Apresentando LoRa ™!: 19 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

LoRa ™ = telemetria de dados sem fio de longo alcance e se refere a uma abordagem radical de modulação de dados de espectro de propagação sem fio de duas vias VHF / UHF que foi recentemente desenvolvida e registrada (™) pela Semtech - uma empresa multinacional de eletrônicos dos Estados Unidos há muito estabelecida (1960). Consulte [1] =>

A tecnologia por trás do LoRa ™ foi desenvolvida pela Cycleo, uma empresa francesa adquirida pela Semtech em 2012. LoRa ™ é proprietário, mas parece usar algum tipo de modulação de "frequência de varredura" de FM pulsado "mais simples" (Chirp Spread Spectrum) de FM pulsado em vez de DSSS (Direct Sequence SS) ou FHSS (Frequency Hopping SS).

O site da Semtech menciona que "a tecnologia LoRa ™ oferece uma vantagem de orçamento de link de 20dB em comparação com as soluções existentes, o que amplia significativamente o alcance de qualquer aplicação, ao mesmo tempo que oferece o menor consumo de corrente para maximizar a vida útil da bateria."

Os intervalos reivindicados são normalmente x10 dos sistemas de dados sem fio UHF regulares. Sim, em comparação com as configurações regulares de dados de banda estreita, o LoRa ™ dá 100s de metros em vez de 10s, vários 1000m em vez de meros 100s. Magia !

LoRa ™ é um tanto complicado, pois usa termos e requer configurações provavelmente desconhecidas para muitos usuários "normais". Felizmente, no entanto, foi possível verificar as reivindicações com configurações simples - aqui usando emparelhados micros PICAXE de US $ 3 fornecidos no Reino Unido como controladores. Os PICAXEs são quase ideais para ensaios, pois são programados em BASIC interpretado de alto nível e quaisquer sobrecargas de velocidade de execução são incidentais para os dados s-l-o-w LORA ™! Consulte [2] => www.picaxe.com

Etapa 1: SX127x da Semtech

Nas últimas décadas, e auxiliado por processamento de PC barato, diversos modos digitais inteligentes foram desenvolvidos (especialmente por radioamadores) para trabalho de baixa frequência HF (3-30 MHz) onde a largura de banda é preciosa. (A modulação de espectro de dispersão com fome de largura de banda é geralmente ilegal nessas frequências mais baixas). Alguns modos podem abranger oceanos com baixa potência (alguns watts), mas são lentos e precisam de software de PC sofisticado para codificação / decodificação, junto com comunicações muito sensíveis. receptores e antena significativa. Consulte [3] =>

Os CIs de RF VHF / UHF SX127x LoRa ™ da Semtech, entretanto, abrigam quase tudo em um chip de ~ US $ 4!

* Atualização no início de 2019: a Semtech atualizou recentemente a série SX127x, com seus novos módulos baseados em SX126x parecendo MUITO valiosos. Consulte outros comentários no final do Instructable.

A Semtech faz várias variações de RF IC, com o SX1278 sendo a frequência UHF mais baixa inclinada para se adequar aos usuários da banda ISM de 433 MHz. Freq. As ofertas de 800-900 MHz apelam para um trabalho mais profissional, embora nessas frequências próximas de 1 GHz a redução da intensidade de RF e a absorção do caminho do sinal possam ser um problema. As frequências sub GHz, entretanto, têm ruído mais baixo, potência de transmissão legalmente mais alta e uma antena de alto ganho mais compacta que pode compensar isso.

Assim como LoRa ™.modulation (mostrado na foto), os módulos transceptores SX127x também podem produzir FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK / OOK e até sinais de tom FM (Código Morse!) Para se adequar aos sistemas legados. Consulte as planilhas de dados da Semtech (131 páginas!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Nota: HOPERF, uma empresa chinesa de dados sem fio estabelecida há muito tempo, oferece módulos LoRa ™ com um IC RF96 / 97/98 "'7 a lado" que parece semelhante ao SX127x da Semtech. No entanto, não se sabe se estes são apenas uma segunda fonte do Asian LoRa ™ …

Etapa 2: LoRa ™ espalhou benefícios de espectro

Os sistemas SS (Spread Spectrum) não são novos, mas sua sofisticação significava que eram muito caros para muitos usuários até que as abordagens microeletrônicas modernas evoluíram. Como as técnicas SS oferecem interferência significativa e diminuição da imunidade, segurança e transmissões "indetectáveis", há muito tempo eles dominam os militares - mesmo desde a segunda guerra mundial. Confira o incrível trabalho dos anos 1940 da atriz Hedy Lamarr! [5] =>

A provável modulação Chirp SS do LoRa ™, além de desfrutar de outros benefícios SS, também pode oferecer imunidade ao efeito Doppler de "mudança de frequência" - talvez significativo em aplicações de rádio por satélite LEO (Low Earth Orbital) de movimento rápido. Veja [6] =>

Mas - aqui na terra - a maior atenção vem das afirmações feitas pela Semtech (e a promoção 2014-2015 de muitos outros -IBM e MicroChip incluídos!), Que os dispositivos LoRa ™ de baixo espectro de espalhamento UHF aumentam os intervalos em pelo menos uma ordem de magnitude (x 10) sobre módulos de dados NBFM (Narrow Band FM) tradicionais sob condições e configurações semelhantes.

Muito desse incrível aumento de alcance parece vir da capacidade do LoRa de trabalhar ABAIXO do nível de ruído. A base disso pode estar relacionada ao ruído ser aleatório (e, portanto, cancelando-se automaticamente ao longo de um período), enquanto um sinal é ordenado (com várias amostras, portanto, "construindo-o"). Consulte o conceito na imagem de surf em anexo!

Embora transmissores de nível mW com "cheiro de elétron oleoso" de baixa potência possam ser viáveis (e configurações alimentadas por bateria podem ter uma vida útil próxima de talvez anos), a desvantagem do LoRa ™ é que links de longo alcance de sinal fraco podem estar associados com taxas de dados muito baixas (<1 kbps). Isso pode ser acidental para o monitoramento ocasional de IoT (Internet das coisas) em aplicações que envolvem temperaturas, leitura de medidores, status e segurança, etc.

Etapa 3: SIGFOX - rival de IoT baseado em rede?

Talvez o rival sem fio LPWA (Low Power Wide Area) de IoT mais próximo do LoRa ™ seja a empresa francesa SIGFOX [7] =>

Ao contrário do LoRa ™ proprietário da Semtech, os dispositivos da SigFox são agradavelmente de código aberto, MAS exigem uma rede de ligação especializada. Portanto, eles se tornam inúteis, assim como os telefones celulares, quando fora da cobertura da rede SigFox - um fator particularmente revelador em regiões remotas (ou para os muitos países ainda não atendidos!). Taxas de serviço contínuas ou o aumento do progresso técnico também podem se tornar um problema - o malfadado serviço de Internet sem fio "Ricochet" de 900 MHz da Metricom no final dos anos 90 vem à mente [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28 Internet…

Os dispositivos SigFox diferem do LoRa ™ no uso de “canais” de rádio de 100 Hz UNB (banda ultra estreita), com modulação BPSK (Binary Phase Shift Keying) a 100 bps. Os transmissores são de 10-25 mW compatíveis com bateria, mas nas bandas de 868-902 MHz livres de licença. As estações base de telhado, que se conectam à Internet via fibra, etc., têm receptores ultrassensíveis de -142dBm. Podem resultar intervalos de 10 km (portanto, semelhante ao LoRa ™) - links de dados foram relatados de aeronaves em alto vôo e embarcações offshore quando perto de estações de base SigFox.

Mas apenas mensagens de 12 bytes, limitadas a 6 mensagens por hora, são permitidas. As informações chegam em poucos segundos, mas a rede SigFox não pode suportar comunicações em tempo real como autorizações de cartão de crédito, e o sistema é mais adequado para “fragmentos” de dados transmitidos algumas vezes por dia. Normalmente, eles podem incluir leitura remota de medidores de utilidades, monitoramento de fluxo e nível, rastreamento de ativos, alertas de emergência ou vagas de estacionamento - o último um ativo real!

As redes SigFox são bastante simples e podem ser implantadas por uma fração do custo de um sistema celular tradicional. A Espanha e a França já estão cobertas com aproximadamente 1000 estações base (contra 15.000 para o serviço celular padrão), com a Bélgica, Alemanha, Holanda, Reino Unido (via Arqiva) e Rússia em breve. Os testes também estão em andamento em San Francisco, No entanto, a Sigfox não constrói diretamente essas redes, mas contrata empresas locais para lidar com a implantação relativamente simples de estações base e antenas em telhados.. A implantação pode ser rápida e econômica - seu parceiro de implantação na Espanha gastou US $ 5 milhões para implantar uma rede em todo o país em apenas 7 meses. Esses parceiros locais então revendem serviços de IoT, com tarifas de usuário final em torno de US $ 8 por ano por dispositivo.

A adoção da abordagem SigFox foi dramática, com uma campanha de financiamento no início de 2015 levantando mais de US $ 100 milhões. Os rivais sem fio TI / CC (Texas Instruments / ChipCon), que recentemente se juntaram à SigFox, na verdade indicam que o Lora ™ pode ter pontos fracos - consulte [9] =>

As investigações práticas do SigFox têm sido difíceis de localizar, mas veja as informações de nível "instrutíveis" [10] =>

Pode ser que ambas as abordagens eventualmente coexistam, da mesma forma que rádios bidirecionais (= LoRa ™) e telefones celulares (= SigFox) para comunicações de nível de voz. No momento (maio de 2015) LoRa ™ é certamente A maneira de explorar as possibilidades sem fio da IoT de longo alcance - continue lendo!

Etapa 4: Módulos LoRa ™ chineses -1

Embora sejam uma invenção da UE, os motores SX127x LoRa ™ da Semtech foram ansiosamente adotados pelos fabricantes chineses. A capacidade de LoRa de perfurar prédios que obstruem as aglomeradas cidades asiáticas tem sido, sem dúvida, atraente.

Os fabricantes da mega e-cidade chinesa de Shenzhen (perto de Hong Kong) ficaram especialmente entusiasmados, com ofertas de "fabricantes" como Dorji, Appcon, Ulike, Rion / Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech & GBan. Embora suas pinagens de interface sejam um pouco diferentes, os módulos "micro moderados" de 2 chips de Dorji, Appcon, VoRice e NiceRFseem quase foram projetados por um emblema.

O Google extensivo é, portanto, recomendado para aqueles após a compra em massa, amostras, frete grátis, percepções técnicas mais lúcidas, melhor acesso aos recursos / pinos do SX127x, controle mais fácil, peso mais leve, embalagem robusta (estilo E32-TTL-100 da YTech) etc. Navegue os gostos de EBay, Alibaba ou Aliexpress [11] =>

Etapa 5: Módulos LoRa ™ chineses - 2

Esteja alerta que módulos de chip único mais baratos (<$ US10) controlam o SX1278 por meio de uma tediosa SPI (Serial Peripheral Interface) vinculada a um relógio. Embora sejam maiores e mais caros (~ US $ 20), os módulos LoRa ™ de dois chips usam um segundo MCU integrado (microcontrolador) para a ligação SX1278 e geralmente são muito mais fáceis de configurar e trabalhar em tempo real. A maioria oferece manipulação de dados transparente TTL (Transistor Transistor Logic) padrão da indústria amigável por meio de pinos RXD e TXD simples. Minúsculos LEDs vermelhos e azuis são normalmente instalados nos módulos TTL - úteis para insights TX / RX.

NOTA: ofertas de 8 pinos podem usar espaçamento de pino de 2 mm em vez do padrão de 2,54 mm (1/10 polegada), o que pode limitar a avaliação da placa de ensaio sem solda.

Embora a quase duplicação do preço dos dispositivos TTL LoRa ™ possa ser assustadora, os skinflints podem considerar placas mais baratas (tanto para comprar quanto para despachar) sem o soquete SMA e a antena "patinho de borracha" correspondente. Não será tão profissional, é claro, mas um chicote simples de ¼ onda (~ 165 mm de comprimento) pode ser feito facilmente com arame. Isso pode até mesmo superar a antena de "patinho de borracha" também - especialmente se elevada!

No geral (e, provavelmente, rapidamente influenciado pelas ofertas cada vez mais numerosas), no momento da redação (meados de abril de 2015), o DRF1278DM de 433 MHz de Dorji parece a maneira mais fácil de começar a usar o LoRa ™. No entanto, o acesso limitado de pinagem deste módulo, ajustes de nível HEX e necessidade de tensões de alimentação mais altas (3,4 -5,5 V) podem ser uma limitação.

Etapa 6: Dorji DRF1278DM

O fabricante chinês Shenzhen Dorji vende esses módulos DRF1278DM micro comandados por aproximadamente US $ 20 cada de Tindie [12] =>

Os 7 pinos são espaçados de acordo com a placa de ensaio usual de 2,54 mm (= 1/10 polegada). É necessária uma alimentação entre 3,4 - 5,5 V. Os componentes eletrônicos do módulo, entretanto, funcionam com tensões mais baixas - há um regulador de tensão de 3.2V integrado. Essa maior necessidade de suprimento é irritante na era "3V" de hoje, pois embora seja adequado para USB 5V (ou mesmo células 3 x AA 1,5V volumosas), ela impede o uso de células tipo moeda de 3V Li etc. O regulador poderia ser contornado?

Etapa 7: Adaptador USB DAC02

Um adaptador USB-TTL barato (aqui Dorji DAC02) pode ser usado para a configuração do módulo através do software para PC "RF Tools". Módulos são mecanicamente sem suporte quando inseridos, no entanto, e o uso repetido pode tensionar os pinos …

Adaptadores semelhantes existem em abundância a preços muito baixos, MAS antes do uso é essencial primeiro garantir que as funções dos pinos no adaptador correspondam às do módulo sem fio! Se não o fizerem (com as trocas VCC / GND comuns), podem ser necessárias abordagens de chumbo voadoras. Embora um pouco enfadonhos, eles também podem ser mais versáteis, pois se adequam à configuração. de outros módulos (consulte a configuração do transceptor HC-12) e até mesmo a exibição direta do programa do terminal em um PC.

Etapa 8: Ferramentas de configuração USB + SF, BW e CR Insights

Com isso, telas típicas da configuração amigável de "Ferramentas RF" de USB. Módulos Dorji funcionaram fora da caixa, mas as configurações de frequência e energia devem ser alteradas pelo menos para os regulamentos locais. Muitos países limitam a potência do transmissor de 433 MHz a 25 mW (~ 14 dBm) ou mesmo 10mW (10dBm) - essas são as configurações de potência Dorji 5 e 3, respectivamente.

A banda ISM livre de licença, que cobre uma fatia de ~ 1,7 MHz entre 433,050 - 434,790 MHz, também NÃO permite transmissões em exatamente 433.000 MHz!

O manuseio transparente de dados felizmente parece ocorrer, o que significa que quaisquer dados seriais alimentados são eventualmente alimentados de forma transparente denticamente após a transmissão "no ar". No entanto, o suposto buffer de 256 bytes parecia mais com 176 bytes (sobrecarga CRC?), Algumas configurações com a ferramenta Dorji eram difíceis de interpretar e as alterações "escritas" nem sempre foram aceitas …

Baixe a ferramenta de configuração DRF_Tool_DRF1278D.rar de Dorji (listada perto da coluna "Recursos" RHS inferior) via => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlCheck diversos insights (especialmente P. 9-10) em é uso e adaptadores USB etc =>

Explicação dos termos do espectro de propagação LoRa ™: (N. B. Taxa de dados refere-se a BW e SF)

BW (largura de banda em kHz): Embora meros 10s de kHz BW possam apelar, é importante observar que os cristais baratos de 32 MHz usados por muitos módulos LoRa ™ (Dorji & HOPERF etc.) podem não corresponder exatamente em frequência. Também podem ocorrer variações relacionadas à temperatura e envelhecimento. A seleção de larguras de banda mais estreitas pode, portanto, evitar a sincronização do módulo, a menos que ajustes tediosos de cristal e regulação térmica sejam empregados. Embora os fabricantes de módulos LoRa ™ chineses, como Dorji, recomendem um BW mínimo de 125 kHz, para a maioria dos propósitos, um BW mais estreito de 62,5 kHz deve ser bastante adequado. Consulte a coluna da tabela sombreada mostrada na Etapa 10.

SF (“chips” do fator de propagação como um log de base 2): Em sistemas SS, cada bit na sequência binária pseudo-aleatória é conhecido como um "chip". Incrementar de 7 (2 ^ 7 = 128 pulsos de chip por símbolo) até o limite de 12 melhora a sensibilidade em 3dB a cada etapa, mas aprox. divide pela metade a taxa de dados. Embora, portanto, um SF de 11 (2 ^ 11 = 2048) seja 12dB mais sensível do que SF7, a taxa de dados cai (em 62,5 kHz BW) de ~ 2700 bps para apenas 268 bps. Os transmissores de taxa de dados lenta ficam ligados por mais tempo e, portanto, também podem consumir mais energia em geral do que os transmissores que enviam dados mais rápidos.

No entanto, taxas de dados muito baixas podem ser toleradas para monitoramento ocasional de IoT (Internet das Coisas), é claro (e o aumento do consumo de energia da bateria quase acidental), enquanto o aumento de alcance x 4 pode valer a pena!

CR (taxa de codificação de erro): Os testes iniciais no Reino Unido usaram um CR de 4/5. (Isso denota que cada 4 bits úteis são codificados por 5 bits de transmissão). Aumentar CR para 4/8 prolonga o tempo de transmissão em ~ 27%, mas melhora a recepção em 1 a 1,5 dBm, representando uma melhoria potencial de alcance de cerca de 12 a 18%. Este ajuste de CR provavelmente não proporcionará um ganho de faixa tão benéfico quanto incrementar o SF.

A maioria dos ensaios NZ foi em 434.000 MHz, 2400 bps de dados seriais, SF7, 62,5 kHz BW e CR 4/5.

Etapa 9: Configuração direta do DRF1278DM

O DRF1278DM também pode ser configurado a partir de um microcontrolador externo - até mesmo um modesto PICAXE-08 de 8 pinos. Embora envolva codificação HEX de base 16 criptografada, isso permite ajustes on-board / on the fly ao invés da remoção contínua do módulo e configuração do adaptador USB. Consulte os detalhes completos P.7-8 no Dorji. pdf. [13] =>

Embora ofereça diversos recursos de sono, os insights de ajuste de nível HEX também podem ser obtidos por meio das planilhas de dados APC-340 da Appcon (quase idênticas) [14] =>

Obrigado ao colega Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW com um fragmento de código PICAXE-08M2 para modular a potência DRF1278DM TX em uma rampa em escada de blips de transmissão. (Para percepções mais fáceis de alcance / potência, eles também podem ser facilmente associados aos tons gerados pelo PICAXE do lado do receptor). Observe, entretanto, que os níveis de TX 6 e 7 excedem a permissão da NZ / Austrália de 25mW (~ 14dBm ou configuração 5). Os insights de Andrew surgiram do monitoramento / cópia e colagem dos dados seriais hexadecimais brutos do terminal.exe (uma excelente ferramenta de engenharia [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) enquanto visualizava o serial vibração de dados de e para os módulos quando o nível de potência de RF é alterado.

O passo de nível de potência Dorji = 4º byte da extremidade RH ($ 01, $ 02 etc) mais o seguinte byte CS (CheckSum $ AB, $ AC etc) só precisa ser ajustado. Exemplos de frases de código PICAXE para modificar o nível de potência em tempo real são as seguintes:

espere 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)

espere 2

Etapa 10: Estimativas e resultados de desempenho

Módulos de dados RFM98 baseados em PICAXE 28X2 HOPERF 434 MHz Semtech LoRa ™ foram usados em testes conduzidos em um link de 750 m em um ambiente urbano típico do Reino Unido. A antena do transmissor foi elevada ~ 2½ m em um mastro baixo, com o receptor em um poste curto ~ 1½ m - ambos acima do solo. Com uma faixa de ambiente urbano denso de 750m confirmada em 10mW TX do Reino Unido (usando 500kHz BW e, portanto, dando ~ 22kbps), então a 10,4kHz BW (ou 455 bps) cerca de 6 km parecem viáveis com potência submW!

Os testes de campo de confirmação (com configurações SF7 e apenas BW 62,5 kHz) foram feitos em Wellington (NZ) com 3 módulos Dorji DRF1278DM alimentados por bateria AA PICAXE-08M e antena semelhante, mas com "bolhas de tinta" da Aus / NZ superiores a 25mW (14dBm) Potência TX. As ligações de sinalização suburbanas, talvez auxiliadas por um ambiente mais aberto e edifícios de madeira, foram feitas de forma consistente ao longo de 3 a 10 km. (Como o ganho de 6dB dobra a faixa LoS, então 4dB de potência extra ~ x 1½. E, portanto, as faixas podem melhorar em relação às implícitas do Reino Unido em> 1½ vezes).

Etapa 11: Layout da placa de ensaio

Um layout breadboard (usado anteriormente para os módulos "7020" GFSK de Dorji) se adapta à troca simples para o dispositivo LoRa. A modulação GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) foi anteriormente considerada a melhor abordagem de 433 MHz, por isso foi benéfico comparar os resultados das ofertas "7020" com os novos módulos LoRa.

Etapa 12: Esquemático PICAXE

Tanto o RX quanto o TX usam um layout quase idêntico, embora seu código seja um pouco diferente. Embora naturalmente atraente e facilmente alcançado com PICAXEs, nenhuma tentativa foi feita nesta fase para entrar em modos de hibernação de economia de energia. O consumo de corrente de 3 baterias xAA era de ~ 15mA, pulsando para ~ 50mA durante a transmissão.

Etapa 13: Código do transmissor PICAXE

Naturalmente, esse código pode ser amplamente aprimorado e modificado, talvez com atrasos e preâmbulos de liquidação. Atualmente, ele está basicamente cuspindo um número 0-100 que avança. Como o teste tinha como objetivo apenas verificar as declarações de alcance confiável, nenhuma tentativa foi feita (com transmissor ou receptor) para habilitar os modos de economia de energia.

Etapa 14: Código e visor do receptor PICAXE

Aqui está o código do receptor PICAXE associado, com valores numéricos exibidos por meio do terminal "F8" embutido do editor. A beleza de uma contagem simples é que as sequências podem ser rapidamente escaneadas visualmente e os valores ausentes ou pantanosos podem ser facilmente identificados.

Etapa 15: Auxiliares de ajuste de RF LoRa ™ de fácil utilização?

Como as configurações do módulo LoRa ™ podem ser difíceis de compreender e verificar, foi felizmente possível usar módulos receptores ASK 433 MHz baratos (e de banda relativamente larga) como simples auxiliares de ajuste.

A tomada Jaycar NZ / Aus oferece um módulo ZW3102 que pode ser facilmente persuadido em "funções de farejador" para se adequar ao monitoramento de sinal audível. Quando perto (<5 metros) das transmissões LoRa ™, o sinal de saída será ouvido prontamente como "arranhões", enquanto o brilho de um LED conectado está relacionado ao RSSI (Indicação de intensidade do sinal recebido).

Um módulo semelhante (e mais barato) feito por Dorji é apresentado em Instructable [16] =>

Etapa 16: Testes de campo - Wellington, Nova Zelândia

Esta configuração de praia mostra o teste anterior com os módulos Dorji "7020" GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying). As faixas atingiram o máximo de cerca de 1 km em tais condições e, na melhor das hipóteses, foram de aproximadamente 300 m através de vegetação leve e os edifícios de estrutura de madeira da localidade. As ligações cruzadas do porto só foram possíveis quando o transmissor foi significativamente elevado cerca de 100 m de altura, no ponto de vista de um ninho de águia em uma encosta atrás.

Em contraste, os módulos LoRa de Dorji com a mesma potência de 25mW "inundaram" o subúrbio, com transmissões de braço alto (~ 2,4m) detectadas de forma confiável a cerca de 3 km, 6 km em "pontos ideais" do promontório e até 10 km de superfície LOS no porto. A recepção só cessava nas baías atrás dos promontórios rochosos (visíveis ao fundo). As configurações de LoRa foram, BW 62,5kHz, SR 7, CR 4/5 e 25mW (14dBm) de potência TX em uma antena vertical omnidirecional de ¼ de onda.

Etapa 17: Teste de LoS (linha de visão) do Reino Unido contra o FSK - 40 km

Graças a Stuart Robinson (radioamador GW7HPW) de Cardiff, os testes de comparação FSK (chaveamento de frequência) versus LoRa ™ foram realizados em uma distância elevada de 40 km através do Canal de Bristol no Reino Unido. Consulte a imagem.

A região é bastante histórica sem fio, pois em 1897 Marconi realizou seus primeiros testes de "longo alcance" (6 - 9 km usando transmissores de faísca famintos de energia!) Nas proximidades [17] =>

Os resultados de Stuart falam por si - os links de dados LoRa ™ foram surpreendentemente possíveis em 2014 com uma fração da energia necessária para seus módulos Hope RFM22BFSK, anteriormente respeitados!

Na verdade, um RFM22B controlado por PICAXE-40X2 ainda está orbitando nos estimados $ 50sat, com sinais de solo fracos detectáveis conforme ele passa em LEO (Low Earth Orbital) muitos 100s de km acima. (Módulos LoRa ™ não estavam disponíveis no tempo de lançamento de 2013) [18] =>)

Etapa 18: outros testes de região

Ligações bem-sucedidas foram feitas ao longo de 22 km LoS (Linha de Visão) na Espanha e vários km na Hungria urbana.

Verifique a promoção Libelium que mostra os benefícios da tecnologia de ~ 900 MHz [19] =>

Etapa 19: Receptor LoRa e links

Os ensaios UK HAB (High Altitude Ballooning) deram cobertura LoRa ™ de 2 vias a até 240 km. Reduzir a taxa de dados de 1000bps para 100bps deve permitir a cobertura até o horizonte de rádio, que é talvez 600 km na altitude de elevação típica de 6000-8000m desses balões. O rastreamento do balão pode ser feito através do GPS a bordo - verifique a extensa documentação HAB & LoRa ™ em [20] =>

Um receptor LoRa para trabalhos de satélite HAB e LEO está em desenvolvimento - detalhes a seguir.

Resumo: LoRa ™ está se configurando como uma tecnologia disruptiva, especialmente para aplicativos de rede sem fio emergentes - e muito badalados de IoT (Internet das Coisas). Mantenha-se informado através do site LoRa Alliance [21] =>

Isenção de responsabilidade e apreciação: Esta conta é essencialmente destinada como um alerta / investigação prática e compilação de - o que parece - uma mudança no jogo da tecnologia de dados sem fio UHF. Embora receba amostras grátis (!), Não tenho links comerciais com nenhum dos fabricantes de LoRa ™ mencionados. Sinta-se à vontade para "copiar à esquerda" este material - especialmente para uso educacional - mas o crédito do site é naturalmente apreciado.

Nota: Algumas imagens foram obtidas na web, para as quais (se não houver referência) o crédito apreciado é concedido por meio deste.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Nova Zelândia. (ZL2APS desde 1967).

Links: (em 15 de maio de 2015)

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