ЗА ПРЕДЕЛАМИ ГОРИЗОНТА С LoRa RF1276: 12 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Я нашел трансивер RF1276 для доставки

самые выдающиеся характеристики с точки зрения дальности и качества сигнала. Во время моего первого полета я смог достичь расстояния 56 км при уровне сигнала -70 дБ с небольшими четвертьволновыми антеннами.

Шаг 1: спецификация (ведомость материалов)

1.

ARDUINO PRO Mini

2. GPS-модуль Ublox NEO-6M

3. Датчик атмосферного давления БМП-085.

4. Адаптер SD-карты.

5. Светодиод мощностью 3 Вт

6. 2 аккумулятора 18650 2600 мАч

7. Понижающий преобразователь постоянного напряжения в постоянный.

8. 2x RF1276 трансиверов от appconwireless.com

Шаг 2: ПОДКЛЮЧЕНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

- Датчик BMP085 подключается к A4 (SDA) и A5 (SCL)

- SD-карта подключена к 10 (SS), 11 (MISO), 12 (MOSI), 13 (SCK)

- GPS подключен к 6 (TX), 7 (RX) - программный серийник

- RF1276 подключен к TX-> RX, RX-> TX - аппаратный последовательный

- Монитор напряжения АКБ подключен к A0 через делитель напряжения

- Управление включением / выключением светодиода осуществляется через N-FET (IRLZ44N), который подключен к выводу 9 через понижающий резистор.

- Контакт 8 подключен к RST (для удаленного сброса микроконтроллера)

- Батарея подключена к преобразователю постоянного / постоянного тока, который регулируется для выхода 5 В.

Шаг 3: АНТЕННЫ

Я нашел эту дипольную антенну на

Передающий конец и проволочная штыревая антенна на приемном конце дают наилучшие результаты

Шаг 4: Конфигурация РАДИО

Чтобы достичь максимальной дальности, нужно

понять основы физики радиосвязи.

- Увеличение полосы пропускания снижает чувствительность (и наоборот)

- Увеличение усиления антенны снижает требуемую мощность передачи

- Обязательно наличие прямой видимости

Основываясь на приведенных выше правилах, я выбрал следующие параметры для инструмента RF:

- SF: 2048

- BW: 125 кГц

- Мощность TX: 7 (макс.)

- Скорость UART: 9600 бит / с

Вышеуказанные настройки дадут только 293 бит / с, но включат чувствительность приема -135 дБ. Это означает, что вы можете передавать небольшие пакеты (т.е. широту или долготу) прибл. каждые 2 секунды. Если вы также хотите дистанционно управлять своей электроникой, вы должны оставить то есть 1 секунду для прослушивания команд с земли. Таким образом, данные могут передаваться каждые 3 секунды.

Шаг 5: НАСТРОЙКА МОДУЛЯ

Для прошивки требуется как модуль GPS

и RF1276 для настройки на UART 9600 бит / с. Конфигурацию GPS можно выполнить с помощью программного обеспечения u-blox U-Center.

Просмотр-> Сообщения-> UBX-> CFG-> PRT-> Baudrate-> 9600. Потом, Приемник-> Действие-> Сохранить конфигурацию.

Конфигурация RF1276 может быть выполнена с помощью RF1276 Tool.

Шаг 6: ПРОШИВКА

Прошивка будет:

- Следите за атмосферным давлением и температурой

- Контролировать напряжение батареи

- Захват различных значений GPS

- Записывать все данные на SD-карту

- Передать все данные

Прошивка позволяет использовать следующие возможности дистанционного управления:

- сбросить модуль

- включить / выключить светодиод

- обновить внутренний счетчик после получения пакета ping с земли

И картридер SD, и датчик давления BMP запрограммированы на отказоустойчивую работу. Отказ одного из них не приведет к сбою модуля.

Шаг 7: НАСТРОЙКА ПОЛЕТА

Я подключил полезную нагрузку к шару.

Масса полезной нагрузки чуть более 300 г. Баллон тяжелее - прим. 1кг. Я залил его 2 кубометрами гелия, таким образом получив 700 г свободного подъема. Я надул его, чтобы он лопнул на 1,5 км (85% объема).

Шаг 8: РЕЗУЛЬТАТЫ

Воздушный шар достиг высоты 4,6 км и

расстояние 56км. Он летел со скоростью 40 км / ч над огромным городом и приземлился где-то в болоте. Он разорвался только на 4,6 км, поэтому его предел прочности на разрыв оказался в 3 раза лучше, чем я первоначально предполагал.

Мне не удалось восстановить полезную нагрузку, так как я не мог водить машину и сосредоточился только на мониторинге телеметрии в реальном времени.

Я запечатлел последние пакеты, когда баллон находился на уровне прибл. Высота 1 км. Это когда он вышел за горизонт.

Шаг 9: ДАННЫЕ ПОЛЕТА

Я собрал еще много параметров, но

эти дополнительные - в основном GPS. Восстановленная траектория полета представлена на изображении выше, а здесь - данные внутреннего датчика.

Шаг 10: ВЫВОДЫ

RF1276 определенно выдающийся

трансивер. Лучше этого я не тестировал. Полет над огромным городом (высокие помехи) при сильном ветре и нестабильном положении антенны, он смог обеспечить уровень сигнала -70 дБ на расстоянии 56 км, находясь на высоте 1 км над землей, таким образом оставив бюджет канала связи -65 дБ! (его настроенный предел чувствительности был -135 дБ). Если бы только он не ушел за горизонт (или если бы я был выше, то есть на каком-нибудь холме или телекоммуникационной вышке), я мог бы запечатлеть его место приземления. Или, наоборот, если бы воздушный шар не лопнул, я мог бы достичь вдвое или даже втрое расстояния!