Представляем LoRa ™!: 19 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:52

LoRa ™ = беспроводная телеметрия для передачи данных на большие расстояния и относится к радикальному подходу к модуляции данных с расширенным спектром с двухсторонней беспроводной связью в диапазонах ОВЧ / УВЧ, который недавно был разработан и зарегистрирован (™) компанией Semtech - давно существующей (1960) американской многонациональной электронной фирмой. См. [1] =>

Технология, лежащая в основе LoRa ™, была разработана Cycleo, французской компанией, приобретенной Semtech в 2012 году. LoRa ™ является частной собственностью, но, похоже, использует своего рода "более простой" CSS (Chirp Spread Spectrum) импульсную FM-модуляцию "качающейся частоты", а не DSSS (SS с прямой последовательностью) или FHSS (SS со скачкообразной перестройкой частоты).

На веб-сайте Semtech упоминается, что «технология LoRa ™ предлагает преимущество в бюджете канала связи на 20 дБ по сравнению с существующими решениями, что значительно расширяет диапазон любого приложения, обеспечивая при этом самое низкое потребление тока для максимального увеличения срока службы батареи».

Заявленные диапазоны обычно в 10 раз больше, чем у обычных беспроводных систем передачи данных УВЧ. Да, по сравнению с обычными узкополосными настройками передачи данных LoRa ™ дает 100 метров вместо 10, несколько 1000 метров вместо простых 100. Магия!

LoRa ™ несколько сложен, поскольку в нем используются термины и требуются настройки, которые, вероятно, незнакомы многим «нормальным» пользователям. К счастью, оказалось, что можно проверить заявления с помощью простых настроек - здесь в качестве контроллеров используются парные микросхемы PICAXE, закупленные в Великобритании за 3 доллара США. PICAXE почти идеальны для таких испытаний, поскольку они запрограммированы на высокоуровневом интерпретируемом BASIC, а любые накладные расходы на скорость выполнения являются случайными для данных s-l-o-w LORA ™! См. [2] => www.picaxe.com

Шаг 1: SX127x от Semtech

В последние десятилетия, благодаря дешевой обработке данных на ПК, были разработаны различные интеллектуальные цифровые режимы (особенно радиолюбители) для работы на низких частотах ВЧ (3–30 МГц), где полоса пропускания очень важна. (Модуляция расширенного спектра, требующая большой полосы пропускания, обычно недопустима на этих более низких частотах). Некоторые режимы могут охватывать океаны с низким энергопотреблением (несколько ватт), но они медленные и требуют сложного программного обеспечения для ПК для кодирования / декодирования, а также очень чувствительной связи. приемники и значительная антенна. См. [3] =>

ВЧ ИС Semtech VHF / UHF SX127x LoRa ™, однако, содержат почти все в одном умном гвоздь размером ~ 4 доллара США!

* Обновление в начале 2019 года: Semtech недавно обновила серию SX127x, добавив свои новые модули на базе SX126x, которые выглядят ОЧЕНЬ стоящими. См. Дальнейшие комментарии в конце инструкций.

Semtech производит несколько вариантов RF IC, при этом SX1278 имеет более низкую частоту УВЧ, наклоненную для удовлетворения пользователей диапазона ISM 433 МГц. Более высокая частота. Предложения 800-900 МГц привлекают более профессиональную работу, хотя на этих частотах около 1 ГГц могут возникнуть проблемы со снижением радиочастотного импульса и поглощением сигнала на тракте. Однако частоты ниже ГГц имеют более низкий уровень шума, юридически более высокую мощность передачи и более компактную антенну с высоким коэффициентом усиления, которая может компенсировать это.

Помимо модуляции LoRa ™ (показано на рисунке), модули приемопередатчика SX127x могут также создавать сигналы FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK / OOK и даже тональные сигналы FM (код Морзе!) Для соответствия устаревшим системам. См. Спецификации Semtech (131 страница!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Примечание: HOPERF, давняя китайская компания по беспроводной передаче данных, предлагает модули LoRa ™ с микросхемой RF96 / 97/98 «на 7 сторон», которая кажется похожей на SX127x компании Semtech. Однако неизвестно, является ли это вторым источником азиатского LoRa ™…

Шаг 2: LoRa ™ распространяет преимущества спектра

Системы SS (Spread Spectrum) не новы, но их сложность означала, что они были слишком дорогими для многих пользователей, пока не появились современные подходы к микроэлектронике. Поскольку методы SS предлагают значительную помехоустойчивость и устойчивость к замиранию, безопасность и "необнаруживаемые" передачи, они давно стали прерогативой военных - даже во время Второй мировой войны. Посмотрите на потрясающую работу актрисы-бомбы Хеди Ламарр 1940-х годов! [5] =>

Вероятная модуляция SS Chirp в LoRa ™, а также другие преимущества SS могут также обеспечить устойчивость к «сдвигу частоты» на эффект Доплера, что, возможно, имеет важное значение для приложений спутниковой радиосвязи с быстро движущимися НОО (низкая околоземная орбита). См. [6] =>

Но - здесь на Земле - наибольшее внимание уделяется заявлениям компании Semtech (и продвижению многих других в 2014-2015 годах, включая IBM и MicroChip!), Что устройства LoRa ™ с низким расширенным спектром УВЧ увеличивают дальность действия по крайней мере на порядок (x 10) по сравнению с традиционными модулями данных NBFM (Narrow Band FM) при аналогичных условиях и настройках.

Большая часть этого удивительного увеличения дальности, похоже, исходит из способности LoRa работать НИЖЕ уровня шума. Основа этого может быть связана с тем, что шум является случайным (и, следовательно, самоподавляющимся в течение периода), в то время как сигнал упорядочен (с множеством выборок, таким образом, «наращивая его»). См. Концепцию на прилагаемой картинке для серфинга!

Хотя очень маломощные передатчики уровня «запах маслянистых электронов» могут быть, следовательно, возможны (а установки с батарейным питанием могут иметь почти годный срок хранения, возможно, годы), обратная сторона LoRa ™, однако, заключается в том, что могут быть связаны слабые сигналы дальнего радиуса действия. с очень низкой скоростью передачи данных (<1 кбит / с). Это может быть случайным для случайного мониторинга IoT (Интернета вещей) в приложениях, включая температуру, показания счетчиков, состояние и безопасность и т. Д.

Шаг 3: SIGFOX - Сетевой соперник Интернета вещей?

Возможно, ближайшим конкурентом LoRa ™ для беспроводных сетей дальнего действия LPWA (Low Power Wide Area) является французская компания SIGFOX [7] =>

В отличие от проприетарной LoRa ™ компании Semtech, устройства SigFox имеют приятный открытый исходный код, НО они требуют специализированной сети связи. Следовательно, они становятся бесполезными, как и сотовые телефоны, когда они находятся вне зоны покрытия сети SigFox - особенно убедительный фактор в удаленных регионах (или для многих стран, которые еще не обслуживаются!). Постоянная плата за обслуживание или стремительный технический прогресс тоже могут стать проблемой - на ум приходит злополучная услуга беспроводного Интернета «Ricochet» Metricom в конце 90-х годов на 900 МГц [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28Интернет …

Устройства SigFox отличаются от LoRa ™ использованием UNB (сверхузкополосных) радиоканалов 100 Гц с модуляцией BPSK (двоичной фазовой манипуляции) со скоростью 100 бит / с. Передатчики аналогичны батареям мощностью 10-25 мВт, но в безлицензионных диапазонах 868-902 МГц. Базовые станции на крыше, которые подключаются к Интернету через оптоволокно и т. Д., Имеют сверхчувствительные приемники -142 дБм. В результате могут возникнуть диапазоны в 10 км (следовательно, аналогичные LoRa ™) - сообщалось о каналах передачи данных с высоколетающих самолетов и морских судов, когда они находились рядом с базовыми станциями SigFox.

Но разрешены только 12-байтовые сообщения, ограниченные 6 сообщениями в час. Информация поступает за несколько секунд, но сеть SigFox не может поддерживать такую связь в реальном времени, как авторизация кредитных карт, и система лучше всего подходит для «фрагментов» данных, передаваемых несколько раз в день. Обычно они могут включать в себя удаленное считывание показаний счетчика коммунальных услуг, мониторинг расхода и уровня, отслеживание активов, аварийные оповещения или места для парковки автомобилей - последнее является реальным активом!

Сети SigFox довольно просты и могут быть развернуты за небольшую часть стоимости традиционной сотовой системы. Испания и Франция уже имеют около 1000 базовых станций (против 15 000 для стандартной сотовой связи), за которыми вскоре последуют Бельгия, Германия, Нидерланды, Великобритания (через Arqiva) и Россия. Испытания также проходят в Сан-Франциско, Однако Sigfox не строит эти сети напрямую, но заключает контракты с местными компаниями на относительно простое развертывание базовых станций и антенн на крыше.. Внедрение может быть быстрым и рентабельным - их партнер по развертыванию в Испании потратил 5 миллионов долларов на развертывание сети по всей стране всего за 7 месяцев. Затем эти местные партнеры перепродают услуги Интернета вещей по цене около 8 долларов США в год за устройство для конечных пользователей.

Популярность подхода SigFox была впечатляющей: в начале 2015 года было привлечено финансирование на сумму> 100 миллионов долларов США. Конкуренты беспроводной связи TI / CC (Texas Instruments / ChipCon), которые недавно присоединились к SigFox, фактически указывают на то, что у Lora ™ могут быть слабые места - см. [9] =>

Трудно найти руки, занимающиеся исследованиями SigFox, но см. «Инструктируемые» сведения на уровне [10] =>

Может случиться так, что оба подхода в конечном итоге сосуществуют, так же как и двусторонние радиостанции (= LoRa ™) и сотовые телефоны (= SigFox) для голосовой связи. В настоящее время (май 2015 г.) LoRa ™ - это, безусловно, способ исследовать возможности беспроводной связи IoT на больших расстояниях - читайте дальше!

Шаг 4. Китайские модули LoRa ™ -1

Несмотря на то, что двигатели Semtech SX127x LoRa ™ являются изобретением в ЕС, они были очень восторженно восприняты китайскими производителями. Способность LoRa преодолевать препятствия в зданиях в многолюдных азиатских городах, несомненно, была привлекательной.

Производители в мегаполисе электронного города Китая Шэньчжэнь (недалеко от Гонконга) проявили особый энтузиазм, и предложения были отмечены такими «производителями», как Dorji, Appcon, Ulike, Rion / Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech и GBan. Хотя их распиновка интерфейсов несколько отличается, двухчиповые «микромодерируемые» модули от Dorji, Appcon, VoRice и NiceRFseem почти спроектированы.

Вследствие этого рекомендуется расширенный поиск в Google для тех, кто после оптовой покупки, образцов, бесплатной доставки, более четких технических знаний, лучшего доступа к функциям / контактам SX127x, более легкого управления, меньшего веса, прочной упаковки (стиль YTech E32-TTL-100) и т. Д. например, EBay, Alibaba или Aliexpress [11] =>

Шаг 5. Китайские модули LoRa ™ - 2

Имейте в виду, что более дешевые (менее 10 долларов США) однокристальные модули управляют SX1278 через утомительный интерфейс SPI (последовательный периферийный интерфейс), связанный с синхронизацией. Хотя они больше и дороже (~ 20 долларов США), модули LoRa ™ с двумя микросхемами используют второй встроенный MCU (микроконтроллер) для связи SX1278, и их обычно намного проще настраивать и работать с ними «на лету». Большинство из них предлагает удобную для отрасли прозрачную обработку данных TTL (Transistor Transistor Logic) с помощью простых выводов RXD и TXD. Крошечные красные и синие светодиоды обычно устанавливаются на модулях TTL - это удобно для анализа TX / RX.

ПРИМЕЧАНИЕ. В предложениях с 8 контактами может использоваться расстояние между контактами 2 мм вместо стандартных 2,54 мм (1/10 дюйма), что может ограничить оценку беспаечной макетной платы.

Хотя почти удвоение цены на TTL-устройства LoRa ™ может быть пугающим, скинфлинты могли бы рассмотреть более дешевые (как для покупки, так и для доставки) платы без разъема SMA и соответствующей антенны «резиновая утка». Конечно, это будет не так профессионально, но простой хлыст с волной ¼ (длиной ~ 165 мм) легко сделать из обрезков проволоки. Это может даже превзойти антенну «резинового утенка», особенно если она приподнята!

В целом (и - вероятно, быстро под влиянием все большего количества предложений) на момент написания (середина апреля 2015 года) DRF1278DM Dorji 433 МГц кажется самым простым способом начать работу с LoRa ™. Однако ограниченный доступ к распиновке этого модуля, настройка уровня HEX и необходимость более высоких напряжений питания (3,4-5,5 В) могут быть ограничением.

Шаг 6: Dorji DRF1278DM

Китайский производитель Shenzhen Dorji продает эти микропроцессорные модули DRF1278DM по цене ~ 20 долларов США каждый от Tindie [12] =>

7 контактов расположены на обычном расстоянии 2,54 мм от макетной платы (= 1/10 дюйма). Требуется напряжение от 3,4 до 5,5 В. Однако электроника модуля работает при более низких напряжениях - на плате есть стабилизатор напряжения 3,2 В. Эта более высокая потребность в питании утомительна в сегодняшнюю эпоху "3 В", поскольку, хотя это подходит для USB 5 В (или даже для громоздких 3 батарей AA 1,5 В), это предотвращает использование одиночных литиевых батарей 3 В и т. Д. Регулятор, возможно, можно было бы обойти?

Шаг 7: USB-адаптер DAC02

Дешевый переходник USB - TTL (здесь Dorji's DAC02) может быть использован для настройки модуля через компьютерную программу "RF Tools". Модули, однако, не имеют механических опор при установке, и повторное использование может вызвать нагрузку на штифты …

Подобные адаптеры имеются в большом количестве по очень низким ценам, НО перед использованием важно сначала убедиться, что функции контактов адаптера соответствуют функциям на беспроводном модуле! Если они этого не делают (с обычными заменами VCC / GND), возможно, придется использовать заходы на посадку с летающим проводом. Хотя это немного утомительно, они также могут быть более универсальными, поскольку подходят для конфигурации. других модулей (см. настройку трансивера HC-12) и даже прямое отображение программы терминала на ПК.

Шаг 8: USB Config Tools + SF, BW и CR Insights

При этом экраны типичны для удобного конфигурирования USB "RF Tools". Модули Dorji работают «из коробки», но настройки частоты и мощности следует как минимум изменить в соответствии с местными правилами. Многие страны ограничивают мощность передатчика 433 МГц до 25 мВт (~ 14 дБм) или даже 10 мВт (10 дБм) - это настройки мощности Dorji 5 и 3 соответственно.

Безлицензионный диапазон ISM, который охватывает сегмент ~ 1,7 МГц между 433,050 - 434,790 МГц, также НЕ допускает передачи ровно на 433,000 МГц!

К счастью, прозрачная обработка данных, похоже, имеет место, а это означает, что любые последовательные данные, которые вводятся, в конечном итоге прозрачно дентально выводятся после передачи «в эфир». Однако, по слухам, 256-байтовый буфер больше походил на 176 байтов (накладные расходы CRC?), Некоторые настройки с помощью инструмента Dorji было трудно интерпретировать, и изменения, "записанные", тоже не всегда были приняты …

Загрузите инструмент конфигурации Dorji DRF_Tool_DRF1278D.rar (указан в нижней части столбца «Ресурсы» правого крана) через => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.html. это использование и USB-адаптеры и т. д. =>

Объяснение терминов LoRa ™ с расширенным спектром: (Примечание: скорость передачи данных относится к BW и SF)

BW (ширина полосы в кГц): хотя может показаться привлекательным всего лишь 10 кГц BW, важно понимать, что дешевые кристаллы 32 МГц, используемые многими модулями LoRa ™ (Dorji & HOPERF и т. Д.), Могут не совсем точно совпадать по частоте. Также могут возникать температурные дрейфы и старение. Таким образом, выбор более узкой полосы пропускания может предотвратить синхронизацию модуля, если не используется утомительная настройка кристалла и терморегулирование. Хотя китайские производители модулей LoRa ™, такие как Dorji, рекомендуют минимальную полосу пропускания 125 кГц, для большинства целей вполне подойдет более узкая полоса пропускания 62,5 кГц. См. Заштрихованный столбец таблицы, показанный на шаге 10.

SF («чипы» с коэффициентом расширения как логарифм по основанию 2): В системах SS каждый бит в псевдослучайной двоичной последовательности известен как «чип». Увеличение от 7 (2 ^ 7 = 128 чиповых импульсов на символ) до предела 12 улучшает чувствительность на 3 дБ на каждом шаге, но прибл. вдвое снижает скорость передачи данных. Хотя, следовательно, SF, равное 11 (2 ^ 11 = 2048), на 12 дБ более чувствительно, чем SF7, скорость передачи данных падает (при полосе пропускания 62,5 кГц) с ~ 2700 бит / с до всего 268 бит / с. Передатчики с низкой скоростью передачи данных тоже работают дольше и, следовательно, также могут потреблять больше энергии, чем передатчики, отправляющие более быстрые данные.

Однако очень низкие скорости передачи данных могут быть допустимы для периодического мониторинга IoT (Интернета вещей), конечно (и повышенного расхода энергии батареи почти случайно), в то время как увеличение диапазона в 4 раза может быть чрезвычайно полезным!

CR (коэффициент кодирования ошибок): Первоначальные тесты в Великобритании использовали CR 4/5. (Это означает, что каждые 4 полезных бита кодируются 5 битами передачи). Увеличение CR до 4/8 удлиняет время передачи на ~ 27%, но улучшает прием на 1–1,5 дБм, что представляет собой потенциальное улучшение дальности примерно на 12–18%. Эта настройка CR, вероятно, не даст такого полезного прироста дальности, как увеличение SF.

Большинство испытаний в Новой Зеландии проводились на частоте 434000 МГц, последовательных данных 2400 бит / с, SF7, 62,5 кГц BW и CR 4/5.

Шаг 9: Прямая настройка DRF1278DM

DRF1278DM также можно настроить с помощью внешнего микроконтроллера - даже скромного 8-контактного PICAXE-08. Несмотря на то, что используется загадочное кодирование в формате base 16 HEX, это позволяет настраивать на борту / на лету, а не постоянно извлекать модули и настраивать USB-адаптер. См. Подробную информацию на стр.7-8 в Доржи. pdf. [13] =>

Несмотря на то, что он предлагает различные функции сна, понимание настройки уровня HEX можно также получить из таблиц данных Appcon (почти похожих) APC-340 [14] =>

Спасибо товарищу Киви Эндрю «Brightspark» HORNBLOW за фрагмент кода PICAXE-08M2 для модуляции мощности передачи DRF1278DM в ступенчатую рампу сигналов передачи. (Для облегчения понимания диапазона / мощности их также можно легко связать с тональными сигналами, генерируемыми PICAXE на стороне приемника). Обратите внимание, однако, что уровни 6 и 7 передачи превышают допустимое значение 25 мВт в Новой Зеландии / Австралии (~ 14 дБм или настройка 5). Понимание Эндрю возникло в результате мониторинга / копирования и вставки необработанных шестнадцатеричных последовательных данных из terminal.exe (превосходный инженерный инструмент [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) при просмотре последовательного порта. дребезг данных к модулям и от модулей при изменении уровня мощности РЧ.

Шаг уровня мощности Dorji = 4-й байт от конца RH ($ 01, $ 02 и т. Д.) Плюс следующий байт CS (CheckSum $ AB, $ AC и т. Д.) Просто необходимо настроить. Ниже приведены примеры предложений кода PICAXE для изменения уровня мощности на лету:

подожди 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)

подожди 2

Шаг 10: Оценка производительности и результаты

Управляемые PICAXE 28X2 модули данных HOPERF 434 МГц на базе Semtech LoRa ™ RFM98 использовались в испытаниях, проводимых на линии связи 750 м в типичных городских условиях Великобритании. Антенна передатчика была поднята на ~ 2½ м на низкой мачте, а приемник на короткой опоре ~ 1½ м - обе над землей. С подтвержденной дальностью действия 750 м в условиях плотной городской среды при передаче в Великобритании 10 мВт (с использованием полосы пропускания 500 кГц, что дает ~ 22 кбит / с), затем при полосе пропускания 10,4 кГц (или 455 бит / с) примерно 6 км выглядят возможными с мощностью менее мВт!

Подтверждающие полевые испытания (с настройками SF7 и только BW 62,5 кГц) были проведены в Веллингтоне (Новая Зеландия) с 3 модулями Dorji DRF1278DM с питанием от батареек типа АА PICAXE-08M, управляемыми модулями Dorji DRF1278DM, и аналогичной антенной, но при «вздутии краски» в Австралии и Новой Зеландии выше 25 мВт (14 дБм).) Мощность TX. Пригородные сигнальные линии, возможно, благодаря более открытой местности и деревянным зданиям, постоянно прокладывались на расстоянии от 3 до 10 км. (Поскольку усиление 6 дБ удваивает диапазон LoS, тогда дополнительная мощность 4 дБ ~ x 1½. И, следовательно, диапазоны могут улучшиться по сравнению с предполагаемыми в Великобритании более чем в 1,5 раза).

Шаг 11: Макет макета

Макетная схема (ранее использовавшаяся для модулей Dorji "7020" GFSK) подходит для простого переключения на устройство LoRa. Модуляция GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) ранее считалась лучшим подходом для 433 МГц, поэтому было полезно сравнить результаты предложений «7020» с новыми модулями LoRa.

Шаг 12: Схема PICAXE

И RX, и TX используют почти идентичную компоновку, хотя их код несколько отличается. Хотя это естественно и легко достигается с помощью PICAXE, на данном этапе не было предпринято никаких попыток перейти в энергосберегающие спящие режимы. Потребляемый ток от 3 батареек xAA составлял ~ 15 мА, пульсирующий до ~ 50 мА при передаче.

Шаг 13: Код передатчика PICAXE

Естественно, этот код можно значительно улучшить и изменить, возможно, с установкой задержек и преамбул. В настоящее время он, по сути, просто выплевывает увеличивающееся число от 0 до 100. Поскольку испытание было предназначено просто для проверки заявлений о достоверности дальности, не было предпринято никаких попыток (ни с передатчиком, ни с приемником) включить режимы энергосбережения.

Шаг 14: Код и дисплей приемника PICAXE

Вот связанный код приемника PICAXE с числовыми значениями, отображаемыми через встроенный в редактор терминал «F8». Прелесть простого подсчета заключается в том, что последовательности можно быстро визуально сканировать и легко обнаруживать пропущенные или заболоченные значения.

Шаг 15: Удобные для пользователя средства настройки LoRa ™ RF?

Поскольку настройки модуля LoRa ™ могут быть трудными для понимания и проверки, приятно было найти возможность использовать дешевые (и относительно широкополосные) модули приемников ASK 433 МГц в качестве простых средств настройки.

Розетка в Новой Зеландии / Австралии Jaycar предлагает модуль ZW3102, который можно легко убедить в «обязанностях сниффера», чтобы обеспечить мониторинг звукового сигнала. При приближении (<5 метров) к передачи LoRa ™ исходящий сигнал будет легко слышен как «царапины», в то время как яркость подключенного светодиода относится к RSSI (индикация мощности принятого сигнала).

Аналогичный (и более дешевый) модуль от Dorji представлен в Instructable [16] =>

Шаг 16: Полевые испытания - Веллингтон, Новая Зеландия

Эта пляжная установка показывает более раннее тестирование с модулями Dorji "7020" GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). В таких условиях дальность стрельбы достигала ~ 1 км, и в лучшем случае она составляла ~ 300 м через легкую растительность и деревянные каркасные здания. Пересечение гавани оказалось возможным только тогда, когда передатчик был значительно поднят на высоту примерно 100 метров в точке обзора орлиного гнезда на склоне холма позади.

В отличие от этого, модули LoRa Доржи при той же мощности 25 мВт «затопили» пригород, при этом передача сигналов на высоте (~ 2,4 м) надежно обнаруживалась до ~ 3 км вблизи, 6 км на мысе в «сладких точках» и даже 10 км над поверхностью LOS через гавань. Прием прекращался только в бухтах за скалистыми мысами (видно на заднем плане). Настройки LoRa: полоса пропускания 62,5 кГц, SR 7, CR 4/5 и мощность передачи 25 мВт (14 дБм) на всенаправленную вертикальную антенну волны.

Шаг 17: UK LoRa Versus FSK - тест LoS (прямой видимости) на 40 км

Благодаря Стюарту Робинсону из Кардиффа (радиолюбитель GW7HPW) сравнительные тесты FSK (частотная манипуляция) и LoRa ™ были проведены на увеличенном расстоянии 40 км через Бристольский канал в Великобритании. См. Картинку.

Регион является довольно историческим, поскольку в 1897 году Маркони провел свои первые "дальние" (6 - 9 км с использованием энергоемких искровых передатчиков!) Испытания поблизости [17] =>

Результаты Стюарта говорят сами за себя - каналы передачи данных LoRa ™ были удивительно возможны в 2014 году при малой мощности, необходимой для его ранее уважаемых модулей Hope RFM22BFSK!

RFM22B, управляемый PICAXE-40X2, на самом деле все еще находится на орбите со спутником, который оценивается в 50 долларов США, при этом обнаруживаются слабые наземные сигналы, когда он проходит на низкой околоземной орбите (Low Earth Orbital) на много сотен километров выше. (Модули LoRa ™ не были доступны на момент запуска в 2013 г.) [18] =>)

Шаг 18: Тесты для других регионов

Были установлены успешные соединения на расстоянии более 22 км (прямой видимости) в Испании и нескольких км в городских районах Венгрии.

Ознакомьтесь с рекламной акцией Libelium, в которой показаны преимущества технологии ~ 900 МГц [19] =>

Шаг 19: приемник LoRa и ссылки

Испытания UK HAB (High Altitude Ballooning) дали 2-стороннее покрытие LoRa ™ на расстоянии до 240 км. Снижение скорости передачи данных с 1000 до 100 бит / с должно обеспечить покрытие вплоть до радиогоризонта, который составляет, возможно, 600 км при типичной высоте полета этих аэростатов 6000-8000 м. Отслеживание воздушных шаров можно осуществлять с помощью бортового GPS-навигатора - ознакомьтесь с обширной документацией по HAB и LoRa ™ по адресу [20] =>

Приемник LoRa как для HAB, так и для будущих спутников LEO находится в стадии разработки - подробности будут позже.

Резюме: LoRa ™ становится прорывной технологией, особенно для новых - и очень разрекламированных - приложений беспроводной сети IoT (Интернет вещей). Будьте в курсе на сайте LoRa Alliance [21] =>

Заявление об ограничении ответственности и признательность: эта учетная запись, по сути, предназначена для ознакомления / практического расследования и компиляции - что кажется - меняющей правила игры в технологии беспроводной передачи данных UHF. Хотя я приветствую бесплатные образцы (!), У меня нет коммерческих связей ни с одним из упомянутых производителей LoRa ™. Не стесняйтесь "копировать слева" этот материал - особенно для использования в образовательных целях, - но признание сайта, естественно, ценится.

Примечание. Некоторые изображения были получены из Интернета, и настоящим выражается благодарность (если на них нет ссылок).

Стэн. SWAN => [email protected] Веллингтон, Новая Зеландия. (ZL2APS - с 1967 г.).

Ссылки: (по состоянию на 15 мая 2015 г.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]