Интеллектуальный уличный фонарь с использованием LoRa: 5 шагов

2025 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2025-01-23 15:05

Уличные фонари города обеспечивают более безопасные условия движения, безопасную пешеходную среду и могут значительно улучшить архитектурную туристическую и коммерческую ценность города.

Этот проект направлен на разработку прототипа умного уличного фонаря, который обеспечивает управление уровнем лампы и обратную связь с пользователем.

Этот прототип работает в конфигурации «ведущий-ведомый», где каждый уличный фонарь действует как ведомый, а шлюз LoRa - как ведущий. Поскольку шлюз Lora имеет больший радиус действия по сравнению с другими услугами связи, такими как Wi-Fi, Bluetooth, NFC и т. Д., Хотя GSM имеет больший диапазон, он включает в себя плату за подписку, которой нет, LoRa (бесплатно), а также LoRa потребляет очень меньше энергии. во время операции. Мастер подключен к Интернету, поэтому пользователь может удаленно контролировать уличные фонари. Таким образом, можно подключить большое количество уличных фонарей и управлять ими с главного шлюза.

Шаг 1: НЕОБХОДИМЫЕ КОМПОНЕНТЫ

• Литий-ионный аккумулятор
• Светодиодный свет и светодиодный драйвер
• Ультразвуковой датчик
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Приемопередатчик SX 1728 Lora

Шаг 2: Описание компонентов

Нодемку:

ESP8266, объединяет GPIO, PWM, I2C, SPI и ADC на одной плате. Этот микроконтроллер имеет встроенный Wi-Fi, который помогает нам подключить наш проект к Интернету. Все выводы GPIO Nodemcu могут использоваться как выводы ШИМ, в дополнение к этому он также имеет 1 аналоговый вывод.

Светодиодные драйверы:

AN30888A и AN30888B - это контроллеры DC-DC, идеально подходящие для управления светодиодами высокой яркости для светодиодного освещения. Они оснащены 2 режимами регулировки освещения (ШИМ-управление и управление опорным напряжением) и могут быть совместимы с повышающим, понижающим или пониженно-повышающим напряжением путем изменения внешних компонентов.

Модуль LORA:

Модуль LoRa (Long-range Radio) доставит ваши IoT-проекты на расстояние с помощью связи в широком диапазоне. Эта форма беспроводной связи приводит к увеличению пропускной способности, увеличению помехоустойчивости, минимизации потребления тока и повышению безопасности.

Этот модуль использует микросхему SX1278 и работает на частоте 433 МГц. Скачкообразная перестройка частоты, обеспечивающая прекрасный баланс качества передачи сигнала, будет охватывать диапазон 420–450 МГц. Эта возможность беспроводной связи на большом расстоянии упакована в небольшой корпус (17 x 16 мм) и доставляется через пружинную антенну.

С LoRa Ra-01 вам не придется идти на компромисс в отношении дальности действия, помехоустойчивости или энергопотребления. Технология, лежащая в основе этой ИС, означает, что она идеально подходит для проектов, требующих дальности и мощности.

Функции:

• Связь с расширенным спектром LoRaTM
• Полудуплексная связь SPI
• Программируемая скорость передачи данных может достигать 300 кбит / с.
• Диапазон волн RSSI 127 дБ.

Характеристики:

• Стандарт беспроводной связи: 433 МГц
• Диапазон частот: 420-450 МГц
• Порт: SPI / GPIO
• Рабочее напряжение: 1,8 - 3,7 В, по умолчанию 3,3 В
• Рабочий ток, прием: менее 10,8 мА (LnaBoost закрыт, полоса 1)
• Передача: менее 120 мА (+ 20 дБм),
• Модель сна: 0,2 мкА

Шаг 3: Схема ведущего и ведомого

Подключите соединения согласно схеме.

Мастер будет действовать как шлюз и подключаться к Интернету. Каждый ведомый подключен к индивидуальному уличному фонарю и регулирует яркость света.

SX1728 и ультразвуковой датчик подключаются к Arduino uno согласно схеме. Триггерный вывод и вывод Echo подключаются к цифровым выводам Arduino UNO. Модуль SX1728 LoRa подключается к Arduino через интерфейс SPI.

SX1728 работает на частоте 433 МГц. каждая страна имеет соответствующую пропускную способность для LoRa. В Индии бесплатный диапазон 866-868 МГц. В качестве прототипа здесь используется модуль 433 МГц.

Шаг 4: Эксплуатация

Когда препятствие пересекает уличный фонарь (SLAVE), ультразвуковой датчик обнаруживает препятствие и увеличивает яркость этого конкретного уличного фонаря. И это также отправляет сообщения приближающимся уличным фонарям в виде пакетов RF. Таким образом, цепочка уличных фонарей будет неуклонно увеличивать свою яркость. Затем он вернется в нормальный режим. Кроме того, каждым уличным фонарем можно управлять индивидуально с ведущего устройства, отправляя сообщения конкретному ведомому устройству.

Я использовал литий-ионный аккумулятор 3,2 В и драйвер светодиода в режиме ускорения, чтобы обеспечить светодиоду необходимое напряжение.

Slave здесь будет работать в 3-х режимах, которые можно настроить в программном обеспечении.

• Режим «1» Всегда полная яркость (дождливые и аварийные дни)
• Режим "2" Альтернативная яркость (вечернее время - время низкой освещенности)
• Режим "3" Полный контроль с помощью ультразвука (полночь и низкое время использования)

Мастер будет транслировать сообщение с определенным адресом. Подчиненное устройство с соответствующим адресом только примет сообщение и будет действовать соответствующим образом.

Для управления яркостью светодиода можно использовать драйвер светодиода, например AN30888A / B. Я получил одну такую из старой аварийной лампы и перепроектировал ее.

Шаг 5: коды

Здесь я представляю коды, используемые для ведущего и ведомого устройства, а также техническое описание драйвера светодиода, который я использовал.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - здесь вы можете скачать библиотеку для LoRa.