található a hozzá tartozó PICAXE vevőkód, a számértékekkel a szerkesztő beépített "F8" terminálján keresztül. Az egyszerű számolás szépsége az, hogy a szekvenciák gyorsan vizuálisan beolvashatók, és a hiányzó vagy mocsaras értékek könnyen észrevehetők.

15. lépés: Felhasználóbarát LoRa ™ RF hangolást segítő eszközök?

Mivel a LoRa ™ modul beállításait nehéz megérteni és ellenőrizni, örömmel tapasztaltuk, hogy lehetséges az olcsó (és viszonylag szélessávú) ASK 433 MHz -es vevőmodulok használata egyszerű felhangolási segédeszközként.

Az NZ/Aus konnektor Jaycar ZW3102 modult kínál, amely könnyen rávehető "szippantási feladatokra", hogy megfeleljen a hangjelzések megfigyelésének. Amikor a LoRa ™ adás közelében (<5 méter) van, a kimenő jel könnyen hallható "karcolásként", míg a csatlakoztatott LED fényereje az RSSI -hez (Received Signal Strength Indication) vonatkozik.

Hasonló (és olcsóbb) Dorji által készített modul szerepel az Instructable [16] =>

16. lépés: Terepi tesztek- Wellington, Új-Zéland

Ez a strandbeállítás a Dorji "7020" GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) modulokkal végzett korábbi tesztelését mutatja. A hatótávolság ilyen körülmények között ~ 1 km volt, a legjobb esetben pedig ~ 300 m a könnyű növényzet és a fából készült vázas épületek között. A kikötők közötti kapcsolatokat csak akkor találták lehetségesnek, ha az adó jelentősen emelkedett mintegy 100 méterrel a sas fészkére néző helyen, egy domboldalon.

Ezzel szemben Dorji LoRa moduljai ugyanazzal a 25 mW -os teljesítménnyel "elárasztották" a külvárost, karmagasságú (~ 2,4 m) átvitellel megbízhatóan észlelték ~ 3 km -re, 6 km -re a forduló "édes pontjain" és még 10 km -es felszíni LOS -on keresztül a kikötőben. A fogadás csak akkor szűnt meg, amikor a sziklás hegyek mögötti öblökben (látható a háttérben). A LoRa beállítások: BW 62,5 kHz, SR 7, CR 4/5 és 25 mW (14dBm) TX tápellátás egy ¼ hullámú, irányított függőleges antenna formájában.

17. lépés: Egyesült Királyság LoRa kontra FSK - 40 km LoS (látómező) teszt

A cardiffi székhelyű Stuart Robinsonnak (rádiós sonka GW7HPW) köszönhetően az FSK (Frequency shift keying) és a LoRa ™ összehasonlító teszteket 40 km -es távolságon keresztül végezték az Egyesült Királyság Bristol -csatornáján. Hivatkozz a képre.

A régió meglehetősen vezeték nélküli történelmi, mivel 1897 -ben Marconi elvégezte első "nagy hatótávolságú" (6 - 9 km -es teljesítményét éhező szikra -távadók segítségével!) Teszteket a közelben [17] =>

Stuart eredményei önmagukért beszélnek - a LoRa ™ adatkapcsolatok elképesztően lehetségesek voltak 2014 -ben, a töredéke a korábban elismert Hope RFM22BFSK modulokhoz szükséges teljesítménynek!

A PICAXE-40X2 vezérlésű RFM22B valójában még mindig a nagyra becsült 50 dollár körüli pályán kering, és gyenge földjelek észlelhetők, amikor elhaladnak a LEO-ban (Low Earth Orbital) sok 100 km-rel feljebb. (A LoRa ™ modulok nem voltak elérhetők a 2013 -as induláskor) [18] =>)

18. lépés: Egyéb régiós tesztek

Sikeres összeköttetések történtek Spanyolországban 22 km -es LoS (látóhatár) felett és több km -en keresztül a városi Magyarországon.

Nézze meg a Libelium promócióját, amely bemutatja a technológia ~ 900 MHz-es előnyeit [19] =>

19. lépés: LoRa vevő és linkek

Az Egyesült Királyság HAB (High Altitude Ballooning) kísérletei kétirányú LoRa ™ lefedettséget biztosítottak akár 240 km -en keresztül. Az adatátviteli sebesség 1000 bps-ről 100 bps-ra való csökkentése lehetővé teszi a lefedettséget egészen a rádióhorizontig, ami talán 600 km a léggömbök tipikus 6000-8000 m-es szárnyalási magasságánál. A léggömbkövetés a fedélzeti GPS -en keresztül is elvégezhető - nézze meg a HAB & LoRa ™ részletes dokumentációját a [20] => https://goo.gl/t4UkoN címen

A LoRa vevőkészülék mind a HAB, mind a jövőbeli LEO műholdas munkákhoz fejlesztés alatt áll - részletek a későbbiekben.

Összegzés: A LoRa ™ bomlasztó technológiává válik, különösen a feltörekvő - és sok hyped -IoT (Internet of Things) vezeték nélküli hálózati alkalmazások esetében. Legyen tájékozott a LoRa Alliance webhelyén keresztül [21] =>

Jogi nyilatkozat és köszönetnyilvánítás: Ez a fiók lényegében fej -fejjel/gyakorlatilag a vizsgálatnak és összeállításnak szánt - ami úgy tűnik - egy játékot megváltoztató UHF vezeték nélküli adattechnológiának. Bár üdvözlöm az ingyenes mintákat (!), Nincs kereskedelmi kapcsolatom az említett LoRa ™ gyártókkal. Nyugodtan "másolja balra" ezt az anyagot - különösen oktatási célokra -, de a webhelyhitelek természetesen nagyra értékelik.

Megjegyzés: Néhány kép webes forrásból származik, amiért (ha nem hivatkozunk rá) ezúton is köszönjük elismerő elismerésünket.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Új -Zéland. (ZL2APS -1967 óta).

Linkek: (2015. május 15 -én)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]