ESP32 LoRa: możesz dotrzeć do 6,5 km!: 8 kroków

2025 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2025-01-23 15:03

6,5km! Był to wynik testu transmisji, który przeprowadziłem z ESP32 OLED TTGO LoRa32, a dziś omówię to z Wami dalej. Ponieważ model, którego użyłem pierwotnie miał antenę, którą uważam za złą, wybrałem do testu inny model anteny o zysku 5 dB. Tak więc, oprócz rozmowy o zakresie, jaki mieliśmy z naszym testem, omówimy przyczyny utraty mocy sygnału. Po otrzymaniu tego sygnału ocenimy również jakościowo wpływy środowiskowe (teren, przeszkody i inne).

Krok 1: Wykorzystane zasoby

• 2 moduły ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 anteny UHF 5/8 fali 900MHz - AP3900

• Przenośne zasilacze 2 x 5 V

(Akumulator z regulowanym regulatorem napięcia)

Karta danych anteny jest pokazana pod linkiem:

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

Ten drugi link jest dla tych, którzy prosili mnie o sugestie, gdzie kupić anteny:

Anteny

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

Mocowanie anteny:

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

***** "Uwaga, zmieniliśmy złącze fabryczne na męskie SMA do połączenia z pig-tailem"

Krok 2: Anteny

Na tych zdjęciach pokazuję arkusz danych anteny i wykres jej wydajności.

• Używamy również dwóch anten mobilnych UHF 5/8 900 MHz

• Jedna z anten została umieszczona na dachu samochodu, a druga na nadajniku

Krok 3: Osiągnij test

W naszym pierwszym teście osiągnęliśmy zasięg sygnału 6,5 km. Jedną z anten umieściliśmy na szczycie budynku, w punkcie C, i przeszliśmy 6,5 km przez obszar miejski, który stopniowo przekształcił się w teren wiejski. Zaznaczam, że w połowie drogi, w różnych momentach, traciliśmy sygnał.

Dlaczego tak się dzieje? Ponieważ mamy wpływy topologiczne, które są charakterystyką przemieszczanej przestrzeni w odniesieniu do zmian geograficznych. Przykład: jeśli mamy wzniesienie na środku drogi, nie zostanie przekroczony przez nasz sygnał, a sygnał zawiedzie.

Przypominam, że różni się to od korzystania z LoRa w promieniu 400 metrów, ponieważ w tej przestrzeni masz dość duży zasięg, z możliwością przekraczania np. ścian. Wraz ze wzrostem tej odległości przeszkody mogą powodować zakłócenia.

Krok 4: Drugi eksperyment

Zrobiliśmy drugi test i tym razem zamiast zostawić antenę na szczycie budynku, była ona na poziomie gruntu nad bramą. Włożyłem drugą antenę do auta i zacząłem jechać. Rezultatem był zasięg na dystansie 4,7 km. Zarówno ten dystans, jak i pierwszy, który zarejestrowaliśmy (6,5 km) przekroczyły zakresy wyrażone przez Heltec (zakładane na 3,6 km). Należy pamiętać, że używaliśmy tylko dwóch TTGO zasilanych bateriami przez regulatory napięcia.

Krok 5: Koszt łącza w DB

Koszt łącza to bardzo ciekawa koncepcja. Pozwala na wizualizację, w jaki sposób energia zostanie utracona podczas transmisji i gdzie dokładnie należy nadać priorytet działaniom naprawczym, aby poprawić łącze.

Chodzi o to, aby zmierzyć, jaka część wysyłanego sygnału powinna dotrzeć do odbiorcy, biorąc pod uwagę zyski i straty sygnału w procesie, lub:

Moc odebrana (dB) = Moc nadana (dB) + Zysk (dB) - Strata (dB)

W przypadku prostego łącza radiowego możemy zidentyfikować 7 ważnych części w celu określenia odbieranej mocy:

1 - Moc nadajnika (+) T

2 - Straty linii transmisyjnej do anteny (-) L1

3 - Zysk anteny (+) A1

4 - Straty w propagacji fali (-) P

5 - Straty spowodowane innymi czynnikami (-) D

6 - Wzmocnienie anteny odbiorczej (+) A2

7 - Straty w linii transmisyjnej do odbiornika (-) L2

Odebrana moc = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Zachowując wartości w dBm i dBi, wykresy można bezpośrednio sumować i odejmować. Aby wykonać te obliczenia, możesz znaleźć kalkulatory online, które pomogą Ci wprowadzić wartości w wyrażeniu.

Ponadto niektóre mają odniesienia do tłumienia niektórych komercyjnych kabli. Pozwala to na łatwiejsze obliczenia.

Taki kalkulator można znaleźć pod adresem:

Krok 6: Wpływ przeszkód

Oprócz podjęcia odpowiednich środków ostrożności, aby uniknąć strat w integralnych częściach obwodów nadajnika i odbiornika, innym czynnikiem, którego nie należy ignorować, jest linia Clear Vision między nadajnikiem a odbiornikiem.

Nawet przy optymalizacji relacji między zyskami a stratami, przeszkody takie jak budynki, dachy, drzewa, wzgórza i konstrukcje mogą zakłócać sygnał.

Chociaż obliczenia uwzględniają propagację fali, zakładają bezpośrednią transmisję bez przeszkód.

Krok 7: Dodatkowy test

Ten test poniżej, który osiągnął 800 metrów, został przeprowadzony trzymając nadajnik i antenę w małej wieży, oznaczonej na mapie jako „Nadajnik”. Za pomocą odbiornika wykonano trasę (w kolorze fioletowym) Zaznaczone punkty wskazują punkty o dobrym odbiorze.

Sprawdziliśmy punkty na mapie topologicznej regionu i tak naprawdę wysokości są przybliżone. Dane są widoczne na poniższym obrazku i można je znaleźć na tej stronie:

Jak widać na poniższym obrazku, w regionie pomiędzy dwoma punktami znajduje się dolina, w której praktycznie nie ma przeszkód.

Krok 8: Wniosek

Te testy dały mi większe zaufanie do LoRa, ponieważ byłem bardzo zadowolony z osiągniętych wyników. Zaznaczam jednak, że istnieją inne anteny, które mogą dać nam jeszcze większą moc dotarcia. Oznacza to, że przed kolejnymi filmami mamy nowe wyzwania.