Predstavujeme LoRa ™!: 19 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

LoRa ™ = Bezdrôtová dátová telemetria s dlhým dosahom a týka sa radikálneho 2 -cestného bezdrôtového modulovaného prenosu dát v pásme VHF/UHF, ktorý bol nedávno vyvinutý a chránený ochrannou známkou (™) spoločnosťou Semtech - dlhodobo etablovaná (1960) americká nadnárodná elektronická firma. Pozri [1] =>

Technológiu za LoRa ™ vyvinula spoločnosť Cycleo, francúzska spoločnosť, ktorú Semtech získal v roku 2012. LoRa ™ je patentovaná, ale zdá sa, že používa skôr nejaký „jednoduchší“CSS (Chirp Spread Spectrum) pulznú moduláciu „zametania frekvencie“FM než DSSS (Direct Sequence SS) alebo FHSS (Frequency Hopping SS).

Na webových stránkach spoločnosti Semtech sa uvádza, že „Technológia LoRa ™ ponúka v porovnaní s existujúcimi riešeniami výhodu 20dB rozpočtu na prepojenie, čo výrazne rozširuje rozsah akejkoľvek aplikácie a zároveň prináša najnižšiu súčasnú spotrebu s cieľom maximalizovať životnosť batérie“.

Nárokované rozsahy sú obvykle x10 bežných bežných bezdrôtových dátových systémov UHF. Áno -v porovnaní s pravidelnými nastaveniami úzkopásmových údajov poskytuje LoRa ™ 100 s metrov namiesto 10 s, niekoľko 1 000 m namiesto iba 100 s. Mágia!

LoRa ™ je trochu komplikovaný, pretože používa termíny a vyžaduje nastavenia, ktoré sú mnohým „normálnym“používateľom pravdepodobne neznáme. S potešením sa však ukázalo, že je možné overiť tvrdenia pomocou jednoduchých nastavení - tu pomocou párových mikroprocesorov PICAXE v Spojenom kráľovstve pochádzajúcich z USA v hodnote 3 USD. PICAXE sú pre tieto skúšky takmer ideálne, pretože sú naprogramované vo vysokom interpretovanom ZÁKLADE a všetky režijné náklady na rýchlosť spracovania sú pre údaje s-l-o-w LORA ™ náhodné! Pozrite si [2] => www.picaxe.com

Krok 1: Semtech's SX127x

V posledných desaťročiach boli za pomoci lacného počítačového spracovania vyvinuté rôzne inteligentné digitálne režimy (najmä pre rádiové stanice) pre nízkofrekvenčné vysokofrekvenčné (3-30 MHz) práce, kde je šírka pásma vzácna. (Modulácia rozloženého spektra hladového po šírke pásma je na týchto nižších frekvenciách zvyčajne nezákonná). Niektoré režimy môžu pokrývať oceány s nízkym výkonom (niekoľko wattov), ale sú pomalé a vyžadujú sofistikovaný počítačový softvér na kódovanie/dekódovanie spolu s veľmi citlivými komunikáciami. prijímače a významná anténa. Pozri [3] =>

RF integrované obvody VHF/UHF SX127x LoRa ™ spoločnosti Semtech však obsahujú takmer všetko, čo je v cene čipu ~ 4 USD!

* Aktualizácia začiatkom roku 2019: Semtech nedávno aktualizoval sériu SX127x, pričom ich nové moduly založené na SX126x vyzerajú VEĽMI hodnotne. Ďalšie komentáre nájdete na konci Instructable.

Semtech robí niekoľko variácií RF IC, pričom SX1278 má nižšiu frekvenciu UHF naklonenú tak, aby vyhovovala používateľom pásma ISM 433 MHz. Vyššia frekv. Ponuky 800-900 MHz lákajú k profesionálnejšej práci, aj keď pri týchto frekvenciách blízkych 1 GHz môže byť problémom znížená frekvencia úderu RF a absorpcia signálovej cesty. Frekvencie sub GHz však majú nižší šum, legálne vyšší vysielací výkon a kompaktnejšiu anténu s vysokým ziskom, ktorá to môže kompenzovať.

Moduly transceiveru SX127x môžu okrem modulácie LoRa ™. (Znázornené na obrázku) tiež vytvárať signály FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK a dokonca aj tónové signály FM (Morseova abeceda!), Aby vyhovovali starším systémom. Pozrite si technické listy Semtech (131 strán!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Poznámka: HOPERF, dlhoročná čínska spoločnosť zaoberajúca sa bezdrôtovými dátami, ponúka moduly LoRa ™ s integrovaným obvodom RF96/97/98 „7 a side“, ktorý sa podobá na Semtech SX127x. Nie je však známe, či ide iba o ázijské produkty LoRa ™ druhého zdroja…

Krok 2: Výhody spektra LoRa ™ šíriace spektrum

Systémy SS (Spread Spectrum) nie sú nové, ale ich sofistikovanosť znamenala, že boli pre mnohých používateľov príliš nákladné, kým sa nevyvinul moderný mikroelektronický prístup. Pretože techniky SS ponúkajú značné rušenie a slabnúcu imunitu, bezpečnosť a „nezistiteľné“prenosy, sú už dlho doménou armády - dokonca už od 2. svetovej vojny. Pozrite sa na úžasnú prácu bombovej herečky Hedy Lamarr zo štyridsiatych rokov! [5] =>

Pravdepodobne modulácia Loira Chirp SS, ako aj ďalšie výhody SS, môžu ponúkať imunitu voči „posunu frekvencie“aj voči Dopplerovmu efektu - možno významné v rýchlo sa pohybujúcich družicových rádiových aplikáciách LEO (Low Earth Orbital). Pozri [6] =>

Ale -tu na zemi -najväčšia pozornosť pochádza z tvrdení spoločnosti Semtech (a propagácia mnohých ďalších -vrátane IBM a MicroChip v rokoch 2014 -2015!), Že zariadenia LoRa ™ s nízkym UHF rozšíreným spektrom zvyšujú rozsahy aspoň o rád (x 10) nad tradičnými dátovými modulmi NBFM (Narrow Band FM) za podobných podmienok a nastavení.

Zdá sa, že veľká časť tohto úžasného zvýšenia dosahu pochádza zo schopnosti spoločnosti LoRa pracovať POD NÍZKOU úrovňou hluku. Základ toho môže súvisieť s náhodným šumom (a teda samočinným rušením počas určitého obdobia), pričom je usporiadaný signál (s viacerými vzorkami, ktoré ho „budujú“). Pozrite sa na koncept na priloženom surfovom obrázku!

Napriek tomu, že vysielače mW na úrovni „zápachu olejnatého elektrónu“s veľmi nízkym výkonom (a nastavenia napájané z batérie môžu mať životnosť takmer rokov), nevýhodou LoRa ™ však je, že môžu byť spojené slabé linky s dlhým dosahom signálu s veľmi nízkymi prenosovými rýchlosťami (<1 kb / s). To môže byť náhodné pre príležitostné monitorovanie internetu vecí (Internet of Things) v aplikáciách zahŕňajúcich teploty, čítanie meračov, stav a zabezpečenie atď.

Krok 3: SIGFOX - sieťový konkurent pre IoT?

Snáď najbližším bezdrôtovým rivalom IoT dlhého dosahu LPWA (Low Power Wide Area) IoT je francúzska spoločnosť SIGFOX [7] =>

Na rozdiel od patentovaného LoRa ™ spoločnosti Semtech sú zariadenia SigFox príjemne otvorené, ALE vyžadujú špecializovanú prepojovaciu sieť. Preto sa stanú nepoužiteľnými, rovnako ako mobilné telefóny, keď sú mimo pokrytia siete SigFox - čo je obzvlášť dôležitým faktorom v odľahlých oblastiach (alebo v mnohých krajinách, ktoré ešte nie sú obsluhované!). Problémom môžu byť aj prebiehajúce poplatky za služby alebo prudký technický pokrok - na mysli je Metricom koncom 90. rokov nešťastná 900 MHz „Ricochet“bezdrôtová internetová služba [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28 Internet…

Zariadenia SigFox sa líšia od zariadenia LoRa ™ v použití UNB (ultra úzkych pásiem) 100 Hz rádiových „kanálov“s moduláciou BPSK (Binary Phase Shift Keying) pri 100bps. Vysielače sú podobné batériám šetrným k výkonu 10-25 mW, ale v licencii bezplatných pásiem 868-902 MHz. Základňové stanice na streche, ktoré sa pripájajú k internetu prostredníctvom optických vlákien atď., Majú mimoriadne citlivé prijímače -142 dBm. Môžu sa vyskytnúť vzdialenosti 10 km (teda podobné LoRa ™) - v blízkosti základných staníc SigFox boli hlásené dátové spojenia z vysoko lietajúcich lietadiel a pobrežných plavidiel.

Povolených je však iba 12 bajtových správ obmedzených na 6 správ za hodinu. Informácie prídu o niekoľko sekúnd, ale sieť SigFox nemôže podporovať takú komunikáciu v reálnom čase, ako sú autorizácie kreditných kariet, a systém najlepšie vyhovuje dátovým „útržkom“prenášaným niekoľkokrát za deň. Typicky to môže zahŕňať diaľkové odčítanie merača, monitorovanie toku a hladiny, sledovanie majetku, núdzové výstrahy alebo parkovacie miesta - to je skutočný prínos!

Siete SigFox sú pomerne jednoduché a je ich možné nasadiť za zlomok nákladov tradičného bunkového systému. Španielsko a Francúzsko sú už pokryté ~ 1 000 základňovými stanicami (oproti 15 000 pre štandardné mobilné služby), pričom čoskoro bude nasledovať Belgicko, Nemecko, Holandsko, Spojené kráľovstvo (prostredníctvom Arqiva) a Rusko. Skúšky prebiehajú aj v San Franciscu, Sigfox však tieto siete priamo nevybuduje, ale uzatvára zmluvy s miestnymi spoločnosťami, aby zvládli relatívne jednoduché nasadenie strešných základňových staníc a antén.. Zavádzanie môže byť rýchle a nákladovo efektívne- ich partner pre nasadenie v Španielsku vynaložil 5 miliónov dolárov na nasadenie siete v celej krajine za pouhých 7 mesiacov. Títo miestni partneri potom ďalej predávajú služby IoT za poplatky koncovým používateľom približne ~ 8 USD ročne za zariadenie.

Využívanie prístupu SigFox bolo dramatické, pričom financovanie na začiatku roka 2015 zvýšilo> 100 miliónov USD. Bezdrôtoví konkurenti TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), ktorí sa nedávno pripojili k SigFoxu, v skutočnosti naznačujú, že Lora ™ môže mať slabé stránky - pozri [9] =>

Ruku v rukách vyšetrovaní SigFox bolo ťažké nájsť, ale pozrite sa na prehľady úrovní „Inštruovateľné“[10] =>

Je možné, že oba prístupy nakoniec koexistujú, rovnako ako 2 -cestné rádiá (= LoRa ™) a mobilné telefóny (= SigFox) pre komunikácie na úrovni hlasu. V súčasnosti (máj 2015) je LoRa ™ určite tým spôsobom, ako preskúmať bezdrôtové možnosti internetu vecí s dlhým dosahom- čítajte ďalej!

Krok 4: Čínske moduly LoRa ™ -1

Napriek tomu, že ide o vynález EÚ, motory Semtech SX127x LoRa ™ boli čínskymi výrobcami veľmi horlivo využívané. Schopnosť spoločnosti LoRa preraziť prekážky v preplnených ázijských mestách bola nepochybne príťažlivá.

Výrobcovia v čínskom veľkom e-meste Shenzhen (neďaleko Hongkongu) boli obzvlášť nadšení, pretože ponuky pochádzajú od takých „výrobcov“, akými sú Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech a GBan. Napriek tomu, že sa ich piny na rozhraní trochu líšia, boli navrhnuté 2 čipové „mikro moderované“moduly od spoločností Dorji, Appcon, VoRice a NiceRFseem.

Preto sa odporúča rozsiahle Googling pre tých, ktorí nakupujú hromadne, vzorky, bezplatnú dopravu, prehľadnejšie technické informácie, lepší prístup k funkciám/kolíkom SX127x, jednoduchšie ovládanie, nižšiu hmotnosť, robustné balenie (štýl YTech E32-TTL-100) atď. napríklad EBay, Alibaba alebo Aliexpress [11] =>

Krok 5: Čínske moduly LoRa ™ - 2

Dávajte si pozor na to, že lacnejšie (<10 USD) jednočipové moduly ovládajú SX1278 prostredníctvom únavného hodinovo prepojeného SPI (sériové periférne rozhranie). Napriek tomu, že sú dva čipové moduly LoRa ™ väčšie a drahšie (~ 20 USD), používajú na prepojenie SX1278 druhý integrovaný MCU (mikrokontrolér), je ich konfigurácia a práca s nimi za chodu oveľa jednoduchšia. Väčšina ponúka priateľskú priemyselnú normu TTL (Transistor Transistor Logic) transparentné spracovanie údajov pomocou jednoduchých pinov RXD a TXD. Na moduloch TTL sú zvyčajne namontované malé červené a modré diódy LED - praktické pre prehľady TX/RX.

POZNÁMKA: Ponuky 8 pinov môžu používať rozstup 2 mm, nie štandardných 2,54 mm (1/10 palca), čo by mohlo obmedziť hodnotenie bezspájkových dosiek.

Napriek tomu, že zdvojnásobenie ceny zariadení TTL LoRa ™ môže byť skľučujúce, skinflints by mohol zvážiť lacnejšie dosky (na nákup aj na odoslanie) bez zásuvky SMA a zodpovedajúcej antény „gumené kačice“. Nebude to samozrejme také profesionálne, ale jednoduchý ¼ vlnový (~ 165 mm dlhý) bič možno ľahko vyrobiť zo šrotového drôtu. To môže dokonca vyrovnať výkon „gumenej kačice“-obzvlášť ak je vyvýšený!

Celkovo (a zrejme aj rýchlo ovplyvňovaný stále väčším počtom ponúk) sa v čase písania správy (polovica apríla 2015) zdá, že Dorji's 433 MHz DRF1278DM je najľahší spôsob, ako začať s LoRa ™. Obmedzením môže byť však obmedzený prístup k pinom tohto modulu, ladenie na úrovni HEX a potreba vyššieho napájacieho napätia (3,4 -5,5 V).

Krok 6: Dorji DRF1278DM

Čínsky výrobca Shenzhen Dorji predáva tieto moduly s riadeným mikrofónom DRF1278DM za ~ 20 USD za kus od spoločnosti Tindie [12] =>

7 kolíkov je od seba vzdialených obvyklých 2,54 mm (= 1/10 palca). Je potrebné napájanie medzi 3,4 - 5,5 V. Elektronika modulu však pracuje pri nižšom napätí - na palube je regulátor napätia 3,2 V. Táto vyššia potreba napájania je v dnešnej „3V“ére nepríjemná, pretože aj keď to vyhovuje USB 5V (alebo dokonca objemným 3 x AA 1,5V článkom), zabraňuje to použitiu jednotlivých 3V Li mincových článkov atď. Regulátor by sa snáď dal obísť?

Krok 7: USB adaptér DAC02

Na konfiguráciu modulu pomocou počítačového softvéru „RF Tools“je možné použiť lacný adaptér USB - TTL (tu Dorjiho DAC02). Moduly sú však po vložení mechanicky dosť nepodporované a opakované použitie môže kolíky namáhať …

Podobných adaptérov je veľa za veľmi nízke ceny, ALE pred použitím je dôležité najskôr zaistiť, aby sa funkcie pinov na adaptéri zhodovali s funkciami v bezdrôtovom module! Ak nie (s bežnými výmenami VCC/GND), možno bude potrebné použiť prístupy s lietajúcim olovom. Napriek tomu, že sú nudné, môžu byť aj univerzálnejšie, pretože vyhovujú konfigurácii. iných modulov (pozri nastavenie transceiveru HC-12) a dokonca aj priame zobrazenie terminálových programov na počítači.

Krok 8: Nástroje USB Config + SF, BW a CR Insights

Tu obrazovky typické pre užívateľsky prívetivé USB konfigurujúce "RF Tools". Moduly Dorji fungovali po vybalení z krabice, ale frekvenciu a nastavenia napájania by ste mali aspoň zmeniť podľa miestnych predpisov. Mnoho krajín obmedzuje výkon vysielača 433 MHz na 25 mW (~ 14 dBm) alebo dokonca 10 mW (10dBm) - to sú nastavenia výkonu Dorji 5 a 3.

Bezplatne dostupné pásmo ISM, ktoré pokrýva úsek ~ 1,7 MHz medzi 433,050 - 434,790 MHz, NEPOVOLUJE ani prenosy presne na 433 000 MHz!

Našťastie sa zdá, že dochádza k transparentnému spracovaniu údajov, čo znamená, že akékoľvek sériové údaje, ktoré sú vložené, sa po prenose „na vzduchu“nakoniec priehľadne dentálne vyženú. Hovorilo sa však, že vyrovnávacia pamäť 256 bajtov vyzerá skôr ako 176 bajtov (réžia CRC?), Niektoré nastavenia pomocou nástroja Dorji bolo ťažké interpretovať a „zapísané“zmeny sa vždy neukázali ako akceptované …

Stiahnite si Dorjiho konfiguračný nástroj DRF_Tool_DRF1278D.rar (uvedený v spodnej časti stĺpca „Zdroje“RHS) cez => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlPozrite sa na rôzne prehľady (najmä S. 9 -10) do je to použitie a USB adaptéry atď =>

Vysvetlenie pojmov rozprestretého spektra LoRa ™: (Poznámka: Dátový tok sa týka čiernobielych a SF)

BW (Šírka pásma v kHz): Aj keď iba 10 s kHz BW môže byť príťažlivých, je dôležité si uvedomiť, že lacné 32 MHz kryštály používané mnohými modulmi LoRa ™ (Dorji & HOPERF atď.) Sa nemusia úplne presne zhodovať vo frekvencii. Môžu sa vyskytnúť aj teplotné záveje a starnutie. Voľba užších šírok pásma môže preto zabrániť synchronizácii modulov, pokiaľ nie je použité únavné ladenie kryštálov a tepelná regulácia. Napriek tomu, že čínski výrobcovia modulov LoRa ™, ako napríklad Dorji, odporúčajú čiernobielo minimálne 125 kHz, pre väčšinu účelov by mal byť užší čiernobiely výkon 62,5 kHz celkom v poriadku. Pozrite si tieňovaný stĺpec tabuľky uvedený v kroku 10.

SF („čipy“s faktorom rozprestierania ako log bázy 2): V systémoch SS je každý bit v pseudonáhodnej binárnej sekvencii známy ako „čip“. Inkrementácia od 7 (2^7 = 128 čipových impulzov na symbol) až po hranicu 12 zlepšuje citlivosť o 3dB v každom kroku, ale približne. prenosová rýchlosť na polovicu. Aj keď je preto SF 11 (2^11 = 2048) citlivejší o 12 dB ako SF7, rýchlosť prenosu dát klesá (pri 62,5 kHz BW) z ~ 2700 bps na iba 268 bps. Vysielače s nízkou prenosovou rýchlosťou zostanú dlhšie zapnuté, a preto môžu tiež celkovo spotrebovať viac energie ako vysielače, ktoré odosielajú rýchlejšie údaje.

Veľmi nízke prenosové rýchlosti však môžu byť príležitostné na občasné monitorovanie internetu vecí (internet vecí) samozrejme prijateľné (a zvýšený únik energie z batérie takmer náhodný), pričom zvýšenie dosahu x 4 môže byť mimoriadne užitočné!

CR (error Coding Rate): Počiatočné britské testy použili CR 4/5. (To znamená, že každé 4 užitočné bity sú kódované 5 prenosovými bitmi). Zvýšenie CR na 4/8 predlžuje vysielací čas o ~ 27%, ale zlepšuje príjem o 1 až 1,5 dBm, čo predstavuje potenciálne zlepšenie dosahu o 12 až 18%. Toto vyladenie CR pravdepodobne neposkytne taký výhodný rozsah, ako zvýšenie SF.

Väčšina skúšok NZ bola na frekvencii 434 000 MHz, 2400 bps, SF7, 62,5 kHz BW a CR 4/5.

Krok 9: Priama konfigurácia DRF1278DM

Modul DRF1278DM je možné konfigurovať aj z externého mikrokontroléra- dokonca aj zo skromného 8-pinového PICAXE-08. Napriek tomu, že kódovanie obsahuje 16 hexadecimálnych kódovaní HEX, umožňuje skôr ladenie na palube/za chodu, než kontinuálne vyberanie modulu a konfiguráciu adaptéra USB. Pozrite sa na všetky podrobnosti P.7-8 na Dorji. pdf. [13] =>

Napriek tomu, že ponúka rôzne funkcie spánku, prehľady o vylepšení na úrovni HEX je možné získať aj prostredníctvom údajových listov APC-340 spoločnosti Appcon (blízko vzhľadu) [14] =>

Vďaka kolegovi Kiwi Andrewovi „Brightsparkovi“HORNBLOWOVI za fragment kódu PICAXE-08M2 na moduláciu výkonu DRF1278DM TX na schodiskovú rampu vysielacích výkyvov. (Pre jednoduchšie prehľady dosahu/výkonu môžu byť tieto ľahko spojené aj s tónmi generovanými na konci prijímača PICAXE). Všimnite si však, že úrovne TX 6 a 7 presahujú povolenú hodnotu NZ/Austrália 25 mW (~ 14 dBm alebo nastavenie 5). Andrewove postrehy vyplynuli z monitorovania/kopírovania a vkladania nespracovaných hexadecimálnych sériových dát z terminálu.exe (vynikajúci inžiniersky nástroj [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) pri sledovaní seriálu dátové chvenie do az modulov pri zmene úrovne RF výkonu.

Krok úrovne výkonu Dorji = 4. bajt od konca RH ($ 01, $ 02 atď.) Plus nasledujúci bajt CS (CheckSum $ AB, $ AC atď.) Je potrebné vyladiť. Ukážky viet kódu PICAXE na úpravu úrovne výkonu za behu sú tieto:

počkaj 2

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

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

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

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

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

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

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

počkaj 2

Krok 10: Odhady a výsledky výkonnosti

Dátové moduly RFM98 založené na POPAXE 28X2 poháňané HOPERF 434 MHz Semtech LoRa ™ boli použité v testoch vedených cez 750 m prepojenie v typickom britskom mestskom prostredí. Anténa vysielača bola vyvýšená ~ 2½ m na nízkom stožiari, pričom prijímač bol na krátkom póle ~ 1½ m - obe nad zemou. S potvrdeným dosahom 750 m hustého mestského prostredia pri britskom 10 mW TX (s použitím 500 kHz BW, čo dáva ~ 22 kb / s), potom pri 10,4 kHz BW (alebo 455 bps) vyzerá asi 6 km ako uskutočniteľný s výkonom sub mW!

Potvrdzujúce testy v teréne (s nastaveniami SF7 a iba čiernobielo 62,5 kHz) boli vykonané vo Wellingtone (NZ) s 3 x AA batériou napájanými modulmi Dorji DRF1278DM poháňanými PICAXE-08M a podobnou anténou, ale pri Aus/NZ „blistrovaní“farby vyššie ako 25 mW (14 dBm)) TX výkon. Prímestské signálne spojenia, pravdepodobne podporované otvorenejším prostredím a drevenými budovami, boli dôsledne vyrobené na 3 - 10 km. (Keďže zisk 6 dB zdvojnásobuje rozsah LoS, potom dodatočný výkon 4 dB ~ x 1½. A preto sa rozsahy môžu zlepšiť oproti implikovaným britským o> 1½ krát).

Krok 11: Rozloženie Breadboard

Rozloženie na šírke (používané v minulosti pre moduly GFSK „7020“spoločnosti Dorji) vyhovuje jednoduchému prechodu na zariadenie LoRa. Modulácia GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) bola predtým považovaná za najlepší prístup 433 MHz, takže bolo prospešné porovnať výsledky ponúk „7020“s novými modulmi LoRa.

Krok 12: Schéma PICAXE

RX aj TX používajú takmer identické rozloženie, aj keď sa ich kód trochu líši. Napriek tomu, že je to prirodzene príťažlivé a ľahko dosiahnuteľné pomocou PICAXE, v tejto fáze nebol urobený žiadny pokus o vstup do úsporných režimov spánku. Odber prúdu z 3 batérií xAA bol ~ 15 mA, pri vysielaní pulzoval až ~ 50 mA.

Krok 13: Kód vysielača PICAXE

Prirodzene, tento kód je možné značne vylepšiť a upraviť, pravdepodobne s oneskorením vyrovnania a preambulami. V súčasnej dobe je to v podstate len pľuvanie postupujúceho čísla 0-100. Pretože pokus bol len o overení spoľahlivých tvrdení o dosahu, nebol urobený žiadny pokus (s vysielačom alebo prijímačom) povoliť režimy úspory energie.

Krok 14: Kód a displej prijímača PICAXE

Tu je priradený kód prijímača PICAXE s číselnými hodnotami zobrazenými prostredníctvom vstavaného terminálu „F8“v editore. Krása jednoduchého počítania spočíva v tom, že sekvencie je možné rýchlo vizuálne naskenovať a chýbajúce alebo bažinaté hodnoty ľahko rozpoznať.

Krok 15: Užívateľsky prívetivé pomôcky na doladenie LoRa ™ RF?

Pretože nastavenie modulu LoRa ™ je ťažké pochopiť a overiť, s potešením sa zistilo, že je možné používať lacné (a relatívne širokopásmové) prijímacie moduly ASK 433 MHz ako jednoduché ladiace prostriedky.

Zásuvka NZ/Aus Jaycar ponúka modul ZW3102, ktorý je možné ľahko presvedčiť k „čuchacím povinnostiam“tak, aby vyhovovali monitorovaniu zvukového signálu. Keď sa blíži (<5 metrov) k prenosom LoRa ™, odchádzajúci signál bude ľahko počuteľný ako „škrabance“, zatiaľ čo jas pripojenej diódy LED sa týka RSSI (indikácia sily prijatého signálu).

Podobný (a lacnejší) modul vyrobený spoločnosťou Dorji je uvedený v dokumente Instructable [16] =>

Krok 16: Terénne testy- Wellington, Nový Zéland

Toto nastavenie pláže ukazuje predchádzajúce testovanie s modulmi Dorji „7020“GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). Rozsahy potom v takýchto podmienkach dosahovali max. 1 km a v najlepšom prípade boli ~ 300 m cez ľahkú vegetáciu a lokality s drevenými rámovými budovami. Krížové prepojenie prístavov bolo možné iba vtedy, keď bol vysielač výrazne vyvýšený asi 100 m hore na mieste s výhľadom na orlie hniezdo na svahu za ním.

Naproti tomu moduly Dorjiho LoRa s rovnakým výkonom 25 mW „zaplavili“predmestie a prenosy s vysokým ramenom (~ 2,4 m) spoľahlivo detekovali na vzdialenosť ~ 3 km, 6 km na „sladkých miestach“na ostrohu a dokonca aj 10 km povrchový LOS cez prístav. Príjem prestal len vtedy, keď bol v zátokách za skalnatým mysom (viditeľným v pozadí). Nastavenia LoRa boli, BW 62,5kHz, SR 7, CR 4/5 a 25mW (14dBm) TX výkon do ¼ vlnovej všesmerovej vertikálnej antény.

Krok 17: Britský test LoRa verzus FSK - 40 km LoS (zorný uhol) test

Vďaka Cardiffskému Stuartovi Robinsonovi (rádiová šunka GW7HPW) boli porovnávacie testy FSK (frekvenčné posunovanie) proti LoRa ™ vykonané na vyvýšenej 40 km vzdialenosti cez britský Bristolský kanál. Pozri obrázok.

Tento región je historicky dosť bezdrôtový, pretože v roku 1897 Marconi uskutočnil svoj prvý test „dlhého dosahu“(6 - 9 km pomocou napájacích hladových vysielačov iskier!) V blízkosti [17] =>

Výsledky Stuarta hovoria samy za seba - dátové prepojenia LoRa ™ boli v roku 2014 úžasne možné za zlomok výkonu potrebného pre jeho predtým rešpektované moduly Hope RFM22BFSK!

RFM22B riadený PICAXE-40X2 je v skutočnosti stále na obežnej dráhe v úctyhodných 50 dolároch, pričom slabé pozemné signály sú detegovateľné pri prechode v LEO (Low Earth Orbital) o niekoľko stoviek kilometrov vyššie. (Moduly LoRa ™ neboli v čase uvedenia na trh v roku 2013 k dispozícii) [18] =>)

Krok 18: Ostatné regionálne testy

Úspešné prepojenia boli uskutočnené na 22 km LoS (Line of Sight) v Španielsku a niekoľko km v mestskom Maďarsku.

Pozrite sa na propagáciu Libelium, ktorá ukazuje výhody technológie ~ 900 MHz [19] =>

Krok 19: Prijímač LoRa a odkazy

Testy UK HAB (High Altitude Ballooning) poskytovali obojsmerné pokrytie LoRa ™ až 240 km. Zníženie dátovej rýchlosti z 1 000bps na 100bps by malo umožniť pokrytie až k rádiovému horizontu, čo je v bežnej 6 000-8 000 m nadmorskej výške týchto balónov asi 600 km. Sledovanie balónov je možné vykonávať prostredníctvom integrovaného systému GPS - pozrite si rozsiahlu dokumentáciu HAB & LoRa ™ na [20] =>

Prijímač LoRa pre satelitnú prácu HAB aj budúcu LEO je vo vývoji - podrobnosti budú nasledovať.

Zhrnutie: LoRa ™ sa vyvíja ako rušivá technológia, najmä pre vznikajúce - a veľmi medializované - aplikácie bezdrôtovej siete IoT (Internet of Things). Zostaňte informovaní prostredníctvom stránok Alliance LoRa [21] =>

Vylúčenie zodpovednosti a uznanie: Tento účet je v zásade určený ako úvodná informácia/vyšetrovanie a kompilácia - čo sa zdá - bezdrôtovej dátovej technológie UHF, ktorá mení hru. Napriek tomu, že vítam bezplatné vzorky (!), Nemám žiadne komerčné väzby so žiadnym zo spomenutých výrobcov LoRa ™. Tento materiál môžete „skopírovať doľava“- najmä na vzdelávacie účely - ale kredit stránok sa prirodzene cení.

Poznámka: Niektoré obrázky pochádzajú z webového servera a pre ne sa týmto (ak nie je uvedené) uznávacieho kreditu predlžuje.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Nový Zéland. (ZL2APS -od roku 1967).

Odkazy: (K 15. máju 2015)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]