Έξυπνο φωτιστικό δρόμου με χρήση LoRa: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Τα φώτα του δρόμου μιας πόλης παρέχουν ασφαλέστερες συνθήκες κυκλοφορίας, ασφαλέστερο περιβάλλον πεζών και μπορούν να αντιπροσωπεύσουν μια μεγάλη βελτίωση στην αρχιτεκτονική τουριστική και εμπορική παραγωγή της πόλης.

Αυτό το έργο στοχεύει στην ανάπτυξη ενός πρωτοτύπου έξυπνου φωτισμού δρόμου που παρέχει διαχείριση επιπέδου λαμπτήρων και ανατροφοδότηση σχετικά με την απόδοση στον χρήστη.

Αυτό το πρωτότυπο λειτουργεί στη διαμόρφωση Master-slave, όπου κάθε φωτιστικό δρόμου λειτουργεί ως σκλάβος και η LoRa Gateway λειτουργεί ως κύριος. Καθώς η πύλη Lora έχει μεγαλύτερη εμβέλεια σε σύγκριση με άλλες υπηρεσίες επικοινωνίας όπως wifi, Bluetooth, NFC κλπ. Αν και το GSM έχει μεγαλύτερο εύρος περιλαμβάνει χρεώσεις συνδρομής που δεν υπάρχουν, υπάρχει LoRa (Δωρεάν) και επίσης η LoRa καταναλώνει πολύ λιγότερη ενέργεια κατά τη λειτουργία. Το Master είναι συνδεδεμένο στο διαδίκτυο, έτσι ώστε ο χρήστης να μπορεί να παρακολουθεί από απόσταση τα φώτα του δρόμου. Έτσι, μεγάλος αριθμός φώτων του δρόμου μπορεί να συνδεθεί και να ελεγχθεί από την πύλη Master.

Βήμα 1: ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

• Μπαταρία ιόντων λιθίου
• Φως LED και οδηγό LED
• Αισθητήρας υπερήχων
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Πομποδέκτης SX 1728 Lora

Βήμα 2: Περιγραφή εξαρτημάτων

Nodemcu:

ESP8266, ενσωματώνει GPIO, PWM, I2C, SPI και ADC όλα σε έναν πίνακα. Αυτός ο μικροελεγκτής διαθέτει ενσωματωμένο WiFi μαζί του, το οποίο μας βοηθά να συνδέσουμε το έργο μας στο διαδίκτυο. Όλοι οι ακροδέκτες GPIO του Nodemcu μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ακίδες PWM, εκτός από αυτό, έχει επίσης 1 αναλογικό πείρο.

Οδηγοί LED:

Τα AN30888A και AN30888B είναι ελεγκτές DC-DC ιδανικοί για οδήγηση LED υψηλής φωτεινότητας για φωτισμό LED. Είναι εξοπλισμένα με 2 λειτουργίες ρύθμισης φωτισμού (έλεγχος PWM και έλεγχος τάσης αναφοράς) και μπορούν να γίνουν συμβατοί με την τάση ώθησης, δαγκάνας ή ενίσχυσης με αλλαγή των εξωτερικών εξαρτημάτων

Ενότητα LORA:

Η ενότητα LoRa (Ραδιόφωνο μεγάλης εμβέλειας) θα μεταφέρει τα έργα IoT σας σε απόσταση με την επικοινωνία σε ένα φάσμα εξάπλωσης μεγάλης εμβέλειας. Αυτή η μορφή ασύρματης επικοινωνίας έχει ως αποτέλεσμα μεγαλύτερο εύρος ζώνης, αυξάνοντας την αντίσταση στις παρεμβολές, ελαχιστοποιώντας την τρέχουσα κατανάλωση και αυξάνοντας την ασφάλεια.

Αυτή η μονάδα χρησιμοποιεί SX1278 IC και λειτουργεί σε συχνότητα 433MHz. Η αναπήδηση συχνότητας-η οποία σας προσφέρει αυτή τη γλυκιά ισορροπία ποιότητας μετάδοσης σήματος-θα καλύψει μια περιοχή 420-450MHz. Αυτή η ασύρματη δυνατότητα μεγάλης εμβέλειας συσκευάζεται σε ένα μικρό πακέτο (17 x 16mm) και παραδίδεται μέσω μιας κεραίας ελατηρίου.

Με το LoRa Ra-01, δεν χρειάζεται να συμβιβάζεστε στην ισορροπία εμβέλειας, ασυλία παρεμβολών ή κατανάλωση ενέργειας. Η τεχνολογία πίσω από αυτό το IC σημαίνει ότι είναι ιδανική για έργα που απαιτούν εύρος και δύναμη.

Χαρακτηριστικά:

• Η επικοινωνία φάσματος LoRaTM εξαπλώνεται
• Ημι-διπλή επικοινωνία SPI
• Ο προγραμματιζόμενος ρυθμός μετάδοσης bit μπορεί να φτάσει τα 300kbps
• Εύρος κυμάτων 127dB RSSI.

Προδιαγραφές:

• Ασύρματο πρότυπο: 433MHz
• Εύρος συχνοτήτων: 420 - 450MHz
• Θύρα: SPI/GPIO
• Τάση λειτουργίας: 1.8 - 3.7V, προεπιλογή 3.3V
• Ρεύμα εργασίας, Λήψη: λιγότερο από 10,8mA (LnaBoost κλειστό, Band 1)
• Μετάδοση: λιγότερο από 120mA (+20dBm),
• Μοντέλο ύπνου: 0,2uA

Βήμα 3: Σχηματικό Master και Slave

Δώστε τις συνδέσεις σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα.

Το Master θα λειτουργήσει ως πύλη εισόδου και συνδεδεμένο στο διαδίκτυο. Κάθε σκλάβος συνδέεται με μεμονωμένα φώτα του δρόμου και ελέγχει τη φωτεινότητα του Φωτός.

Ο SX1728 και ο υπερηχητικός αισθητήρας συνδέονται με το Arduino uno σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα. Το pin pin και το Echo pin συνδέονται με τις ψηφιακές ακίδες του Arduino UNO. Η μονάδα SX1728 LoRa συνδέεται στο Arduino μέσω επικοινωνίας SPI.

Το SX1728 λειτουργεί σε 433Mhz. κάθε χώρα έχει αντίστοιχο εύρος ζώνης για το LoRa. Στην Ινδία δωρεάν ζώνη στα 866-868 MHz. Για το πρωτότυπο μοντέλο, εδώ χρησιμοποιείται μονάδα 433MHz.

Βήμα 4: Λειτουργία

Όταν ένα εμπόδιο διασχίζει το φως του δρόμου (SLAVE), ο αισθητήρας υπερήχων θα ανιχνεύσει το εμπόδιο και θα αυξήσει τη φωτεινότητα του συγκεκριμένου φωτός του δρόμου. Και αυτό στέλνει επίσης μηνύματα στα επερχόμενα φώτα του δρόμου ως πακέτα RF. Έτσι, η αλυσίδα των φώτων του δρόμου θα αυξήσει σταθερά τη φωτεινότητά της. Στη συνέχεια θα επανέλθει στην κανονική λειτουργία. Περαιτέρω κάθε φωτισμός δρόμου μπορεί να ελεγχθεί ξεχωριστά από τον κύριο, στέλνοντας μηνύματα στον συγκεκριμένο σκλάβο.

Έχω χρησιμοποιήσει μπαταρία ιόντων λιθίου 3,2 V και πρόγραμμα οδήγησης LED σε λειτουργία ενίσχυσης για να παρέχω στην LED την απαραίτητη τάση

Το Slave εδώ θα λειτουργεί σε 3 Λειτουργίες, οι οποίες μπορούν να ρυθμιστούν στο λογισμικό

• Λειτουργία "1" Πλήρης φωτεινότητα πάντα (Βροχερές ημέρες και ημέρες έκτακτης ανάγκης)
• Λειτουργία "2" εναλλακτική φωτεινότητα (βραδινές ώρες - χρόνοι χαμηλού φωτισμού)
• Λειτουργία "3" Πλήρης έλεγχος με υπερήχους (Μεσάνυχτα και χαμηλοί χρόνοι χρήσης)

Ο κύριος θα μεταδώσει το μήνυμα με συγκεκριμένη διεύθυνση. Ο σκλάβος με την αντίστοιχη διεύθυνση θα αποδεχθεί μόνο το μήνυμα και θα ενεργήσει ανάλογα.

Για τον έλεγχο φωτεινότητας του LED, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πρόγραμμα οδήγησης LED, όπως το AN30888A/B. Έχω πάρει ένα τέτοιο από παλιά λάμπα έκτακτης ανάγκης και το σχεδίασα αντίστροφα.

Βήμα 5: Κωδικοί

Εδώ παρουσιάζω τους κωδικούς που χρησιμοποιούνται για το Master and Slave, Datasheet για το πρόγραμμα οδήγησης LED που έχω χρησιμοποιήσει.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - εδώ μπορείτε να κατεβάσετε τη βιβλιοθήκη για το LoRa.