Inteligentné pouličné osvetlenie pomocou LoRa: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Mestské pouličné svetlá poskytujú bezpečnejšie dopravné podmienky, bezpečnejšie prostredie pre chodcov a môžu predstavovať veľké zlepšenie architektonického turistického a obchodného výkonu mesta.

Tento projekt je zameraný na vývoj prototypu inteligentného pouličného osvetlenia, ktoré poskytuje používateľovi správu úrovne žiarovky a spätnú väzbu o výkone.

Tento prototyp funguje na konfigurácii Master-slave, kde každé pouličné osvetlenie funguje ako podradené a LoRa Gateway funguje ako hlavný. Pretože brána Lora má dlhší dosah v porovnaní s inými komunikačnými službami, ako sú Wi -Fi, Bluetooth, NFC atď. Napriek tomu, že GSM má dlhší dosah, zahŕňa poplatky za predplatné, ktoré neexistujú, LoRa (bezplatne) a tiež LoRa spotrebúva veľmi malé množstvo energie. počas prevádzky. Master je pripojený k internetu, takže užívateľ môže diaľkovo monitorovať pouličné osvetlenie. Z brány Master je teda možné pripojiť a ovládať veľké množstvo pouličných svetiel.

Krok 1: POTREBNÉ KOMPONENTY

• Lítium-iónová batéria
• LED svetlo a LED ovládač
• Ultrazvukový senzor
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Prijímač SX 1728 Lora

Krok 2: Popis komponentov

Nodemcu:

ESP8266, integruje GPIO, PWM, I2C, SPI a ADC do jednej dosky. Tento mikrokontrolér má v sebe zabudovanú WiFi, ktorá nám pomáha pripojiť náš projekt k internetu. Všetky GPIO piny Nodemcu je možné použiť ako PWM piny, okrem toho má tiež 1 analógový pin.

LED ovládače:

AN30888A a AN30888B sú radiče DC-DC ideálne na napájanie vysokosvietivých LED diód pre osvetlenie LED. Sú vybavené 2 režimami nastavenia osvetlenia (ovládanie PWM a ovládanie referenčného napätia) a je možné ich kompatibilne s boost, buck alebo buck-boost napätím aj zmenou externých komponentov.

Modul LORA:

Modul LoRa (rádio s dlhým dosahom) odnesie vašim projektom IoT vzdialenosť s komunikáciou v širokom spektre šírenia. Táto forma bezdrôtovej komunikácie má za následok väčšiu šírku pásma, zvýšenie odolnosti voči rušeniu, minimalizáciu spotreby prúdu a zvýšenie bezpečnosti.

Tento modul používa SX1278 IC a pracuje na frekvencii 433 MHz. Frekvenčné skákanie-čo vám dáva sladkú rovnováhu prenosu kvalitného signálu-pokryje rozsah 420-450 MHz. Táto bezdrôtová schopnosť s veľkým dosahom je zabalená v malom balení (17 x 16 mm) a dodáva sa prostredníctvom pružinovej antény.

S LoRa Ra-01 nemusíte robiť kompromisy v rovnováhe dosahu, odolnosti voči rušeniu alebo spotrebe energie. Technológia za týmto integrovaným obvodom znamená, že je ideálna pre projekty, ktoré vyžadujú dosah a silu.

Vlastnosti:

• Komunikácia s rozšíreným spektrom LoRaTM
• Poloduplexná SPI komunikácia
• Programovateľný dátový tok môže dosiahnuť až 300 kbps
• Vlnový rozsah 127 dB RSSI.

Technické údaje:

• Bezdrôtový štandard: 433 MHz
• Frekvenčný rozsah: 420 - 450 MHz
• Port: SPI/GPIO
• Prevádzkové napätie: 1,8 - 3,7 V, predvolené 3,3 V
• Pracovný prúd, príjem: menej ako 10,8 mA (LnaBoost uzavretý, pásmo 1)
• Vysielanie: menej ako 120mA (+20dBm),
• Režim spánku: 0,2uA

Krok 3: Schéma Master a Slave

Pripojenia dajte podľa schémy.

Master bude fungovať ako brána a bude pripojený k internetu. Každý otrok je napojený na jednotlivé pouličné svetlá a riadi jas svetla.

SX1728 a ultrazvukový senzor je pripojený k Arduino uno podľa schémy. Trig pin a Echo pin je spojený s digitálnymi pinmi Arduino UNO. Modul SX1728 LoRa je k Arduinu pripojený pomocou SPI komunikácie.

SX1728 pracuje pri frekvencii 433 MHz. každá krajina má príslušnú šírku pásma pre LoRa. V Indii bezplatné pásmo 866-868 MHz. Pre prototyp modelu je tu použitý modul 433 MHz.

Krok 4: Prevádzka

Keď prekážka prejde cez pouličné osvetlenie (SLAVE), ultrazvukový senzor detekuje prekážku a zvýši jas konkrétneho pouličného svetla. A to tiež odosiela správy na nadchádzajúce pouličné osvetlenie ako RF pakety. Reťaz pouličných svetiel tak bude plynule zvyšovať svoj jas. Potom sa vráti do normálneho režimu. Ďalej je možné každé pouličné svetlo ovládať individuálne z mastera odosielaním správ konkrétnemu otrokovi.

Na napájanie LED potrebného napätia som použil 3,2 V lítium-iónovú batériu a ovládač LED v režime zosilnenia

Slave tu bude fungovať v 3 režimoch, ktoré je možné konfigurovať v softvéri

• Režim „1“vždy plný jas (Daždivé dni a núdzové dni)
• Režim „2“- alternatívny jas (večerné časy - časy slabého osvetlenia)
• Režim "3", plná kontrola s ultrazvukom (polnoc a nízke časy použitia)

Master bude vysielať správu s konkrétnou adresou. Otrok s príslušnou adresou správu iba prijme a bude sa podľa toho správať.

Na ovládanie jasu LED možno použiť ovládač LED, ako napríklad AN30888A/B. Jeden taký som získal zo starej núdzovej žiarovky a spätne som ho skonštruoval.

Krok 5: Kódy

Tu uvádzam kódy použité pre Master a Slave, technický list pre LED ovládač, ktorý som použil.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - tu si môžete stiahnuť knižnicu pre LoRa.