Przedstawiamy LoRa™!: 19 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

LoRa™ = Bezprzewodowa telemetria danych dalekiego zasięgu i odnosi się do radykalnego podejścia do dwukierunkowej bezprzewodowej modulacji danych VHF/UHF w zakresie dwukierunkowej bezprzewodowej modulacji danych w widmie rozproszonym, które zostało niedawno opracowane i oznaczone znakiem towarowym (™) przez Semtech - długoletnią (1960) międzynarodową firmę elektroniczną w USA. Patrz [1]=>

Technologia LoRa™ została opracowana przez Cycleo, francuską firmę przejętą przez Semtech w 2012 roku. LoRa™ jest zastrzeżona, ale wydaje się, że używa pewnego rodzaju „prostszej” modulacji impulsowej częstotliwości FM (Chirp Spread Spectrum) FM, a nie DSSS (Direct Sequence SS) lub FHSS (Frequency Hopping SS).

Na stronie internetowej Semtech wspomniano, że "Technologia LoRa™ oferuje 20dB przewagę budżetu łącza w porównaniu z istniejącymi rozwiązaniami, co znacznie rozszerza zasięg dowolnej aplikacji, zapewniając jednocześnie najniższe zużycie prądu, aby zmaksymalizować żywotność baterii".

Deklarowane zasięgi to zazwyczaj x10 zasięgów zwykłych bezprzewodowych systemów danych UHF. Tak - w porównaniu ze zwykłymi konfiguracjami danych wąskopasmowych LoRa™ daje 100s metrów zamiast 10s, kilka 1000m zamiast zaledwie 100s. Magia !

LoRa™ jest nieco skomplikowany, ponieważ używa terminów i wymaga ustawień prawdopodobnie nieznanych wielu „normalnym” użytkownikom. Co jednak cieszy, okazało się, że można zweryfikować roszczenia za pomocą prostych konfiguracji – tutaj za pomocą sparowanych mikros PICAXE o wartości 3 USD z Wielkiej Brytanii jako kontrolerów. Urządzenia PICAXE są prawie idealne do takich prób, ponieważ są zaprogramowane w języku BASIC zinterpretowanym na wysokim poziomie, a wszelkie koszty ogólne dotyczące szybkości wykonania są przypadkowe dla danych s-l-o-w LORA™!Refer [2] => www.picaxe.com

Krok 1: Semtech SX127x

W ostatnich dziesięcioleciach, z pomocą taniego przetwarzania PC, opracowano różne inteligentne tryby cyfrowe (zwłaszcza przez krótkofalowców) do pracy w niskich częstotliwościach HF (3-30 MHz), gdzie pasmo jest cenne. (Pożerająca przepustowość modulacja widma rozproszonego jest zwykle nielegalna na tych niższych częstotliwościach). Niektóre tryby mogą obejmować oceany o małej mocy (kilka watów), ale są powolne i wymagają zaawansowanego oprogramowania komputerowego do kodowania/dekodowania, wraz z bardzo czułymi komunikatami. odbiorniki i znacząca antena. Patrz [3] =>

Układy scalone Semtech VHF/UHF SX127x LoRa™ RF mieszczą jednak prawie wszystko w inteligentnym chipie wielkości paznokcia kciuka o wartości około 4 USD!

* Aktualizacja z początku 2019 r.: Semtech niedawno zaktualizował serię SX127x, a ich nowe moduły oparte na SX126x wyglądają BARDZO warto. Zapoznaj się z dalszymi komentarzami na końcu instrukcji.

Semtech oferuje kilka odmian RF IC, przy czym SX1278 ma niższą częstotliwość UHF nastawioną na dopasowanie do użytkowników pasma ISM 433 MHz. Wyższa częst. Oferty 800-900 MHz przemawiają do bardziej profesjonalnej pracy, chociaż przy częstotliwościach bliskich 1 GHz problemem może być zmniejszone uderzenie RF i absorpcja ścieżki sygnału. Częstotliwości sub GHz mają jednak niższy poziom szumów, legalnie wyższą moc nadawania i bardziej kompaktową antenę o wysokim zysku, która może to zrównoważyć.

Oprócz modulacji LoRa™ (pokazanej na zdjęciu), moduły nadawczo-odbiorcze SX127x mogą również wytwarzać sygnały FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK, a nawet sygnały tonowe FM (kod Morse'a!), aby pasowały do starszych systemów. Zobacz arkusze danych Semtech (131 stron!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Uwaga: HOPERF, chińska firma o długiej tradycji bezprzewodowej transmisji danych, oferuje moduły LoRa™ z układem scalonym RF96/97/98 „7 a side”, który wydaje się być podobny do SX127x firmy Semtech. Nie wiadomo jednak, czy są to tylko azjatyckie drugie źródło LoRa™…

Krok 2: Korzyści ze spektrum LoRa™spread

Systemy SS (Spread Spectrum) nie są nowe, ale ich wyrafinowanie oznaczało, że były zbyt kosztowne dla wielu użytkowników, dopóki nie rozwinęły się nowoczesne podejścia mikroelektroniczne. Ponieważ techniki SS oferują znaczne zakłócenia i słabnącą odporność, bezpieczeństwo i „niewykrywalne” transmisje, od dawna są domeną wojska – nawet od czasów II wojny światowej. Sprawdź niesamowitą pracę aktorki bombowej Hedy Lamarr z lat 40.! [5] =>

Prawdopodobna modulacja Chirp SS LoRa™, jak również inne zalety SS, może również oferować odporność na "przesunięcie częstotliwości" efektu Dopplera - być może istotne w zastosowaniach radia satelitarnego LEO (Low Earth Orbital). Zobacz [6] =>

Ale – tutaj na ziemi – największą uwagę przykuwają twierdzenia firmy Semtech (oraz wielu innych promocji w latach 2014-2015 – w tym IBM i MicroChip!), że urządzenia LoRa™ o niskim widmie rozproszonym UHF zwiększają zasięgi o co najmniej rząd wielkości (x 10) w porównaniu z tradycyjnymi modułami danych NBFM (Narrow Band FM) w podobnych warunkach i konfiguracjach.

Wiele z tego niesamowitego zwiększenia zasięgu wydaje się pochodzić ze zdolności LoRa do pracy PONIŻEJ poziomu hałasu. Podstawą tego może być to, że szum jest losowy (a więc samoczynnie kasujący się w pewnym okresie), podczas gdy sygnał jest uporządkowany (z wieloma próbkami, w ten sposób „budując go”). Zapoznaj się z koncepcją na załączonym zdjęciu surfingu!

Chociaż nadajniki poziomu mW o bardzo niskiej mocy "zapachu tłustego elektronu" mogą być zatem wykonalne (a konfiguracje zasilane bateryjnie mogą mieć prawie okres trwałości nawet lat), wadą LoRa™ jest jednak to, że słabe sygnały dalekiego zasięgu mogą być powiązane z bardzo niskimi szybkościami transmisji danych (<1kbps). Może to być przypadkowe w przypadku okazjonalnego monitorowania IoT (Internet of Things) w zastosowaniach związanych z temperaturami, odczytami liczników, stanem i bezpieczeństwem itp.

Krok 3: SIGFOX - rywal sieciowy IoT?

Być może najbliższym konkurentem sieci bezprzewodowej IoT dalekiego zasięgu LPWA (Low Power Wide Area) LoRa™ jest francuska firma SIGFOX [7] =>

W przeciwieństwie do zastrzeżonego przez Semtech LoRa™, urządzenia SigFox są przyjemnie otwarte, ALE wymagają wyspecjalizowanej sieci łączącej. W związku z tym stają się bezużyteczne, podobnie jak telefony komórkowe, gdy znajdują się poza zasięgiem sieci SigFox - szczególnie wymowny czynnik w odległych regionach (lub w wielu krajach, które jeszcze nie były obsługiwane!). Stałe opłaty za usługi lub gwałtowny postęp techniczny również mogą stać się problemem – na myśl przychodzi niefortunna usługa bezprzewodowego Internetu „Ricochet” 900 MHz firmy Metricom z końca lat 90. [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28Internet…

Urządzenia SigFox różnią się od LoRa™ tym, że wykorzystują „kanały radiowe” UNB (ultra-narrowband) 100Hz, z modulacją BPSK (Binary Phase Shift Keying) przy 100bps. Nadajniki są podobnie przyjazne dla baterii 10-25 mW, ale w wolnych od licencji pasmach 868-902 MHz. Stacje bazowe na dachu, które łączą się z Internetem przez światłowód itp., mają bardzo czułe odbiorniki -142dBm. Może to skutkować zasięgiem 10 km (stąd podobny do LoRa ™) - łącza danych zostały zgłoszone z wysoko latających samolotów i statków przybrzeżnych w pobliżu stacji bazowych SigFox.

Ale dozwolone są tylko 12-bajtowe wiadomości, ograniczone do 6 wiadomości na godzinę. Informacje docierają w ciągu kilku sekund, ale sieć SigFox nie obsługuje takiej komunikacji w czasie rzeczywistym, jak autoryzacja kart kredytowych, a system najlepiej pasuje do „fragmentów” danych przesyłanych kilka razy dziennie. Zazwyczaj mogą to być zdalne odczyty liczników mediów, monitorowanie przepływu i poziomu, śledzenie zasobów, alarmy awaryjne lub miejsca parkingowe – te ostatnie są prawdziwym atutem!

Sieci SigFox są dość proste i można je wdrożyć za ułamek kosztów tradycyjnego systemu komórkowego. Hiszpania i Francja są już pokryte ok. 1000 stacji bazowych (w porównaniu do 15 000 w przypadku standardowej usługi komórkowej), a wkrótce do nich dołączą Belgia, Niemcy, Holandia, Wielka Brytania (przez Arqiva) i Rosja. Próby trwają również w San Francisco, Sigfox nie buduje jednak tych sieci bezpośrednio, ale zawiera umowy z lokalnymi firmami na stosunkowo proste rozmieszczenie dachowych stacji bazowych i anten.. Wdrożenie może być szybkie i opłacalne - ich partner wdrożeniowy w Hiszpanii wydał 5 milionów dolarów na wdrożenie sieci w całym kraju w zaledwie 7 miesięcy. Ci lokalni partnerzy następnie odsprzedają usługi IoT, a użytkownik końcowy pobiera opłatę w wysokości około 8 USD rocznie za urządzenie.

Wykorzystanie podejścia SigFox było dramatyczne, a na początku 2015 r. zebrano ponad 100 mln USD. Bezprzewodowi rywale TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), którzy niedawno dołączyli do SigFox, w rzeczywistości wskazują, że Lora™ może mieć słabości - patrz [9] =>

Ręce na temat badań SigFox były trudne do zlokalizowania, ale zobacz „Instruktażowe” spostrzeżenia na poziomie [10] =>

Możliwe, że oba podejścia w końcu współistnieją, podobnie jak radiotelefony dwukierunkowe (= LoRa™) i telefony komórkowe (= SigFox) do komunikacji głosowej. Obecnie (maj 2015) LoRa™ to z pewnością TEN sposób na zbadanie możliwości bezprzewodowego Internetu Rzeczy o dużym zasięgu – czytaj dalej!

Krok 4: Chińskie moduły LoRa™ -1

Choć wynalazek UE, silniki Semtech SX127x LoRa™ są bardzo chętnie przyjmowane przez chińskich producentów. Zdolność LoRa do przebijania się przez blokujące budynki w zatłoczonych azjatyckich miastach bez wątpienia była atrakcyjna.

Twórcy z chińskiego mega e-miasta Shenzhen (niedaleko Hongkongu) byli szczególnie entuzjastycznie nastawieni, z ofertami odnotowanymi przez takich „twórców”, jak Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech i GBan. Chociaż ich styki interfejsu różnią się nieco, 2-układowe "mikro moderowane" moduły od Dorji, Appcon, VoRice i NiceRF wydają się prawie zaprojektowane.

W związku z tym zaleca się obszerne wyszukiwanie w Google dla osób, które dokonały zakupów hurtowych, próbek, bezpłatnej wysyłki, bardziej przejrzystych informacji technicznych, lepszego dostępu do funkcji/pinów SX127x, łatwiejszej kontroli, mniejszej wagi, wytrzymałego opakowania (styl E32-TTL-100 firmy YTech) itp. Przeglądaj np. EBay, Alibaba czy Aliexpress [11]=>

Krok 5: Chińskie moduły LoRa™ - 2

Należy pamiętać, że tańsze (< 10 USD) moduły jednoukładowe sterują SX1278 za pomocą żmudnego interfejsu SPI (Serial Peripheral Interface) połączonego z zegarem. Chociaż są one większe i droższe (~20 USD), dwa moduły LoRa™ z układami scalonymi wykorzystują drugi na płycie MCU (mikrokontroler) do połączenia SX1278 i zazwyczaj są znacznie łatwiejsze w konfiguracji i pracy w locie. Większość z nich oferuje przyjazną w branży, przejrzystą obsługę danych TTL (Transistor Transistor Logic) za pomocą prostych pinów RXD i TXD. Małe czerwone i niebieskie diody LED są zwykle montowane na modułach TTL - przydatne do wglądu w TX/RX.

UWAGA: W ofercie 8 pinów można stosować odstępy między pinami 2 mm zamiast standardowego 2,54 mm (1/10 cala), co może ograniczyć ocenę płytki stykowej bez lutowania.

Chociaż bliskie podwojenie ceny urządzeń TTL LoRa™ może być zniechęcające, skinflints może rozważyć tańsze (zarówno do zakupu, jak i wysyłki) płyty bez gniazda SMA i pasującej anteny „gumowej kaczuszki”. Oczywiście nie będzie to tak profesjonalne, ale prosty bicz o długości ¼ fali (około 165 mm) można łatwo wykonać ze złomu. Może to nawet przewyższyć antenę "gumowej kaczuszki" - zwłaszcza jeśli jest podniesiona!

Ogólnie rzecz biorąc (i prawdopodobnie pod wpływem coraz większej liczby ofert), w momencie pisania tego tekstu (połowa kwietnia 2015 r.) DRF1278DM 433 MHz firmy Dorji wydaje się najłatwiejszym sposobem na rozpoczęcie pracy z LoRa™. Jednak ograniczony dostęp do pinów tego modułu, podkręcanie poziomu HEX i potrzeba wyższego napięcia zasilania (3,4 -5,5 V) mogą być ograniczeniem.

Krok 6: Dorji DRF1278DM

Chiński producent Shenzhen Dorji sprzedaje te mikrokontrolowane moduły DRF1278DM za ~20 USD każdy od Tindie [12] =>

7 pinów jest rozmieszczonych tak, jak zwykle przyjazne dla płytki stykowej 2,54 mm (= 1/10 cala). Potrzebne jest zasilanie między 3,4 - 5,5V. Elektronika modułu pracuje jednak na niższych napięciach - na pokładzie jest regulator napięcia 3.2V. Ta wyższa potrzeba zasilania jest uciążliwa w dzisiejszej erze „3V”, ponieważ chociaż pasuje to do USB 5V (lub nawet nieporęcznych ogniw 3 x AA 1,5V), to uniemożliwia użycie pojedynczych ogniw 3V Li Li itp. Być może można by ominąć regulator?

Krok 7: Adapter USB DAC02

Tania przejściówka USB - TTL (tutaj Dorji's DAC02) może być wykorzystana do konfiguracji modułu za pomocą oprogramowania PC "RF Tools". Moduły są jednak mechanicznie raczej niepodparte po włożeniu, a wielokrotne użycie może nadwyrężyć szpilki…

Podobne adaptery są dostępne w bardzo niskich cenach, ALE przed użyciem należy najpierw upewnić się, że funkcje pinów w adapterze odpowiadają tym w module bezprzewodowym! Jeśli tak się nie stanie (przy powszechnych zamianach VCC/GND), może być konieczne użycie podejść z „latającym prowadzeniem”. Chociaż są trochę nudne, mogą być również bardziej wszechstronne, ponieważ pasują do konfiguracji. innych modułów (patrz konfiguracja transceivera HC-12), a nawet bezpośrednie wyświetlanie programu terminala na komputerze PC.

Krok 8: Narzędzia konfiguracyjne USB + SF, BW i CR Insights

Oto ekrany typowe dla przyjaznej dla użytkownika konfiguracji USB "Narzędzia RF". Moduły Dorji działały po wyjęciu z pudełka, ale ustawienia częstotliwości i mocy powinny być przynajmniej zmienione zgodnie z lokalnymi przepisami. Wiele krajów ogranicza moc nadajnika 433 MHz do 25 mW (~14 dBm) lub nawet 10 mW (10dBm) - są to odpowiednio ustawienia mocy Dorji 5 i 3.

Wolne od licencji pasmo ISM, które obejmuje przedział ~1,7 MHz między 433,050 - 434,790 MHz, również NIE pozwala na transmisję na dokładnie 433.000 MHz!

Na szczęście wygląda na to, że przezroczysta obsługa danych ma miejsce, co oznacza, że wszelkie dane szeregowe, które są wprowadzane, są w końcu przezroczyście dentystycznie podawane po transmisji „na żywo”. Jednak podobno 256-bajtowy bufor wyglądał bardziej jak 176 bajtów (narzut CRC?), niektóre ustawienia narzędzia Dorji były trudne do zinterpretowania, a zmiany „zapisane” nie zawsze były akceptowane…

Pobierz narzędzie konfiguracyjne DRF_Tool_DRF1278D.rar firmy Dorji (wymienione w dolnej kolumnie RHS „Zasoby”) przez => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlSprawdź różne spostrzeżenia (zwłaszcza str. 9-10) w to użycie i adaptery USB itp =>

Wyjaśnienie terminów widma rozproszonego LoRa™: (Uwaga: szybkość danych dotyczy BW i SF)

BW (szerokość pasma w kHz): Chociaż tylko 10 sekund kHz BW może się podobać, ważne jest, aby docenić, że tanie kryształy 32 MHz używane przez wiele modułów LoRa™ (Dorji i HOPERF itp.) mogą nie do końca odpowiadać częstotliwościom. Mogą również wystąpić dryfty związane z temperaturą i starzenie. Wybór węższych pasm może zatem uniemożliwić synchronizację modułów, chyba że zastosuje się żmudne dostrajanie kryształów i regulację termiczną. Chociaż chińscy producenci modułów LoRa™, tacy jak Dorji, zalecają BW minimum 125 kHz, dla większości zastosowań węższy BW 62,5 kHz powinien być całkiem OK. Zobacz zacieniowaną kolumnę tabeli pokazaną w kroku 10.

SF (współczynnik rozproszenia „chipy” jako logarytm o podstawie 2): W systemach SS każdy bit w pseudolosowej sekwencji binarnej jest znany jako „chip”. Zwiększanie od 7 (2^7 = 128 impulsów chipowych na symbol) do limitu 12 poprawia czułość o 3dB na każdy krok, ale około. zmniejsza o połowę szybkość transmisji danych. Chociaż stąd SF 11 (2^11 = 2048) jest o 12dB bardziej czuły niż SF7, szybkość transmisji danych spada (przy 62,5 kHz BW) z ~2700 bps do zaledwie 268 bps. Nadajniki o niskiej szybkości transmisji danych również pozostają włączone dłużej, przez co mogą również zużywać więcej energii niż nadajniki wysyłające szybsze dane.

Jednak bardzo niskie szybkości transmisji danych mogą być oczywiście tolerowane w przypadku okazjonalnego monitorowania IoT (Internet of Things) (i zwiększone zużycie energii baterii prawie przypadkowe), podczas gdy zwiększenie zasięgu x 4 może być niezwykle opłacalne!

CR (szybkość kodowania błędów): W początkowych testach w Wielkiej Brytanii zastosowano CR 4/5. (Oznacza to, że każde 4 użyteczne bity są kodowane przez 5 bitów transmisji). Zwiększenie CR do 4/8 wydłuża czas transmisji o ~27%, ale poprawia odbiór o 1 do 1,5 dBm, co oznacza potencjalną poprawę zasięgu o około 12 do 18%. Ta zmiana CR prawdopodobnie nie zapewni tak korzystnego wzmocnienia zasięgu, jak zwiększenie SF.

Większość prób w Nowej Zelandii odbyła się przy 434.000 MHz, danych szeregowych 2400 bps, SF7, 62,5 kHz BW i CR 4/5.

Krok 9: Bezpośrednia konfiguracja DRF1278DM

DRF1278DM można również skonfigurować z zewnętrznego mikrokontrolera - nawet skromnego 8-pinowego PICAXE-08. Chociaż wiąże się to z zagadkowym kodowaniem 16 HEX, pozwala to na ulepszanie na pokładzie/w locie, a nie ciągłe usuwanie modułów i konfigurację adaptera USB. Patrz szczegółowe informacje na str. 7-8 w Dorji. pdf. [13] =>

Chociaż oferuje różnorodne funkcje uśpienia, wgląd w dostosowywanie poziomu HEX można również uzyskać za pośrednictwem arkuszy danych Appcon (niemal podobnych) APC-340 [14] =>

Podziękowania dla kolegi Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW niniejszym otrzymują fragment kodu PICAXE-08M2 do modulowania mocy TX DRF1278DM w rampę impulsów transmisji. (Dla łatwiejszego wglądu w zasięg/moc, można je łatwo powiązać z tonami generowanymi przez PICAXE na końcu odbiornika). Należy jednak pamiętać, że poziomy TX 6 i 7 przekraczają limit 25mW w Nowej Zelandii/Australii (~14dBm lub ustawienie 5). Spostrzeżenia Andrzeja powstały z monitorowania/kopiowania i wklejania nieprzetworzonych danych szeregowych w formacie szesnastkowym z terminal.exe (doskonałe narzędzie inżynierskie [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) podczas przeglądania pliku szeregowego drganie danych do iz modułów, gdy zmienia się poziom mocy RF.

Krok poziomu mocy Dorji = 4 bajt od końca RH (01 $, 02 $ itd.) plus kolejny bajt CS (Suma kontrolna $AB, $AC itd.) wymaga jedynie dostosowania. Przykładowe zdania kodu PICAXE służące do modyfikowania poziomu mocy w locie są następujące:

czekaj 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, $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)

czekaj 2

Krok 10: Oszacowania wydajności i wyniki

Moduły danych RFM98 oparte na PICAXE 28X2 HOPERF 434 MHz Semtech LoRa™ zostały użyte w próbach przeprowadzonych na łączu 750 m w typowym środowisku miejskim w Wielkiej Brytanii. Antena nadawcza została podniesiona ~2½ m na niskim maszcie, odbiornik na krótkim słupie ~1½ m – oba nad ziemią. Przy potwierdzonym zasięgu 750m gęstego środowiska miejskiego przy 10mW TX w Wielkiej Brytanii (przy użyciu 500kHz BW i dając w ten sposób ~22kbps), następnie przy 10,4kHz BW (lub 455bps) około 6 km wygląda na wykonalne przy mocy poniżej mW!

Potwierdzające testy terenowe (z ustawieniami SF7 i tylko BW 62,5 kHz) zostały przeprowadzone w Wellington (NZ) z 3 bateriami AA zasilanymi bateriami PICAXE-08M z modułami Dorji DRF1278DM i podobną anteną, ale w Australii/Nowej Zelandii "pęcherze farby" wyższe 25mW (14dBm) Moc nadajnika. Podmiejskie łącza sygnałowe, być może wspomagane bardziej otwartym otoczeniem i drewnianymi budynkami, były konsekwentnie wykonywane na odcinku 3-10 km. (Ponieważ wzmocnienie 6dB podwaja zakres LoS, wtedy 4dB dodatkowej mocy ~x 1½. i stąd zasięgi mogą poprawić się w stosunku do domniemanych brytyjskich o >1½ razy).

Krok 11: Układ tabliczki chlebowej

Układ typu breadboarding (używany wcześniej w modułach GFSK „7020” Dorji) umożliwia prostą zamianę na urządzenie LoRa. Modulacja GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) była wcześniej uważana za najlepsze podejście 433 MHz, więc korzystne było porównanie wyników oferty „7020” z nowymi modułami LoRa.

Krok 12: Schemat PICAXE

Zarówno RX, jak i TX używają niemal identycznego układu, chociaż ich kod jest nieco inny. Chociaż urządzenia PICAXE są naturalnie atrakcyjne i łatwo osiągalne dzięki urządzeniom PICAXE, na tym etapie nie podjęto żadnych prób wejścia w energooszczędne tryby uśpienia. Pobór prądu z 3 baterii xAA wynosił ~15mA, pulsując do ~50mA podczas nadawania.

Krok 13: Kod nadajnika PICAXE

Oczywiście ten kod może być znacznie ulepszony i zmodyfikowany, być może z opóźnieniami rozliczenia i preambułami. Obecnie jest to po prostu wypluwanie postępującej liczby 0-100. Ponieważ próba miała na celu jedynie zweryfikowanie wiarygodnych informacji o zasięgu, nie podjęto żadnej próby (z nadajnikiem lub odbiornikiem) włączenia trybów oszczędzania energii.

Krok 14: Kod i wyświetlacz odbiornika PICAXE

Oto powiązany kod odbiornika PICAXE, z wartościami numerycznymi wyświetlanymi przez wbudowany terminal „F8” edytora. Piękno prostego liczenia polega na tym, że sekwencje można szybko zeskanować wizualnie i łatwo zauważyć brakujące lub bagniste wartości.

Krok 15: Przyjazne dla użytkownika pomoce do strojenia LoRa™RF?

Ponieważ ustawienia modułu LoRa™ mogą być trudne do zrozumienia i zweryfikowania, z zadowoleniem stwierdzono, że można używać tanich (i stosunkowo szerokopasmowych) modułów odbiorczych ASK 433 MHz jako prostych pomocy do strojenia.

Gniazdko NZ/Aus Jaycar oferuje moduł ZW3102, który można łatwo przekonać do „obowiązków sniffera”, aby dostosować się do monitorowania sygnału dźwiękowego. W pobliżu (< 5 metrów) transmisji LoRa™ sygnał wychodzący będzie łatwo słyszalny jako „zadrapania”, podczas gdy jasność podłączonej diody LED odnosi się do RSSI (wskaźnik siły sygnału odbieranego).

Podobny (i tańszy) moduł stworzony przez Dorjiego znajduje się w Instructable [16] =>

Krok 16: Testy terenowe - Wellington, Nowa Zelandia

Ta konfiguracja plażowa pokazuje wcześniejsze testy z modułami Dorji „7020” GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). W takich warunkach zasięgi osiągnęły maksymalny zasięg około 1 km, a w najlepszym przypadku były to około 300 m przez jasną roślinność i lokalne budynki o drewnianej ramie. Połączenia między portami okazały się możliwe tylko wtedy, gdy nadajnik został znacznie wyniesiony na wysokość około 100 metrów w miejscu z widokiem na orle gniazdo na zboczu wzgórza.

W przeciwieństwie do tego, moduły LoRa Dorji o tej samej mocy 25 mW „zalały” przedmieścia, z transmisją na wysokości ramienia (~2,4 m) niezawodnie wykrywaną do ~3 km w pobliżu, 6 km na uwrociach „słodkich miejsc” i nawet 10 km powierzchni LOS w poprzek portu. Odbiór ustał dopiero w zatokach za skalistymi przylądkami (widoczne w tle). Ustawienia LoRa były następujące: BW 62,5kHz, SR 7, CR 4/5 i 25mW (14dBm) moc TX dla ¼ fali dookólnej pionowej anteny.

Krok 17: UK LoRa kontra FSK - 40km LoS (linia wzroku) Test

Dzięki Stuartowi Robinsonowi z Cardiff (szynka radiowa GW7HPW), testy porównawcze FSK (kluczowanie z przesunięciem częstotliwości) z LoRa™ zostały przeprowadzone na 40-kilometrowej odległości przez kanał Bristolski w Wielkiej Brytanii. Zobacz zdjęcie.

Region jest raczej historyczny, ponieważ w 1897 r. Marconi przeprowadził swoje pierwsze testy „dalekiego zasięgu” (6-9 km przy użyciu energochłonnych nadajników iskier!) [17] =>

Wyniki Stuarta mówią same za siebie – łącza danych LoRa™ były niesamowicie możliwe w 2014 roku przy ułamku mocy potrzebnej do jego wcześniej szanowanych modułów Hope RFM22BFSK!

Kontrolowany przez PICAXE-40X2 RFM22B w rzeczywistości wciąż krąży na orbicie szacowanej 50 USD, ze słabymi sygnałami naziemnymi wykrywalnymi, gdy przechodzi w LEO (Low Earth Orbital) wiele setek km powyżej. (Moduły LoRa™ nie były dostępne w momencie uruchomienia 2013) [18] =>)

Krok 18: Testy innych regionów

Udane połączenia zostały wykonane ponad 22 km LoS (linia widzenia) w Hiszpanii i kilka km w miastach Węgier.

Sprawdź promocję Libelium, która pokazuje zalety technologii ~900MHz[19] =>https://www.libelium.com/extreme-range-wireless-sen…

Krok 19: Odbiornik i łącza LoRa

Próby UK HAB (High Altitude Ballooning) dały dwukierunkowy zasięg LoRa™ do 240 km. Obniżenie szybkości transmisji danych z 1000bps do 100bps powinno pozwolić na pokrycie aż do horyzontu radiowego, który jest prawdopodobnie 600 km na typowej wysokości 6000-8000m tych balonów. Śledzenie balonów można wykonać za pomocą pokładowego GPS - sprawdź obszerną dokumentację HAB & LoRa™ na [20] =>

Odbiornik LoRa dla HAB i przyszłych prac satelitarnych LEO jest w trakcie opracowywania - szczegóły w dalszej części.

Podsumowanie: LoRa™ staje się przełomową technologią, szczególnie dla nowo powstających i cieszących się dużym zainteresowaniem bezprzewodowych aplikacji sieciowych IoT (Internet of Things). Bądź na bieżąco na stronie LoRa Alliance [21] =>

Zastrzeżenie i uznanie: To konto jest zasadniczo przeznaczone do prowadzenia dochodzeń i kompilacji – jak się wydaje – technologii bezprzewodowej transmisji danych UHF, która zmienia zasady gry. Chociaż witam darmowe próbki (!), nie mam żadnych powiązań handlowych z żadnym z wymienionych twórców LoRa™. Zachęcamy do „skopiowania w lewo” tego materiału – szczególnie do celów edukacyjnych – ale naturalnie doceniamy zasługi witryny.

Uwaga: Niektóre obrazy pochodzą z Internetu, dla których (jeśli nie ma odniesień) niniejszym przedłużono uznanie.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Nowa Zelandia. (ZL2APS -od 1967).

Linki: (Stan na 15 maja 2015)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]