Παρουσιάζουμε το LoRa ™!: 19 Βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:36

LoRa ™ = Ασύρματη τηλεμετρία δεδομένων μεγάλης εμβέλειας και σχετίζεται με μια ριζική προσέγγιση διαμόρφωσης δεδομένων ασύρματου ραδιοφάσματος αμφίδρομης VHF/UHF που έχει αναπτυχθεί πρόσφατα και εμπορικά σήματα (™) από την Semtech - μια πολυεθνική (1960) πολυεθνική αμερικανική εταιρεία ηλεκτρονικών ειδών. Ανατρέξτε [1] =>

Η τεχνολογία πίσω από το LoRa ™ αναπτύχθηκε από τη Cycleo, μια γαλλική εταιρεία που εξαγοράστηκε από την Semtech το 2012. Η LoRa ™ είναι ιδιόκτητη, αλλά φαίνεται να χρησιμοποιεί κάποιο είδος «απλούστερου» CSS (Chirp Spread Spectrum) που παλμίζει τη διαμόρφωση FM «σαρωτικής συχνότητας» και όχι DSSS (Direct Sequence SS) ή FHSS (Frequency Hopping SS).

Ο ιστότοπος της Semtech αναφέρει ότι "η τεχνολογία LoRa offers προσφέρει ένα πλεονέκτημα προϋπολογισμού σύνδεσης 20dB σε σύγκριση με τις υπάρχουσες λύσεις, το οποίο επεκτείνει σημαντικά το εύρος οποιασδήποτε εφαρμογής, ενώ παράλληλα προσφέρει τη χαμηλότερη τρέχουσα κατανάλωση για μεγιστοποίηση της διάρκειας ζωής της μπαταρίας."

Τα εύρη που υποβάλλονται είναι συνήθως x10 σε σχέση με τα κανονικά ασύρματα συστήματα δεδομένων UHF. Ναι -σε σύγκριση με τις κανονικές ρυθμίσεις δεδομένων στενής ζώνης, το LoRa 100 δίνει 100 μέτρα και όχι 10, αρκετά 1000 μέτρα και όχι απλώς 100. Μαγεία!

Το LoRa somewhat είναι κάπως περίπλοκο, καθώς χρησιμοποιεί όρους και απαιτεί ρυθμίσεις πιθανώς άγνωστες σε πολλούς "κανονικούς" χρήστες. Ευχάριστα, ωστόσο, διαπιστώθηκε ότι είναι δυνατή η επαλήθευση αξιώσεων με απλές ρυθμίσεις - εδώ χρησιμοποιώντας τα ζευγαρωμένα μικρά PICAXE microsoft 3 $ ως ελεγκτές. Τα PICAXE είναι σχεδόν ιδανικά για τέτοιες δοκιμές καθώς είναι προγραμματισμένα σε υψηλού επιπέδου BASIC και κάθε γενική επιβάρυνση ταχύτητας εκτέλεσης είναι τυχαία για τα δεδομένα s-l-o-w LORA!! Ανατρέξτε [2] => www.picaxe.com

Βήμα 1: Το SX127x της Semtech

Τις τελευταίες δεκαετίες, και με τη βοήθεια φθηνής επεξεργασίας υπολογιστή, έχουν αναπτυχθεί ποικίλες έξυπνες ψηφιακές λειτουργίες (ειδικά από ραδιοφωνικά ζαμπόν) για εργασίες χαμηλότερης συχνότητας HF (3-30MHz) όπου το εύρος ζώνης είναι πολύτιμο. (Η διαμόρφωση φάσματος πεινασμένου εύρους ζώνης είναι συνήθως παράνομη σε αυτές τις χαμηλότερες συχνότητες). Ορισμένες λειτουργίες μπορούν να εκτείνονται σε ωκεανούς με χαμηλή ισχύ (μερικά Watt), αλλά είναι αργές και χρειάζονται εξελιγμένο λογισμικό υπολογιστή για κωδικοποίηση/αποκωδικοποίηση, μαζί με πολύ ευαίσθητα comms. δέκτες και σημαντική κεραία. Ανατρέξτε [3] =>

Ωστόσο, τα IC της Semtech VHF/UHF SX127x LoRa ™ RF IC στεγάζουν σχεδόν τα πάντα σε ένα έξυπνο καρφί αντίχειρα μεγέθους ~ US $ 4 τσιπ!

* Πρόωρη ενημέρωση του 2019: Η Semtech αναβάθμισε πρόσφατα τη σειρά SX127x, με τις νέες μονάδες που βασίζονται σε SX126x να φαίνονται ΠΟΛΥ αξιόλογες. Ανατρέξτε σε άλλα σχόλια στο Instructable τέλος.

Η Semtech κάνει αρκετές παραλλαγές IC RF, με το SX1278 να είναι χαμηλότερη συχνότητα UHF με κλίση για να ταιριάζει σε χρήστες ζώνης ISM 433 MHz. Υψηλότερη συχνότητα. Οι προσφορές 800-900 MHz απευθύνονται σε πιο επαγγελματική εργασία, αν και σε αυτές τις συχνότητες κοντά στο 1 GHz η μειωμένη διάτρηση RF και η απορρόφηση διαδρομής σήματος μπορεί να είναι ένα πρόβλημα. Ωστόσο, οι συχνότητες υπο GHz έχουν χαμηλότερο θόρυβο, νομικά υψηλότερη ισχύ εκπομπής και πιο συμπαγή κεραία υψηλής απόδοσης που μπορεί να αντισταθμίσει αυτό.

Εκτός από τη διαμόρφωση LoRa (. (Φαίνεται στην εικόνα), οι μονάδες πομποδέκτη SX127x μπορούν επίσης να παράγουν σήματα τόνων FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK και ακόμη και FM (Κωδικός Μορς!) Για να ταιριάζουν σε παλαιότερα συστήματα. Ανατρέξτε στα φύλλα δεδομένων Semtech (131 σελίδες!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Σημείωση: Η HOPERF, μια παλαιά κινεζική εταιρεία ασύρματων δεδομένων, προσφέρει μονάδες LoRa with με IC "RF96/97/98" "7 a side" που μοιάζει με το SX127x της Semtech. Είναι άγνωστο, ωστόσο, εάν πρόκειται για μια ασιατική LoRa ™ 2η πηγή…

Βήμα 2: LoRa ™ spread Spectrum Benefits

Τα συστήματα SS (Spread Spectrum) δεν είναι νέα, αλλά η πολυπλοκότητά τους σήμαινε ότι ήταν πολύ δαπανηρά για πολλούς χρήστες έως ότου εξελιχθούν οι σύγχρονες μικροηλεκτρονικές προσεγγίσεις. Καθώς οι τεχνικές SS προσφέρουν σημαντικές παρεμβολές και εξασθένιση της ασυλίας, της ασφάλειας και των "μη ανιχνεύσιμων" μεταδόσεων, έχουν από καιρό τον τομέα του στρατού - ακόμη και στον Β 'Παγκόσμιο Πόλεμο. Δείτε το εκπληκτικό έργο της δεκαετίας του 1940 της ηθοποιού βόμβας Hedy Lamarr! [5] =>

Η πιθανή διαμόρφωση του LoRa Ch Chirp SS, καθώς και η απόλαυση άλλων πλεονεκτημάτων SS, μπορεί να προσφέρει επίσης την ασυλία «μεταβαλλόμενης συχνότητας» του φαινομένου Doppler - ίσως σημαντική σε γρήγορες κινούμενες δορυφορικές ραδιοφωνικές εφαρμογές LEO (Low Earth Orbital). Δείτε [6] =>

Όμως -εδώ στη γη- η μεγαλύτερη προσοχή προέρχεται από τους ισχυρισμούς της Semtech (και την προώθηση 2014-2015 πολλών άλλων -συμπεριλαμβανομένης της IBM & MicroChip!), Ότι οι συσκευές LoRa low με χαμηλό φάσμα διασποράς UHF αυξάνουν τα εύρη τουλάχιστον μιας τάξης μεγέθους (x 10) πάνω από τις παραδοσιακές μονάδες δεδομένων NBFM (Narrow Band FM) υπό παρόμοιες συνθήκες και ρυθμίσεις.

Μεγάλο μέρος αυτής της εκπληκτικής αύξησης εύρους φαίνεται να προέρχεται από την ικανότητα της LoRa να λειτουργεί κάτω από το επίπεδο θορύβου. Η βάση αυτού μπορεί να σχετίζεται με τον τυχαίο θόρυβο (και ως εκ τούτου την ίδια ακύρωση για μια περίοδο), ενώ παραγγέλλεται ένα σήμα (με πολλαπλά δείγματα να "δημιουργείται"). Ανατρέξτε στην ιδέα στη συνημμένη εικόνα σερφ!

Παρόλο που οι πομποί πολύ χαμηλής ισχύος "μυρωδιά ενός λιπαρού ηλεκτρονίου" mW μπορεί ως εκ τούτου να είναι εφικτοί (και οι ρυθμίσεις που τροφοδοτούνται από μπαταρία μπορεί να έχουν σχεδόν διάρκεια ζωής ίσως ετών), το μειονέκτημα του LoRa is ωστόσο είναι ότι μπορεί να σχετίζονται αδύναμοι σύνδεσμοι μεγάλης εμβέλειας σήματος με πολύ χαμηλούς ρυθμούς δεδομένων (<1kbps). Αυτό μπορεί να είναι τυχαίο για την περιστασιακή παρακολούθηση του IoT (Internet of Things) σε εφαρμογές που περιλαμβάνουν θερμοκρασίες, ανάγνωση μετρητή, κατάσταση & ασφάλεια κ.λπ.

Βήμα 3: SIGFOX - Network based IoT Rival;

Perhapsσως ο πιο κοντινός ασύρματος αντίπαλος IoT μεγάλης εμβέλειας LPWA (Low Power Wide Area) της LoRa είναι η γαλλική εταιρεία SIGFOX [7] =>

Σε αντίθεση με το ιδιόκτητο LoRa Sem της Semtech, οι συσκευές του SigFox είναι ευχάριστα ανοιχτού τύπου, αλλά απαιτούν εξειδικευμένο δίκτυο σύνδεσης. Ως εκ τούτου, γίνονται άχρηστα, όπως και τα κινητά τηλέφωνα, όταν δεν καλύπτονται από το δίκτυο SigFox - ένας ιδιαίτερα σημαντικός παράγοντας σε απομακρυσμένες περιοχές (ή για πολλές χώρες που δεν έχουν ακόμη εξυπηρετηθεί!). Οι συνεχείς χρεώσεις υπηρεσιών ή η αυξανόμενη τεχνική πρόοδος μπορεί επίσης να αποτελέσουν πρόβλημα - η ασύρματη ασύρματη υπηρεσία Ricντερνετ των 900 MHz της Metricom στα τέλη της δεκαετίας του '90 έρχεται στο μυαλό [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28 Διαδίκτυο…

Οι συσκευές SigFox διαφέρουν από το LoRa ™ στη χρήση ραδιοφωνικών «καναλιών» UNB (εξαιρετικά στενής ζώνης) 100Hz, με διαμόρφωση BPSK (Binary Phase Shift Keying) στα 100bps. Οι πομποί είναι παρόμοιοι φιλικοί προς την μπαταρία 10-25 mW, αλλά στις άδειες χωρίς ζώνες 868-902 MHz. Οι σταθμοί βάσης στον τελευταίο όροφο, οι οποίοι συνδέονται στο Διαδίκτυο μέσω ινών κλπ, διαθέτουν εξαιρετικά ευαίσθητους δέκτες -142dBm. Μπορεί να προκύψουν αποστάσεις 10 χιλιομέτρων (επομένως παρόμοιες με το LoRa ™) - έχουν αναφερθεί σύνδεσμοι δεδομένων από αεροσκάφη υψηλής πτήσης και υπεράκτια σκάφη όταν βρίσκονται κοντά στους σταθμούς βάσης SigFox.

Αλλά επιτρέπονται μόνο 12 byte μηνύματα, περιορισμένα σε 6 μηνύματα την ώρα. Οι πληροφορίες φτάνουν σε λίγα δευτερόλεπτα, αλλά το δίκτυο SigFox δεν μπορεί να υποστηρίξει επικοινωνίες σε πραγματικό χρόνο, όπως οι εξουσιοδοτήσεις πιστωτικών καρτών, και το σύστημα ταιριάζει καλύτερα σε "αποσπάσματα" δεδομένων που μεταδίδονται μερικές φορές την ημέρα. Συνήθως αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν ανάγνωση μετρητών χρησιμότητας, παρακολούθηση ροής και επιπέδου, παρακολούθηση περιουσιακών στοιχείων, ειδοποιήσεις έκτακτης ανάγκης ή θέσεις στάθμευσης αυτοκινήτων - το τελευταίο είναι πραγματικό πλεονέκτημα!

Τα δίκτυα SigFox είναι αρκετά απλά και μπορούν να αναπτυχθούν με ένα κλάσμα του κόστους ενός παραδοσιακού κυψελοειδούς συστήματος. Η Ισπανία & η Γαλλία καλύπτονται ήδη με σταθμούς βάσης ~ 1000 (έναντι 15.000 για τυπική υπηρεσία κινητής τηλεφωνίας), ενώ σύντομα θα ακολουθήσουν το Βέλγιο, η Γερμανία, οι Κάτω Χώρες, το Ηνωμένο Βασίλειο (μέσω Arqiva) και η Ρωσία. Οι δοκιμές βρίσκονται επίσης σε εξέλιξη στο Σαν Φρανσίσκο, Ωστόσο, η Sigfox δεν δημιουργεί άμεσα αυτά τα δίκτυα, αλλά συνάπτει συμβάσεις με τοπικές εταιρείες για να διαχειριστεί τη σχετικά απλή ανάπτυξη σταθμών βάσης και κεραιών στον τελευταίο όροφο. Το Η κυκλοφορία μπορεί να είναι γρήγορη και οικονομικά αποδοτική- ο συνεργάτης ανάπτυξης τους στην Ισπανία ξόδεψε 5 εκατομμύρια δολάρια για να αναπτύξει ένα δίκτυο σε όλη τη χώρα σε μόλις 7 μήνες. Αυτοί οι τοπικοί συνεργάτες μεταπωλούν στη συνέχεια υπηρεσίες IoT, με τελικούς χρήστες να χρεώνουν περίπου 8 ~ US $ ετησίως ανά συσκευή.

Η υιοθέτηση της προσέγγισης SigFox ήταν δραματική, με μια χρηματοδότηση στις αρχές του 2015 να συγκεντρώνει> 100 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Οι ασύρματοι αντίπαλοι TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), οι οποίοι προσχώρησαν πρόσφατα στο SigFox, στην πραγματικότητα δείχνουν ότι η Lora ™ μπορεί να έχει αδυναμίες - δείτε [9] =>

Οι έρευνες για το SigFox ήταν δύσκολο να εντοπιστούν, αλλά δείτε πληροφορίες σχετικά με το επίπεδο "Instructable" [10] =>

Μπορεί να συνυπάρχουν και οι δύο προσεγγίσεις, όπως και τα αμφίδρομα ραδιόφωνα (= LoRa) και τα κινητά τηλέφωνα (= SigFox) για φωνητικές επικοινωνίες. Προς το παρόν (Μάιος 2015) το LoRa certainly είναι σίγουρα ο τρόπος να εξερευνήσετε ασύρματες δυνατότητες IoT μεγάλης εμβέλειας- διαβάστε παρακάτω!

Βήμα 4: Κινεζικές μονάδες LoRa ™ -1

Αν και εφεύρεση της ΕΕ, οι κινητήρες της Semtech SX127x LoRa have έχουν χρησιμοποιηθεί με μεγάλη προθυμία από Κινέζους κατασκευαστές. Η ικανότητα της LoRa να διαπερνά τα κτίρια που εμποδίζουν τις πολυπληθείς ασιατικές πόλεις ήταν αναμφίβολα ελκυστική.

Οι κατασκευαστές στη μεγάλη κινεζική ηλεκτρονική πόλη Σενζέν (κοντά στο Χονγκ Κονγκ) ήταν ιδιαίτερα ενθουσιώδεις, με τις προσφορές να σημειώνονται από «κατασκευαστές» όπως οι Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech & GBan. Παρόλο που τα pinout της διεπαφής τους διαφέρουν κάπως, τα 2 chip "micro moderated" modules τηςDorji, Appcon, VoRice & NiceRFseem έχουν σχεδόν σχεδιαστεί.

Ως εκ τούτου, το εκτεταμένο Googling συνιστάται για εκείνους μετά από μαζική αγορά, δείγματα, δωρεάν αποστολή, πιο διαυγή τεχνικά στοιχεία, καλύτερη πρόσβαση σε χαρακτηριστικά/καρφίτσες SX127x, ευκολότερο έλεγχο, μικρότερο βάρος, στιβαρή συσκευασία (στυλ YTech'sE32-TTL-100) κ.λπ. Περιήγηση όπως το EBay, το Alibaba ή το Aliexpress [11] =>

Βήμα 5: Ενότητες κινεζικού LoRa - - 2

Να είστε προσεκτικοί ότι οι φθηνότερες μονάδες (<$ US10) με ένα μόνο τσιπ ελέγχουν το SX1278 μέσω κουραστικού ρολογιού SPI (Serial Peripheral Interface). Παρόλο που είναι μεγαλύτερα και πιο δαπανηρά (20 ~ US $), δύο μονάδες LoRa ip τσιπ χρησιμοποιούν ένα 2ο επί του σκάφους MCU (μικροελεγκτή) για τη σύνδεση SX1278 και είναι συνήθως πολύ πιο εύκολο να διαμορφωθούν και να λειτουργήσουν εν κινήσει. Τα περισσότερα προσφέρουν φιλική βιομηχανική τυπική TTL (Transistor Transistor Logic) διαφανή διαχείριση δεδομένων μέσω απλών ακίδων RXD & TXD. Οι μικροσκοπικές κόκκινες και μπλε λυχνίες LED τοποθετούνται συνήθως στις μονάδες TTL - χρήσιμες για πληροφορίες TX/RX.

ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Οι προσφορές 8 ακίδων μπορεί να χρησιμοποιούν αποστάσεις καρφίτσας 2 mm αντί για το τυπικό 2,54 mm (1/10 της ίντσας), γεγονός που θα μπορούσε να περιορίσει την αξιολόγηση του ψωμιού χωρίς κόλλα.

Παρόλο που ο διπλασιασμός της τιμής των συσκευών TTL LoRa may μπορεί να είναι τρομακτικός, οι φουρκέτες θα μπορούσαν να θεωρήσουν φθηνότερες (τόσο για αγορά όσο και για αποστολή) σανίδες χωρίς την υποδοχή SMA και αντιστοίχιση κεραίας "από καουτσούκ". Δεν θα είναι τόσο επαγγελματικό φυσικά, αλλά ένα απλό μαστίγιο ¼ (μήκους 5 165mm) μπορεί εύκολα να κατασκευαστεί από θραύσματα σύρματος. Αυτό μπορεί ακόμη και να εκτελέσει την κεραία "λαστιχένια πάπια" πάρα πολύ-ειδικά αν είναι αυξημένη!

Συνολικά (και - αναστενάζω - πιθανότατα επηρεασμένο γρήγορα από τις ολοένα και περισσότερες προσφορές), κατά τη στιγμή της γραφής (μέσα Απριλίου 2015), το Dorji's 433 MHz DRF1278DM φαίνεται ο ευκολότερος τρόπος για να ξεκινήσετε με το LoRa. Ωστόσο, η περιορισμένη πρόσβαση pinout αυτής της ενότητας, η προσαρμογή επιπέδου HEX και η ανάγκη για υψηλότερες τάσεις τροφοδοσίας (3,4 -5,5V) μπορεί να είναι περιορισμός.

Βήμα 6: Dorji DRF1278DM

Ο Κινέζος κατασκευαστής Shenzhen Dorji πουλά αυτές τις μονάδες DRF1278DM με μικροεπεξεργασία για 20 ~ US $ το καθένα από την Tindie [12] =>

Οι 7 καρφίτσες απέχουν το συνηθισμένο φιλικό προς το breadboard 2,54 mm (= 1/10η ίντσα). Απαιτείται παροχή μεταξύ 3,4 - 5,5V. Η ηλεκτρονική μονάδα ωστόσο λειτουργεί σε χαμηλότερες τάσεις - υπάρχει ενσωματωμένος ρυθμιστής τάσης 3.2V. Αυτή η υψηλότερη ανάγκη τροφοδοσίας είναι ενοχλητική στη σημερινή εποχή "3V", καθώς παρόλο που αυτό ταιριάζει σε USB 5V (ή ακόμη και σε ογκώδεις κυψέλες 3 x AA 1.5V), αποτρέπει τη χρήση μεμονωμένων κυττάρων νομισμάτων 3V Li κλπ. Ο ρυθμιστής θα μπορούσε ίσως να παρακαμφθεί;

Βήμα 7: Προσαρμογέας USB DAC02

Ένας φθηνός προσαρμογέας USB - TTL (εδώ DAC02 του Dorji) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για διαμόρφωση μονάδας μέσω λογισμικού υπολογιστή "RF Tools". Ωστόσο, οι ενότητες δεν υποστηρίζονται μηχανικά όταν εισάγονται και η επαναλαμβανόμενη χρήση μπορεί να τονίσει τις καρφίτσες…

Παρόμοιοι προσαρμογείς αφθονούν σε πολύ χαμηλές τιμές, ΑΛΛΑ πριν από τη χρήση είναι απαραίτητο να διασφαλίσετε πρώτα ότι οι λειτουργίες καρφιτσών στον προσαρμογέα ταιριάζουν με αυτές της ασύρματης μονάδας! Εάν όχι (με κοινές ανταλλαγές VCC/GND), τότε πρέπει να χρησιμοποιηθούν προσεγγίσεις μολύβδου. Παρόλο που είναι λίγο κουραστικό, αυτά μπορούν επίσης να είναι πιο ευέλικτα καθώς ταιριάζουν στη διαμόρφωση. άλλων μονάδων (ανατρέξτε στη ρύθμιση πομποδέκτη HC-12) και ακόμη και απευθείας εμφάνιση τερματικού προγράμματος σε υπολογιστή.

Βήμα 8: Εργαλεία διαμόρφωσης USB + SF, BW και CR Insights

Με αυτές τις οθόνες τυπικές για τη φιλική προς το χρήστη USB που διαμορφώνει τα "Εργαλεία RF". Οι μονάδες Dorji λειτουργούσαν εκτός λειτουργίας, αλλά οι ρυθμίσεις συχνότητας και ισχύος θα πρέπει τουλάχιστον να τροποποιηθούν για τους τοπικούς κανονισμούς. Πολλές χώρες περιορίζουν την ισχύ πομπού 433 MHz στα 25 mW (~ 14 dBm) ή ακόμη και στα 10mW (10dBm) - αυτές είναι οι ρυθμίσεις ισχύος Dorji 5 & 3 αντίστοιχα.

Η ζώνη ISM χωρίς άδεια, η οποία καλύπτει ένα κομμάτι ~ 1,7 MHz μεταξύ 433.050 - 434.790 MHz, ΔΕΝ επιτρέπει ούτε εκπομπές σε ακριβώς 433.000 MHz!

Ο διαφανής χειρισμός δεδομένων φαίνεται ευτυχώς να συμβαίνει, πράγμα που σημαίνει ότι όποια σειριακά δεδομένα τροφοδοτούνται τελικά τροφοδοτούνται αδιαφανώς από οδοντιατρική μετά τη μετάδοση "στον αέρα". Ωστόσο, το φημολογούμενο buffer 256 byte έμοιαζε περισσότερο με 176 bytes (CRC overhead;), ορισμένες ρυθμίσεις με το εργαλείο Dorji ήταν δύσκολο να ερμηνευτούν και οι αλλαγές που "γράφτηκαν" δεν αποδείχθηκαν πάντοτε αποδεκτές…

Κατεβάστε το εργαλείο διαμόρφωσης DRF_Tool_DRF1278D.rar του Dorji (αναγράφεται στην κάτω στήλη RHS "Πόροι") μέσω => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlΕλέγξτε διάφορες πληροφορίες (ειδικά Σ. 9 -10) στο είναι χρήση και προσαρμογείς USB κλπ =>

Επεξήγηση των όρων φάσματος LoRa ™

BW (Πλάτος ζώνης σε kHz): Αν και μόνο 10 δευτερόλεπτα kHz BW μπορεί να είναι ελκυστικά, είναι σημαντικό να εκτιμήσουμε ότι οι φθηνοί κρύσταλλοι 32 MHz που χρησιμοποιούνται από πολλές μονάδες LoRa ((Dorji & HOPERF κλπ) μπορεί να μην ταιριάζουν ακριβώς στη συχνότητα. Μπορεί επίσης να προκύψουν μεταβολές που σχετίζονται με τη θερμοκρασία και γήρανση. Η επιλογή στενότερου εύρους ζώνης μπορεί επομένως να αποτρέψει το συγχρονισμό μονάδας, εκτός εάν χρησιμοποιηθεί κουραστική προσαρμογή κρυστάλλων και θερμική ρύθμιση. Παρόλο που οι κινέζοι κατασκευαστές μονάδων LoRa like όπως ο Dorji συνιστούν ελάχιστο BW 125 kHz, για τους περισσότερους σκοπούς ένα στενότερο BW 62,5 kHz θα πρέπει να είναι εντάξει. Ανατρέξτε στη στήλη σκιασμένου πίνακα που φαίνεται στο βήμα 10.

SF (Spreading Factor “chips” as a base-2 log): Στα συστήματα SS κάθε bit στην ψευδοτυχαία δυαδική ακολουθία είναι γνωστό ως “chip”. Η αύξηση από 7 (2^7 = 128 παλμούς τσιπ ανά σύμβολο) έως το όριο των 12 βελτιώνει την ευαισθησία κατά 3dB κάθε βήμα, αλλά περίπου. μειώνει στο μισό τον ρυθμό δεδομένων. Παρόλο που ένας SF 11 (2^11 = 2048) είναι 12dB πιο ευαίσθητος από τον SF7, ο ρυθμός δεδομένων μειώνεται (στα 62,5 kHz BW) από ~ 2700 bps σε μόλις 268 bps. Οι πομποί αργής ταχύτητας δεδομένων παραμένουν ενεργοποιημένοι και έτσι μπορούν επίσης να καταναλώσουν περισσότερη ενέργεια συνολικά από τους πομπούς που στέλνουν ταχύτερα δεδομένα.

Ωστόσο, τα πολύ χαμηλά ποσοστά δεδομένων μπορεί να είναι ανεκτά για περιστασιακή παρακολούθηση του IoT (Internet of Things) φυσικά (και της αυξημένης εξάντλησης της μπαταρίας σχεδόν τυχαία), ενώ η ενίσχυση του εύρους x 4 θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά αξιόλογη!

CR (Ποσοστό κωδικοποίησης σφάλματος): Οι αρχικές δοκιμές στο Ηνωμένο Βασίλειο χρησιμοποίησαν ένα CR 4/5. (Αυτό υποδηλώνει ότι κάθε 4 χρήσιμα bit κωδικοποιούνται από 5 bits μετάδοσης). Η αύξηση του CR σε 4/8 επιμηκύνει τον χρόνο μετάδοσης κατά ~ 27%, αλλά βελτιώνει τη λήψη κατά 1 έως 1,5dBm, αντιπροσωπεύοντας μια πιθανή βελτίωση εύρους περίπου 12 έως 18%. Αυτό το τσίμπημα CR πιθανότατα δεν θα προσφέρει τόσο ευεργετικό κέρδος εύρους όσο η αύξηση του SF.

Οι περισσότερες δοκιμές NZ ήταν στα 434.000 MHz, 2400 bps σειριακά δεδομένα, SF7, 62.5kHz BW και CR 4/5.

Βήμα 9: Άμεση διαμόρφωση DRF1278DM

Το DRF1278DM μπορεί επίσης να διαμορφωθεί από έναν εξωτερικό μικροελεγκτή- ακόμη και ένα ταπεινό 8 ακίδων PICAXE-08. Παρόλο που περιλαμβάνει κρυπτογραφική βάση 16 HEX κωδικοποίησης, αυτό επιτρέπει την προσαρμογή επί του σκάφους/εν κινήσει παρά τη διαρκή αφαίρεση μονάδας & διαμόρφωση προσαρμογέα USB. Ανατρέξτε στις πλήρεις λεπτομέρειες P.7-8 στο Dorji. pdf. [13] =>

Παρόλο που προσφέρει ποικίλες δυνατότητες ύπνου, οι πληροφορίες προσαρμογής επιπέδου HEX μπορούν επίσης να αποκτηθούν μέσω των φύλλων δεδομένων APCON (σχεδόν παρόμοια) APC-340 [14] =>

Χάρη στον συνάδελφο Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW εδώ με ένα κομμάτι κώδικα PICAXE-08M2 για τη διαμόρφωση της ισχύος DRF1278DM TX σε μια κλιμακωτή ράμπα των blips μετάδοσης. (Για ευκολότερες πληροφορίες για το εύρος/ισχύ, αυτές θα μπορούσαν εύκολα να συσχετιστούν και με τους τόνους που παράγονται από το τέλος του δέκτη PICAXE). Σημειώστε ωστόσο ότι τα επίπεδα TX 6 & 7 υπερβαίνουν το επιτρεπόμενο όριο ΝΖ/Αυστραλίας των 25mW (~ 14dBm ή ρύθμιση 5). Οι γνώσεις του Andrew προέκυψαν από την παρακολούθηση/αντιγραφή και επικόλληση των ακατέργαστων δεκαεξαδικών σειριακών δεδομένων από το terminal.exe (ένα εξαιρετικό εργαλείο μηχανικής [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) κατά την προβολή της σειράς συνομιλούν δεδομένα από και προς τις μονάδες όταν αλλάζει το επίπεδο ισχύος RF.

Το βήμα επιπέδου ισχύος Dorji = 4ο byte από το τέλος RH ($ 01, $ 02 κ.λπ.) συν το ακόλουθο CS byte (CheckSum $ AB, $ AC κ.λπ.) πρέπει απλώς να τροποποιηθεί. Δείγματα προτάσεων κωδικού PICAXE για τροποποίηση του επιπέδου ισχύος εν κινήσει είναι οι εξής:

περιμένετε 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, $ $, $ $, $ 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, $ $, $ $, $ 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)

περιμένετε 2

Βήμα 10: Εκτιμήσεις & αποτελέσματα

Οι μονάδες δεδομένων RFM98 βασισμένες σε PICAXE 28X2 HOPERF 434 MHz με βάση Semtech LoRa χρησιμοποιήθηκαν σε δοκιμές που πραγματοποιήθηκαν σε σύνδεση 750 μέτρων σε τυπικό αστικό περιβάλλον του Ηνωμένου Βασιλείου. Η κεραία πομπού ήταν ανυψωμένη ~ 2½ m σε χαμηλό ιστό, με τον δέκτη σε κοντό στύλο ~ 1½ m - και οι δύο πάνω από το έδαφος. Με επιβεβαιωμένο εύρος πυκνότητας αστικού περιβάλλοντος 750m στα 10mW TX του Ηνωμένου Βασιλείου (με χρήση 500kHz BW και συνεπώς giving 22kbps), τότε στα 10,4kHz BW (ή 455 bps) περίπου 6 km φαίνονται εφικτά με ισχύ κάτω των mW!

Οι επιβεβαιωτικές δοκιμές πεδίου (με ρυθμίσεις SF7 & μόνο BW 62,5 kHz) έγιναν στο Wellington (NZ) με 3 x μπαταρίες AA που τροφοδοτούνται με μπαταρίες PICAXE-08M Dorji DRF1278DM και παρόμοια κεραία, αλλά στο "blistering paint" του Aus/NZ υψηλότερο 25mW (14dBm) Ισχύς TX. Οι προαστιακοί σύνδεσμοι σήματος, ίσως βοηθούμενοι από ένα πιο ανοιχτό περιβάλλον και ξύλινα κτίρια, έγιναν με συνέπεια σε απόσταση 3 - 10 χιλιομέτρων. (Καθώς το κέρδος 6dB διπλασιάζει το εύρος LoS, τότε 4dB επιπλέον ισχύ ~ x 1½. Και επομένως, τα εύρη μπορεί να βελτιωθούν σε σχέση με τα υπονοούμενα στο Ηνωμένο Βασίλειο κατά> 1½ φορές).

Βήμα 11: Διάταξη Breadboard

Μια διάταξη σε πλάκα (που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως για τις μονάδες GFSK "7020" του Dorji) ταιριάζει με απλή εναλλαγή στη συσκευή LoRa. Η διαμόρφωση GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) έχει θεωρηθεί προηγουμένως ως η καλύτερη προσέγγιση 433 MHz, επομένως ήταν επωφελής η σύγκριση των αποτελεσμάτων των προσφορών "7020" με τις νέες μονάδες LoRa.

Βήμα 12: Σχηματικό PICAXE

Και τα δύο RX & TX χρησιμοποιούν σχεδόν πανομοιότυπη διάταξη, αν και ο κώδικας τους διαφέρει κάπως. Αν και φυσικά ελκυστικό και επιτυγχάνεται εύκολα με τα PICAXE, δεν έγινε καμία προσπάθεια σε αυτό το στάδιο να εισέλθουμε σε λειτουργίες ύπνου εξοικονόμησης ενέργειας. Η τρέχουσα αντλία από 3 μπαταρίες xAA ήταν m 15mA, παλμώντας ~ 50mA κατά τη μετάδοση.

Βήμα 13: Κωδικός πομπού PICAXE

Φυσικά, αυτός ο κώδικας μπορεί να ενισχυθεί και να τροποποιηθεί εκτενώς, ίσως με διευθετήσεις καθυστερήσεων και προοιμίων. Προς το παρόν είναι ουσιαστικά μόνο να φτύσει έναν αριθμό που προχωράει 0-100. Δεδομένου ότι η δοκιμή απλώς αποσκοπούσε στην επαλήθευση αξιόπιστων ισχυρισμών εύρους, δεν έγινε καμία προσπάθεια (με πομπό ή δέκτη) να ενεργοποιηθούν οι τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας.

Βήμα 14: Κωδικός και οθόνη δέκτη PICAXE

Ακολουθεί ο σχετικός κωδικός δέκτη PICAXE, με αριθμητικές τιμές που εμφανίζονται μέσω του ενσωματωμένου τερματικού "F8" του επεξεργαστή. Η ομορφιά μιας απλής καταμέτρησης είναι ότι οι ακολουθίες μπορούν γρήγορα να σαρωθούν οπτικά και να λείψουν ή να βρουν εύκολα βαλτώδεις τιμές.

Βήμα 15: Φιλικά προς το χρήστη LoRa ™ RF Tuneup Aids;

Καθώς οι ρυθμίσεις της μονάδας LoRa can είναι δύσκολο να κατανοηθούν και να επαληθευτούν, ευχάριστα διαπιστώθηκε ότι είναι δυνατή η χρήση φθηνών (& σχετικά ευρυζωνικών) μονάδων δέκτη ASK 433 MHz ως απλά βοηθήματα συντονισμού.

Η πρίζα NZ/Aus Jaycar προσφέρει μια μονάδα ZW3102 που μπορεί εύκολα να πειστεί σε "καθήκοντα sniffer" ώστε να ταιριάζει στην παρακολούθηση του ηχητικού σήματος. Όταν πλησιάζει (<5 μέτρα) στις εκπομπές LoRa the, το εξερχόμενο σήμα θα ακουστεί εύκολα ως "γρατσουνιές", ενώ η φωτεινότητα ενός προσαρτημένου LED σχετίζεται με RSSI (Ένδειξη Λήψης Ισχύος Σήματος).

Μια παρόμοια (& φθηνότερη) ενότητα που κατασκευάστηκε από τον Dorji εμφανίζεται στο Instructable [16] =>

Βήμα 16: Δοκιμές πεδίου- Wellington, Νέα Ζηλανδία

Αυτή η ρύθμιση παραλίας δείχνει τις προηγούμενες δοκιμές με τις μονάδες GFSK "7020" του Dorji (Gaussian Frequency Shift Keying). Το εύρος τότε έφτασε τα k 1 χιλιόμετρο σε τέτοιες συνθήκες και στην καλύτερη περίπτωση ήταν 300 εκατομμύρια λίρες μέχρι την ελαφριά βλάστηση και τα κτίρια με ξύλινα πλαίσια. Οι διασυνδέσεις με λιμάνι βρέθηκαν δυνατές μόνο όταν ο πομπός ήταν σημαντικά ανεβασμένος περίπου 100 μέτρα πάνω από τη θέση της φωλιάς του αετού, στην πλαγιά ενός λόφου πίσω.

Αντίθετα, οι μονάδες LoRa του Dorji με την ίδια ισχύ 25mW «πλημμύρισαν» το προάστιο, με τα κιβώτια ύψους (2,4 εκατ. Arm) να εντοπίζονται αξιόπιστα σε ~ 3χλμ. Κοντά, 6χλμ. Η υποδοχή σταμάτησε μόνο όταν βρίσκεστε σε κόλπους πίσω από τα βραχώδη ακρωτήρια (ορατά στο παρασκήνιο). Οι ρυθμίσεις LoRa ήταν, BW 62,5kHz, SR 7, CR 4/5 και 25mW (14dBm) TX ισχύος σε κάθετη κεραία παντοκατευθυντικού ¼ κύματος.

Βήμα 17: UK LoRa Versus FSK - 40km LoS (Line of Sight) Test

Χάρη στον Stuart Robinson (ραδιόφωνο GW7HPW) με έδρα το Κάρντιφ, οι δοκιμές σύγκρισης FSK (συχνότητα αλλαγής συχνότητας) έναντι LoRa ™ πραγματοποιήθηκαν σε αυξημένη απόσταση 40 χιλιομέτρων κατά μήκος του βρετανικού καναλιού Bristol. Ανατρέξτε στην εικόνα.

Η περιοχή είναι μάλλον ασύρματη ιστορική καθώς το 1897 ο Μαρκόνι πραγματοποίησε τις πρώτες δοκιμές "μεγάλης εμβέλειας" (6 - 9χλμ χρησιμοποιώντας πομπούς σπινθήρων πεινασμένων!) [17] =>

Τα αποτελέσματα του Stuart μιλούν από μόνα τους - οι σύνδεσμοι δεδομένων LoRa were ήταν εκπληκτικά δυνατοί το 2014 σε ένα κλάσμα της ισχύος που απαιτείται για τις προηγουμένως σεβαστές μονάδες του Hope RFM22BFSK!

Ένα PICAXE-40X2 ελεγχόμενο RFM22B στην πραγματικότητα εξακολουθεί να βρίσκεται σε τροχιά στο εκτιμώμενο $ 50sat, με αδύναμα σήματα εδάφους ανιχνεύσιμα καθώς περνά στο LEO (Low Earth Orbital) πολλά 100 χιλιόμετρα πιο πάνω. (Οι ενότητες LoRa were δεν ήταν διαθέσιμες κατά την έναρξη του 2013) [18] =>)

Βήμα 18: Δοκιμές άλλων περιοχών

Οι επιτυχημένοι σύνδεσμοι πραγματοποιήθηκαν πάνω από 22 χιλιόμετρα LoS (Line of Sight) στην Ισπανία και αρκετά χιλιόμετρα στην αστική Ουγγαρία.

Ελέγξτε την προώθηση Libelium που δείχνει τα οφέλη της τεχνολογίας ~ 900MHz [19] =>

Βήμα 19: LoRa Receiver & Links

Οι δοκιμές UK HAB (High Altitude Ballooning) έδωσαν αμφίδρομη κάλυψη LoRa at σε απόσταση 240 χιλιομέτρων. Η μείωση του ρυθμού δεδομένων από 1000 bps σε 100 bps θα επιτρέψει την κάλυψη μέχρι τον ραδιοφωνικό ορίζοντα, ο οποίος είναι ίσως 600 χιλιόμετρα στο τυπικό ύψος 6000-8000 μέτρων αυτών των αερόστατων. Η παρακολούθηση μπαλονιών μπορεί να γίνει μέσω του GPS στο πλοίο - ελέγξτε την εκτενή τεκμηρίωση HAB & LoRa at στη διεύθυνση [20] =>

Ένας δέκτης LoRa τόσο για HAB όσο και για μελλοντικές δορυφορικές εργασίες LEO βρίσκεται υπό ανάπτυξη - λεπτομέρειες που θα ακολουθήσουν.

Περίληψη: Το LoRa ™ διαμορφώνεται ως διαταρακτική τεχνολογία, ειδικά για τις αναδυόμενες - και πολύ διαδεδομένες - ασύρματες δικτυακές εφαρμογές IoT (Internet of Things). Μείνετε ενημερωμένοι μέσω του ιστότοπου LoRa Alliance [21] =>

Αποποίηση ευθυνών & εκτίμηση: Αυτός ο λογαριασμός προορίζεται ουσιαστικά ως προειδοποίηση/προετοιμασία για τη διερεύνηση & συλλογή -τι φαίνεται- ενός παιχνιδιού που αλλάζει την τεχνολογία ασύρματων δεδομένων UHF. Αν και καλωσορίζω δωρεάν δείγματα (!), Δεν έχω εμπορικούς δεσμούς με κανέναν από τους κατασκευαστές LoRa που αναφέρθηκαν. Μη διστάσετε να "αντιγράψετε αριστερά" αυτό το υλικό - ειδικά για εκπαιδευτική χρήση - αλλά η πίστωση του ιστότοπου εκτιμάται φυσικά.

Σημείωση: Ορισμένες εικόνες προέρχονται από το διαδίκτυο, για τις οποίες (εάν δεν αναφέρεται) παραχωρείται ευγνωμοσύνη.

Σταν. SWAN => [email protected] Γουέλινγκτον, Νέα Ζηλανδία. (ZL2APS -από το 1967).

Σύνδεσμοι: (Στις 15 Μαΐου 2015)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]