ESP32 LoRa: Μπορείτε να φτάσετε έως και 6,5 χιλιόμετρα!: 8 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:37

6,5 χλμ! Αυτό ήταν το αποτέλεσμα μιας δοκιμής μετάδοσης που πραγματοποίησα με το ESP32 OLED TTGO LoRa32, και σήμερα θα το συζητήσω περαιτέρω μαζί σας. Δεδομένου ότι το μοντέλο που χρησιμοποίησα είχε αρχικά μια κεραία που θεωρώ ότι είναι κακή, επέλεξα να χρησιμοποιήσω ένα άλλο μοντέλο κεραίας με κέρδος 5 dB στη δοκιμή. Έτσι, εκτός από το να μιλήσουμε για το εύρος που είχαμε με τη δοκιμή μας, θα συζητήσουμε τις αιτίες της απώλειας ισχύος σήματος. Θα αξιολογήσουμε επίσης ποιοτικά περιβαλλοντικές επιδράσεις (έδαφος, εμπόδια και άλλα) κατά τη λήψη αυτού του σήματος.

Βήμα 1: Χρησιμοποιημένοι πόροι

• 2 μονάδες ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 κεραίες UHF 5/8 κύματος 900MHz - AP3900

• Φορητά τροφοδοτικά 2 x 5V

(Μπαταρία με ρυθμιζόμενο ρυθμιστή τάσης)

Ένα φύλλο δεδομένων κεραίας εμφανίζεται μέσω του συνδέσμου:

www.steelbras.com.br/wp-content/uploads/201…

Αυτός ο δεύτερος σύνδεσμος είναι για εκείνους που μου ζήτησαν προτάσεις σχετικά με το πού να αγοράσετε κεραίες:

Κεραίες

www.shopantenas.com.br/antena-movel-uhf-5-8…

Βάση κεραίας:

www.shopantenas.com.br/suporte-magnetico-preto-p--antena-movel/p

***** "Προσοχή, αλλάξαμε το εργοστασιακό βύσμα για ένα αρσενικό SMA για σύνδεση με την ουρά του χοίρου"

Βήμα 2: Κεραίες

Σε αυτές τις εικόνες, εμφανίζω το φύλλο δεδομένων της κεραίας και το γράφημα απόδοσης.

• Χρησιμοποιούμε επίσης δύο κεραίες κυμάτων UHF 5/8 κινητών 900MHz

• Η μία κεραία τοποθετήθηκε στην οροφή του αυτοκινήτου και η άλλη ήταν στον πομπό

Βήμα 3: Δοκιμή προσέγγισης χρηστών

Στην πρώτη μας δοκιμή, πετύχαμε εύρος σήματος 6,5 χιλιόμετρα. Βάλαμε μία από τις κεραίες πάνω από ένα κτίριο, στο σημείο Γ, και περπατήσαμε 6,5 χιλιόμετρα σε μια αστική περιοχή που έγινε σταθερά αγροτική. Επισημαίνω ότι στη μέση του ταξιδιού, σε διάφορες χρονικές στιγμές, χάσαμε το σήμα.

Γιατί συμβαίνει αυτό; Επειδή έχουμε επιρροές τοπολογίας, που είναι τα χαρακτηριστικά του διανυθέντος χώρου σε σχέση με τις γεωγραφικές αλλαγές. Ένα παράδειγμα: εάν έχουμε έναν λόφο στη μέση του δρόμου, δεν θα περάσει από το σήμα μας και θα έχουμε ένα σήμα που αποτυγχάνει.

Σας υπενθυμίζω ότι αυτό είναι διαφορετικό από όταν χρησιμοποιείτε ένα LoRa σε ακτίνα 400 μέτρων, επειδή η προσέγγισή σας είναι αρκετά υψηλή σε αυτόν τον χώρο, με τη δυνατότητα να διασχίζετε τοίχους, για παράδειγμα. Καθώς αυξάνεται αυτή η απόσταση, τα εμπόδια μπορεί να προκαλέσουν παρεμβολές.

Βήμα 4: Δεύτερο Πείραμα

Κάναμε μια δεύτερη δοκιμή και αυτή τη φορά, αντί να αφήσουμε μια κεραία πάνω από ένα κτίριο, ήταν στο επίπεδο του εδάφους πάνω από μια πύλη. Έβαλα τη δεύτερη κεραία στο αυτοκίνητο και άρχισα να οδηγώ. Το αποτέλεσμα ήταν μια προσέγγιση στα 4,7 χιλιόμετρα. Τόσο αυτή η απόσταση όσο και η πρώτη που καταγράψαμε (6,5 χιλιόμετρα) ξεπέρασαν τις εμβέλειες που εκφράζει η Heltec (προβάλλεται στα 3,6 χιλιόμετρα). Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι χρησιμοποιήσαμε μόνο τα δύο TTGO που τροφοδοτούνται από μπαταρίες μέσω ρυθμιστών τάσης.

Βήμα 5: Κόστος σύνδεσης σε DB

Το κόστος του συνδέσμου είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα ιδέα. Σας επιτρέπει να απεικονίσετε πώς θα χαθεί η ενέργεια κατά τη μετάδοση και πού πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στις επανορθωτικές ενέργειες για τη βελτίωση της σύνδεσης.

Η ιδέα είναι να μετρηθεί το πόσο από το σήμα που αποστέλλεται πρέπει να φτάσει στον δέκτη, λαμβάνοντας υπόψη τα κέρδη και τις απώλειες του σήματος στη διαδικασία, ή:

Λήψη ισχύος (dB) = Μεταδιδόμενη ισχύς (dB) + Gain (dB) - Απώλεια (dB)

Για έναν απλό σύνδεσμο ραδιοφώνου, μπορούμε να εντοπίσουμε 7 σημαντικά τμήματα για να καθορίσουμε την ισχύ που λαμβάνουμε:

1 - Η ισχύς του πομπού (+) Τ

2 - Οι απώλειες της γραμμής μεταφοράς στην κεραία (-) L1

3 - Το κέρδος κεραίας (+) A1

4 - Απώλειες διάδοσης κύματος (-) Ρ

5 - Απώλειες που οφείλονται σε άλλους παράγοντες (-) Δ

6 - Το κέρδος της κεραίας λήψης (+) A2

7 - Απώλειες στη γραμμή μεταφοράς στον δέκτη (-) L2

Λήψη ισχύος = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Διατηρώντας τις τιμές σε dBm και dBi, τα γραφήματα μπορούν να συνοψιστούν και να αφαιρεθούν απευθείας. Για να κάνετε αυτούς τους υπολογισμούς, μπορείτε να βρείτε ηλεκτρονικούς υπολογιστές που σας βοηθούν να εισαγάγετε τις τιμές στην παράσταση.

Επιπλέον, ορισμένοι έχουν αναφορές σχετικά με την εξασθένηση ορισμένων εμπορικών καλωδίων. Αυτό επιτρέπει τον ευκολότερο υπολογισμό.

Μπορείτε να βρείτε μια αριθμομηχανή όπως αυτή στη διεύθυνση:

Βήμα 6: Επίδραση των εμποδίων

Εκτός από τη λήψη των κατάλληλων προφυλάξεων για την αποφυγή απωλειών στα αναπόσπαστα μέρη των κυκλωμάτων πομπού και δέκτη, ένας άλλος παράγοντας που δεν πρέπει να αγνοηθεί είναι η Γραμμή καθαρής όρασης μεταξύ του πομπού και του δέκτη.

Ακόμη και με τη βελτιστοποίηση της σχέσης μεταξύ κέρδους και ζημίας, εμπόδια όπως κτίρια, στέγες, δέντρα, λόφοι και κατασκευές, μεταξύ άλλων, μπορούν να διακόψουν το σήμα.

Αν και ο υπολογισμός λαμβάνει υπόψη τη διάδοση του κύματος, προϋποθέτει άμεση μετάδοση χωρίς εμπόδια.

Βήμα 7: Πρόσθετη δοκιμή

Αυτή η δοκιμή παρακάτω, η οποία έφτασε τα 800 μέτρα, πραγματοποιήθηκε κρατώντας τον πομπό και την κεραία σε έναν μικρό πύργο, σημειωμένο στο χάρτη με την ένδειξη "Πομπός". Χρησιμοποιώντας ένα δέκτη, η διαδρομή (με μοβ) εκτελέστηκε. Τα επισημασμένα σημεία υποδεικνύουν σημεία με καλή λήψη.

Ελέγξαμε τα σημεία χρησιμοποιώντας έναν τοπολογικό χάρτη της περιοχής και, στην πραγματικότητα, τα υψόμετρα είναι κατά προσέγγιση. Τα δεδομένα εμφανίζονται στην παρακάτω εικόνα και μπορείτε να τα βρείτε σε αυτόν τον ιστότοπο:

Όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα, υπάρχει μια κοιλάδα χωρίς πρακτικά εμπόδια στην περιοχή μεταξύ των δύο σημείων.

Βήμα 8: Συμπέρασμα

Αυτά τα τεστ μου έδωσαν περισσότερη εμπιστοσύνη στη LoRa, καθώς ήμουν πολύ ικανοποιημένη με τα αποτελέσματα που επιτεύχθηκαν. Ωστόσο, επισημαίνω ότι υπάρχουν και άλλες κεραίες που μπορούν να μας δώσουν ακόμα περισσότερη δύναμη για να φτάσουμε. Αυτό σημαίνει ότι έχουμε νέες προκλήσεις για τα επόμενα βίντεο.