ESP32 LoRa: Môžete dosiahnuť až 6,5 km !: 8 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 12:00

6,5 km! Toto bol výsledok testu prenosu, ktorý som vykonal s ESP32 OLED TTGO LoRa32, a dnes o tom s vami budem ďalej diskutovať. Keďže model, ktorý som použil, pôvodne mal anténu, ktorú považujem za zlú, rozhodol som sa v teste použiť iný model antény so ziskom 5 dB. Takže okrem rozhovoru o rozsahu, ktorý sme mali pri našom teste, budeme diskutovať aj o príčinách straty výkonu signálu. Pri príjme tohto signálu tiež kvalitatívne vyhodnotíme vplyvy prostredia (terén, prekážky a ďalšie).

Krok 1: Použité zdroje

• 2 moduly ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 UHF 5/8 vlnové antény 900 MHz - AP3900

• 2 x 5V prenosné napájacie zdroje

(Batéria s nastaviteľným regulátorom napätia)

Dátový list antény sa zobrazuje prostredníctvom odkazu:

www.steelbras.com.br/wp-content/uploads/201…

Tento druhý odkaz je pre tých, ktorí ma požiadali o návrhy, kde kúpiť antény:

Antény

www.shopantenas.com.br/antena-movel-uhf-5-8…

Držiak antény:

www.shopantenas.com.br/suporte-magnetico-preto-p--antena-movel/p

***** „Pozor, zmenili sme výrobný konektor na mužský SMA tak, aby sa spájal s prasacím chvostom“

Krok 2: Antény

Na týchto obrázkoch ukazujem technický list antény a graf jej výkonu.

• Používame tiež dve UHF 5/8 mobilné 900MHz vlnové antény

• Jedna z antén bola umiestnená na streche auta a druhá bola na vysielači

Krok 3: Test dosahu

V našom prvom teste sme dosiahli dosah signálu 6,5 km. Položili sme jednu z antén na vrch budovy, v bode C, a prešli sme 6,5 km v mestskej oblasti, ktorá sa postupne zmenšovala na vidiek. Upozorňujem, že uprostred cesty sme v rôznych časoch stratili signál.

Prečo k tomu dochádza? Pretože máme vplyvy topológie, čo sú charakteristiky cestovaného priestoru vo vzťahu k geografickým zmenám. Príklad: ak máme v strede cesty kopec, neprekročí ho náš signál a budeme mať poruchový signál.

Pripomínam vám, že je to iné, ako keď používate LoRa v okruhu 400 metrov, pretože váš dosah je v tomto priestore dosť vysoký, napríklad so schopnosťou prechádzať cez steny. Ako sa táto vzdialenosť zväčšuje, prekážky môžu spôsobovať rušenie.

Krok 4: Druhý experiment

Urobili sme druhý test a tentokrát namiesto toho, aby sme nechali anténu na vrchu budovy, bola na úrovni zeme nad bránou. Dal som druhú anténu do auta a začal som jazdiť. Výsledkom bol dosah v rozsahu 4,7 km. Táto vzdialenosť, ako aj prvá, ktorú sme zaznamenali (6,5 km), prekročili rozsahy vyjadrené spoločnosťou Heltec (predpokladané na 3,6 km). Je dôležité si uvedomiť, že sme použili iba dva TTGO napájané batériami prostredníctvom regulátorov napätia.

Krok 5: Prepojte náklady v databáze DB

Náklady na odkaz sú veľmi zaujímavým konceptom. Umožňuje vám vizualizovať, ako sa počas prenosu stratí energia a kde je potrebné uprednostniť presne nápravné opatrenia na zlepšenie prepojenia.

Cieľom je zmerať, koľko odoslaného signálu by sa malo dostať k prijímaču, pričom sa zohľadnia zisky a straty signálu v procese, alebo:

Prijatý výkon (dB) = vysielaný výkon (dB) + zisk (dB) - strata (dB)

Pre jednoduché rádiové spojenie môžeme identifikovať 7 dôležitých častí na určenie prijatého výkonu:

1 - Výkon vysielača (+) T

2 - Straty prenosového vedenia k anténe (-) L1

3 - Zisk antény (+) A1

4 - Straty v šírení vĺn (-) P

5 - Straty v dôsledku iných faktorov (-) D

6 - Zisk prijímacej antény (+) A2

7 - Straty v prenosovom vedení k prijímaču (-) L2

Prijatý výkon = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Udržiavaním hodnôt v dBm a dBi je možné grafy sčítať a odčítať priamo. Na vykonanie týchto výpočtov nájdete online kalkulačky, ktoré vám pomôžu zadať hodnoty do výrazu.

Niektorí majú navyše referencie na útlm niektorých komerčných káblov. To umožňuje jednoduchší výpočet.

Kalkulačku nájdete takto:

Krok 6: Vplyv prekážok

Okrem vykonania náležitých predbežných opatrení na zabránenie stratám v integrálnych častiach obvodov vysielača a prijímača, ďalší faktor, ktorý by ste nemali ignorovať, je čiara jasného videnia medzi vysielačom a prijímačom.

Aj pri optimalizácii vzťahu medzi ziskom a stratou môžu signál prerušiť prekážky, ako sú budovy, strechy, stromy, kopce a štruktúry, okrem iného.

Aj keď výpočet zohľadňuje šírenie vlny, predpokladá priamy prenos bez prekážok.

Krok 7: Ďalší test

Tento nižšie uvedený test, ktorý dosiahol 800 metrov, bol vykonaný tak, že vysielač a anténa boli uložené v malej veži označenej na mape ako „Vysielač“. Pomocou prijímača bola vykonaná trasa (purpurová). Označené body označujú body s dobrým príjmom.

Body sme skontrolovali pomocou topologickej mapy regiónu a v skutočnosti sú nadmorské výšky približné. Údaje sú uvedené na obrázku nižšie a je ich možné získať na tejto stránke:

Ako ukazuje nasledujúci obrázok, v regióne medzi dvoma bodmi je údolie, v ktorom nie sú prakticky žiadne prekážky.

Krok 8: Záver

Tieto testy mi dodali väčšiu dôveru v LoRa, pretože som bol s dosiahnutými výsledkami veľmi spokojný. Upozorňujem však, že existujú aj iné antény, ktoré nám môžu poskytnúť ešte väčšiu silu na dosah. To znamená, že pre ďalšie videá máme nové výzvy.