היכרות עם LoRa ™!: 19 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

LoRa ™ = טלמטיית נתונים אלחוטית לטווח ארוך ומתייחסת לגישה קיצונית של אפנון נתונים ספקטרום אלחוטי VHF/UHF דו כיווני, שהתפתחה לאחרונה וסימני מסחר (™) על ידי Semtech - חברת אלקטרוניקה רב -לאומית אמריקאית וותיקה (1960). עיין [1] =>

הטכנולוגיה שמאחורי LoRa ™ פותחה על ידי Cycleo, חברה צרפתית שנרכשה על ידי Semtech בשנת 2012. LoRa היא קניינית, אך נראה שהיא משתמשת באפנון "פשוט יותר" מסוג CSS (Chirp Spread Spectrum) קצב FM "תדר גורף" ולא DSSS (Direct Sequence SS) או FHSS (Frequency Hopping SS).

באתר האינטרנט של Semtech מוזכרים כי "טכנולוגיית LoRa ™ מציעה יתרון תקציב של 20dB בהשוואה לפתרונות הקיימים, מה שמרחיב את הטווח של כל יישום באופן משמעותי תוך שהוא מספק את הצריכה הנוכחית הנמוכה ביותר כדי למקסם את חיי הסוללה."

טווחים הנתבעים הם בדרך כלל x10 של מערכות נתונים אלחוטיות רגילות של UHF. כן -בהשוואה להגדרות נתונים רגילות של להקות צרות LoRa ™ נותן 100 מטר ולא 10 שניות, כמה 1000 מטר ולא 100 בלבד. קסם!

LoRa ™ קצת מסובך, מכיוון שהוא משתמש במונחים ודורש הגדרות שכנראה לא מוכרות להרבה משתמשים "רגילים". עם זאת, למרבה הפלא, ניתן היה לאמת טענות באמצעות הגדרות פשוטות - כאן באמצעות מיקרו מיקרו PICAXE של בריטניה משויכים לבריטניה כבקרים. PICAXE הם כמעט אידיאליים לניסויים כאלה מכיוון שהם מתוכנתים ברמה גבוהה מבוססת BASIC וכל תקורות מהירות ביצוע הן מקריות לנתוני s-l-o-w LORA ™! עיין [2] => www.picaxe.com

שלב 1: SX127x של Semtech

בעשורים האחרונים, ונעזרים בעיבוד מחשבים זול, פותחו מצבים דיגיטליים חכמים מגוונים (במיוחד על ידי נמלי רדיו) לעבודה בתדר HF בתדר נמוך (3-30MHz) שבה רוחב הפס יקר. (אפנון ספקטרום התפשטות רוחב פס אינו חוקי בדרך כלל בתדרים הנמוכים יותר). מצבים מסוימים יכולים להשתרע על אוקיינוסים עם הספק נמוך (כמה וואטים) אך הם איטיים וזקוקים לתוכנת מחשב מתוחכמת לקידוד/פענוח, יחד עם תקשורת רגישה מאוד. מקלטים ואנטנה משמעותית. עיין [3] =>

מכשירי ה- IC של VHF/UHF SX127x LoRa ™ של Semtech עם זאת מכילים כמעט הכל בתוך שבב אגודל חכם בגודל ~ 4 $!

* עדכון מוקדם לשנת 2019: Semtech שדרגו לאחרונה את סדרת SX127x, כאשר המודולים החדשים שלהם מבוססי SX126x נראים כדאיים ביותר. עיין בהערות נוספות בסוף Instructable.

Semtech מבצעת מספר וריאציות RF IC, כאשר SX1278 הוא תדר UHF נמוך יותר הנטוי כך שיתאים למשתמשי פס ISM של 433 מגהרץ. תדירות גבוהה יותר הצעות של 800-900 מגה-הרץ מערערות על עבודה מקצועית יותר, אם כי בתדרים הקרובים ביותר של 1GHz אלה עשויים להוות בעיה בהפחתת אגרוף RF וקליטת נתיבי אותות. עם זאת, לתדרי תת -GHz יש רעש נמוך יותר, כוח שידור גבוה יותר מבחינה חוקית ואנטנה קומפקטית יותר עם רווח גבוה העשויה לקזז זאת.

בנוסף לאפנון LoRa ™ (המוצג בתמונה), מודולי מקלט SX127x יכולים גם לייצר FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK ואפילו אותות טון FM (קוד מורס!) שיתאימו למערכות מדור קודם. עיין בגיליוני הנתונים של Semtech (131 עמודים!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

הערה: HOPERF, חברת נתונים אלחוטית סינית ותיקה, מציעה מודולי LoRa ™ עם IC "7 בצד" RF96/97/98 שנראה דומה ל- SX127x של Semtech. עם זאת לא ידוע אם מדובר רק במקור שני אסייתי של LoRa ™…

שלב 2: הטבות LoRa ™ להפיץ ספקטרום

מערכות SS (Spread Spectrum) אינן חדשות, אך התחכום שלהן גרם לכך שהן היו יקרות מדי עבור משתמשים רבים עד שהתפתחו גישות מיקרו אלקטרוניות מודרניות. מאחר וטכניקות ה- SS מציעות הפרעות משמעותיות וחסינות דוהה, אבטחה ושידורים "בלתי ניתנים לגילוי", הם מאריכים את תחום הצבא - אפילו עוד עד מלחמת העולם השנייה. בדוק את עבודתה המדהימה משנות ה -40 של שחקנית הפצצה הדי למאר! [5] =>

סביר להניח שאפנון ה- Chirp SS של LoRa, כמו גם ליהנות מיתרונות SS אחרים, עשוי להציע גם חסינות "תדר שינוי" של אפקט דופלר - אולי משמעותי ביישומי רדיו לווין LEO (Low Earth Orbital) הנעים במהירות. ראה [6] =>

אך כאן -על פני כדור הארץ -עיקר תשומת הלב נובעת מתביעות של Semtech (וקידום המכירות של 2014-2015 של רבים אחרים -כולל IBM ו- MicroChip!), שמכשירי LoRa ™ ספקטרום נמוך של UHF להנמיך טווחים בסדר גודל לפחות (x 10) על מודולי נתונים מסורתיים מסוג NBFM (Narrow Band FM) בתנאים והגדרות דומים.

נראה שהרבה מהגברת הטווח המדהימה הזו נובעת מהיכולת של LoRa לעבוד מתחת לרמת הרעש. הבסיס לכך עשוי להתייחס לכך שהרעש יהיה אקראי (ומכאן שמבטל את עצמו לאורך תקופה), בעוד שמזמין אות (עם מספר דגימות ובכך "בונה אותו"). עיינו בקונספט בתמונת הגלישה המצורפת!

למרות שמשדרי רמת mW מסוג "ריח של אלקטרונים שמנוניים" עשויים להיות נמוכים מאוד ולכן יתכן ויהיה אפשרי (והתקנות המונעות באמצעות סוללות עשויות להיות בעלות חיי מדף כמעט של שנים), אך החיסרון של LoRa ™ הוא שייתכן כי קשורים קשרים חלשים לטווח ארוך. עם קצבי נתונים נמוכים מאוד (<1 kbps). זה עשוי להיות מקרי למעקב מדי פעם ב- IoT (Internet of Things) ביישומים הכוללים טמפרטורות, קריאת מטרים, סטטוס ואבטחה וכו '.

שלב 3: SIGFOX - יריב IoT מבוסס רשת?

אולי היריבה האלחוטית הקרובה ביותר ל- LoWa ™ LPWA (Low Power Wide Area) של IoT היא החברה הצרפתית SIGFOX [7] =>

שלא כמו LoRa ™ הקניינית של Semtech, מכשירי SigFox הם מקור פתוח באופן נעים, אך הם דורשים רשת קישור מיוחדת. מכאן שהם הופכים להיות חסרי תועלת, כמו טלפונים סלולריים, כאשר הם מחוץ לכיסוי רשת SigFox - גורם מובהק במיוחד באזורים מרוחקים (או עבור המדינות הרבות שטרם הוגשו!). דמי שירות מתמשכים או התקדמות טכנית גואה עלולים להפוך לבעיה גם היא - שירות האינטרנט האלחוטי "Ricochet" בסוף שנות ה -90 של Metricom, שעולה בסוף שנות ה -90, עולה לראש [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28 אינטרנט…

מכשירי SigFox נבדלים מ- LoRa ™ בשימוש ב"ערוצי "רדיו 100Hz של UNB (פס צר במיוחד), עם אפנון BPSK (בינארי פאזה Shift Keying) במהירות 100bps. המשדרים דומים לסוללות 10-25 מגה-וואט, אך ברישיונות ללא 868-902 מגה-הרץ. תחנות בסיס על הגג, המתחברות לאינטרנט באמצעות סיבים וכו ', כוללות מקלטים -142dBm רגישים במיוחד. טווח של 10 קילומטרים עשוי להיגרם (מכאן שדומה ל- LoRa ™) - דווחו על קישורי נתונים ממטוסים מעופפים וספינות ימיות כאשר הם נמצאים ליד תחנות בסיס של SigFox.

אך מותרות רק 12 הודעות בתים, המוגבלות ל -6 הודעות בשעה. המידע מגיע תוך שניות ספורות, אך רשת SigFox אינה יכולה לתמוך בתקשורת בזמן אמת כמו הרשאות לכרטיסי אשראי, והמערכת מתאימה ביותר ל"קטעי מידע "המועברים מספר פעמים ביום. בדרך כלל אלה עשויים לכלול קריאת מד שירות מרחוק, ניטור זרימה ורמה, מעקב אחר נכסים, התראות חירום או מקומות חניה לרכב - האחרון הוא נכס אמיתי!

רשתות SigFox די פשוטות וניתן לפרוס אותן בשבריר מהעלות של מערכת סלולרית מסורתית. ספרד וצרפת כבר מכוסות ב- ~ 1000 תחנות בסיס (מול 15, 000 עבור שירות סלולרי רגיל), עם בלגיה, גרמניה, הולנד, בריטניה (דרך ארקיבה) ורוסיה בקרוב. ניסיונות מתנהלים גם בסן פרנסיסקו, אולם Sigfox אינה בונה ישירות את הרשתות הללו, אך מתקשרת עם חברות מקומיות לטיפול בפריסה פשוטה יחסית של תחנות בסיס ואנטנות על הגג.. ההשקה יכולה להיות מהירה וחסכונית- שותף הפריסה שלהם בספרד הוציא 5 מיליון דולר לפריסת רשת ברחבי הארץ תוך שבעה חודשים בלבד. לאחר מכן שותפים מקומיים אלה מוכרים את שירותי IoT, בתשלום של משתמשי קצה בסביבות 8 $ לשנה למכשיר.

קליטת גישת SigFox הייתה דרמטית, עם גיוס מימון בתחילת 2015 לגייס> 100 מיליון דולר. המתחרים האלחוטיים TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), שהצטרפו לאחרונה ל- SigFox, מעידים למעשה של Lora ™ עלולות להיות חולשות - ראה [9] =>

קשה היה לאתר ידיים על חקירות SigFox, אך ראו תובנות ברמה "הניתנות להוראה" [10] =>

יכול להיות ששתי הגישות מתקיימות בסופו של דבר, בדומה לרדיו דו כיווני (= LoRa ™) וטלפונים סלולריים (= SigFox) למכשירי רמה קולית. נכון לעכשיו (מאי 2015) ™ LoRa היא בהחלט הדרך לחקור אפשרויות אלחוטיות לטווח ארוך ב- IoT- המשך לקרוא!

שלב 4: מודולי LoRa ™ סיניים -1

למרות המצאה של האיחוד האירופי, מנועי Semtech SX127x LoRa ™ נלקחו בשקיקה רבה על ידי יצרנים סינים. יכולתה של לורה להכות מבנים חסימים בערים באסיה הצפופות ללא ספק הייתה מושכת.

יצרני מגה-העיר סין שנזן (ליד הונג קונג) התלהבו במיוחד, עם הצעות שציינו מ"יצרנים "כמו Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech & GBan. אף על פי שהשימושים בממשק שלהם שונים במקצת, שני המודולים "המנועדים למיקרו" של שבבים מ- Dorji, Appcon, VoRice ו- NiceRFseem תוכננו כמעט בתג.

לכן מומלץ לבצע חיפושים נרחבים לאנשים שאחרי רכישה בכמות גדולה, דוגמאות, משלוח חינם, תובנות טכניות צלולות יותר, גישה טובה יותר לתכונות/סיכות SX127x, שליטה קלה יותר, משקל קל יותר, אריזה מחוספסת (סגנון YTech's E32-TTL-100) וכו '. כמו EBay, Alibaba או Aliexpress [11] =>

שלב 5: מודולי LoRa ™ סיניים - 2

היו ערים לכך שמודולי שבב בודד זול יותר ($ 10) שולטים ב- SX1278 באמצעות SPI מייגע (SPI) ממשק היקפי סידורי. למרות שהם גדולים יותר ויקרים יותר (20 $), שני מודולי LoRa ™ שבבים משתמשים ב- MCU שני (מיקרו -בקר) על ההצמדה SX1278, ובדרך כלל הרבה יותר קל להגדיר אותם ולעבוד איתם תוך כדי תנועה. רובם מציעים טיפול נתונים שקוף בתקן בתעשייה TTL (טרנזיסטור טרנזיסטור לוגיקה) באמצעות סיכות RXD & TXD פשוטות. נוריות זעירות אדומות וכחולות מותקנות בדרך כלל על גבי מודולי TTL - שימושי לתובנות TX/RX.

הערה: הצעות 8 פינים עשויות להשתמש במרווח סיכות של 2 מ"מ ולא בסטנדרטי 2.54 מ"מ (1/10 אינץ '), מה שעלול להגביל את הערכת לוח הלחם ללא הלחמה.

למרות שהכפלת המחיר הקרובה של מכשירי TTL LoRa ™ עשויה להיות מרתיעה, כתמי עור יכלו לשקול לוחות זולים יותר (הן לרכישה והן לשלוח) ללא שקע SMA ותאמת "ברווז גומי" תואמת. זה לא יהיה מקצועי כמובן, אבל שוט פשוט (בערך 165 מ"מ) שוט יכול להיעשות בקלות מחוט גרוטאות. זה עשוי אפילו לבצע את האנטנה "ברווז גומי" מדי-במיוחד אם מוגבה!

באופן כללי (ו -אנחה ככל הנראה מושפעת במהירות מההיצע ההולך וגדל), בזמן הכתיבה (אמצע אפריל 2015) DR4128MHz DRF1278DM של Dorji נראה הדרך הקלה ביותר להתחיל עם LoRa ™. אולם גישה מוגבלת של pinout של מודול זה, שיפורי רמת HEX וצורך במתח אספקה גבוה יותר (3.4 -5.5V) עשויים להוות מגבלה.

שלב 6: Dorji DRF1278DM

היצרנית הסינית שנזן דורג'י מוכרת את מודולי DRF1278DM אלה המצויים במיקרו תמורת 20 $ לכל אחד מ- Tindie [12] =>

7 הסיכות נמצאות במרחק של 2.54 מ"מ (= 1/10 אינץ ') הידידותי ללוח הלחם. יש צורך בהספק בין 3.4 - 5.5V. אולם האלקטרוניקה של המודול עובדת במתח נמוך יותר - יש ווסת מתח על הסיפון 3.2V. הצורך באספקה גבוהה יותר מציקה בעידן "3V" של ימינו, למרות שזה מתאים ל- 5V USB (או אפילו 3 x AA 1.5V תאים), זה מונע שימוש בתאי מטבע 3V Li וכו 'אולי ניתן לעקוף את הרגולטור?

שלב 7: מתאם USB DAC02

ניתן להשתמש במתאם USB - TTL זול (כאן DAC02 של דורג'י) לתצורת מודולים באמצעות תוכנת מחשב "RF Tools". אולם המודולים אינם נתמכים באופן מכני למדי כאשר הם מוכנסים, ושימוש חוזר עלול להדגיש את הסיכות …

מתאמים דומים יש בשפע במחירים נמוכים מאוד, אך לפני השימוש זה הכרחי קודם כל כדי להבטיח שתפקודי הפינים במתאם תואמים את אלה שבמודול האלחוטי! אם לא (עם החלפות VCC/GND נפוצות) ייתכן שיהיה צורך להשתמש בגישות עופרת מעופפות. למרות שזה קצת מייגע אלה יכולים להיות גם תכליליים יותר בהתאם להתאמה. של מודולים אחרים (עיין בהתקנת משדר HC-12) ואפילו תצוגת תכנית מסוף ישירה במחשב.

שלב 8: כלי תצורת USB + תובנות SF, BW ו- CR

להלן מסכים אופייניים ל- USB ידידותי למשתמש המגדיר "כלי RF". מודולי דורג'י עבדו מחוץ לקופסה, אך לפחות יש לשנות את הגדרות התדר וההספק בהתאם לתקנות המקומיות. מדינות רבות מגבילות את עוצמת המשדר של 433 מגה -הרץ ל- 25 mW (~ 14 dBm) או אפילו 10mW (10dBm) - אלה הגדרות הספק של Dorji 5 & 3 בהתאמה.

פס ISM ללא רישיון, המכסה פרוסה של ~ 1.7 מגהרץ בין 433.050 - 434.790 מגהרץ, אינו מאפשר שידור גם על 433.000 מגהרץ בדיוק!

נראה כי טיפול שקוף בנתונים מתרחש, כלומר כל הנתונים הסדרתיים מוזנים בסופו של דבר באופן שיניים לאחר שידור "בשידור". עם זאת, מאגר 256 הבייטים השמועים נראה יותר כמו 176 בתים (תקרת CRC?), חלק מההגדרות בכלי Dorji היו קשות לפרשנות, ולא תמיד הוכח כי שינויים "כתובים" התקבלו …

הורד את כלי התצורה DRF_Tool_DRF1278D.rar של Dorji (מופיע בעמודה "משאבים" תחת RHS התחתונה) באמצעות => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.html בדוק תובנות מגוונות (במיוחד עמ '9 -10) זה שימוש ומתאמי USB וכו '=>

הסבר על מונחי ספקטרום התפשטות LoRa ™: (N. B. קצב הנתונים מתייחס ל- BW & SF)

BW (רוחב פס ב- kHz): למרות שרק 10 של kHz BW עשויים לערער, חשוב להעריך שקריסטלים זולים של 32 מגהרץ המשמשים הרבה מודולי LoRa ™ (Dorji & HOPERF וכו ') עשויים שלא להתאים בדיוק לתדירות. סחיפות והזדקנות הקשורות לטמפרטורה עשויות להתעורר גם כן. בחירה של רוחבי פס צרים יותר עשויה, אם כן, למנוע סנכרון מודולים, אלא אם כן ישתמשו בצבוט גביש מייגע וויסות תרמי. למרות שיצרני מודולי LoRa ™ סיניים כמו דורג'י ממליצים על BW מינימום של 125 קילוהרץ, ברוב המטרות BW קטן יותר של 62.5 קילוהרץ אמור להיות תקין למדי. עיין בעמודת טבלה מוצלת המוצגת בשלב 10.

SF ("שבבי" גורם ההפצה בתור יומן בסיס 2): במערכות SS כל ביט ברצף הבינארי הפסאודו אקראי ידוע בשם "שבב". עלייה מ -7 (2^7 = 128 פעימות שבב לכל סמל) עד לגבול 12 משפרת את הרגישות ב -3 dB בכל שלב, אך כ. מחצית את קצב הנתונים. למרות שמכאן ש SF של 11 (2^11 = 2048) הוא 12dB רגיש יותר מאשר SF7, קצב הנתונים יורד (ב 62.5 קילוהרץ BW) מ ~ 2700 bps ל 268 bps בלבד. גם משדרי קצב נתונים איטיים נשארים לאורך זמן רב יותר ולכן הם עשויים לצרוך יותר אנרגיה בסך הכל מאשר משדרים ששולחים נתונים מהירים יותר.

עם זאת, קצבי נתונים נמוכים מאוד עשויים להיות נסבלים למעקב מדי פעם ב- IoT (Internet of Things) כמובן (וריקון אנרגיית הסוללה המוגברת ליד מקרי), בעוד שהגברת טווח x 4 יכולה להיות כדאית ביותר!

CR (שיעור קידוד שגיאות): בדיקות ראשונות בבריטניה השתמשו ב- CR של 4/5. (זה מציין שכל 4 סיביות שימושיות מקודדות על ידי 5 סיביות שידור). הגדלת ה- CR ל- 4/8 מאריכה את זמן השידור ב- ~ 27%, אך משפרת את הקליטה ב -1 עד 1.5dBm, מהווה שיפור פוטנציאלי בטווח של כ -12 עד 18%. שיפור זה של CR כנראה לא ייתן רווח טווח מועיל כמו הגדלת ה- SF.

רוב הניסויים ב- NZ היו ב 434.000 MHz, 2400 bps נתונים סידוריים, SF7, 62.5 kHz BW ו- CR 4/5.

שלב 9: תצורה ישירה של DRF1278DM

ניתן להגדיר את DRF1278DM גם מתוך מיקרו-בקר חיצוני- אפילו PICAXE-08 צנוע של 8 פינים. למרות שמעורבים בו קידוד HEX של בסיס 16, זה מאפשר התאמה על הסיפון/על הטוס במקום הסרה מתמדת של מודול ותצורת מתאם USB. עיין בפרטים המלאים עמ '7-8 בדורג'י. pdf. [13] =>

למרות שהוא מציע תכונות שינה מגוונות, ניתן לקבל תובנות שיפור ברמת HEX גם באמצעות דפי הנתונים של APC-340 של Appcon (כמעט במראה דומה) [14] =>

תודה לעמיתו של קיווי אנדרו "ברייטספארק" HORNBLOW בזאת קטע קוד PICAXE-08M2 כדי לווסת את כוח DRF1278DM TX לרמפה של מדרגות שידור. (לקבלת תובנות טווח/הספק קלות יותר אלה יכולים להיות קשורים בקלות גם לצלילים שנוצרו בסוף PICAXE של המקלט). עם זאת שים לב שרמות TX 6 ו -7 חורגות מהקצבה NZ/אוסטרליה של 25mW (~ 14dBm או הגדרה 5). התובנות של אנדרו עלו מניטור/העתקה והדבקה של הנתונים הטוריים הקסיים הגולמיים של terminal.exe (כלי הנדסי מעולה [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) בעת צפייה בסדרה פטפטת נתונים למודולים וממנה כאשר רמת הספק RF משתנה.

שלב רמת הכוח של דורג'י = בייט רביעי מקצה ה- RH ($ 01, $ 02 וכו ') בתוספת בייט ה- CS הבא (CheckSum $ AB, $ AC וכו') פשוט צריך להתבטל. דוגמאות למשפטי קוד PICAXE לשינוי רמת ההספק תוך כדי תנועה הם כדלקמן:

חכה 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)

חכה 2

שלב 10: הערכות ביצועים ותוצאות

מודולי נתונים מבוססי RFM98 המבוססים על PICAXE 28X2 מונעים על ידי HOPERF 434 MHz, Semtech LoRa ™, שימשו בניסויים שנערכו על פני קישור של 750 מ 'בסביבה עירונית טיפוסית בבריטניה. אנטנת המשדר הייתה מורמת ~ 2½ מ 'על תורן נמוך, כאשר המקלט על מוט קצר ~ 1½ מ' - שניהם מעל פני הקרקע. עם טווח סביבות עירוני צפוף באורך 750 מ 'ב- 10mW TX בבריטניה (באמצעות 500kHz BW ובכך נותן ~ 22kbps), אז ב 10.4kHz BW (או 455 bps) כ -6 ק מ נראים ריאליים עם הספק תת mW!

בדיקות שדה המאשרות (עם הגדרות SF7 ורק BW 62.5 קילוהרץ) בוצעו בוולינגטון (NZ) עם 3 x סוללות AA המופעלות על ידי PICAXE-08M מודולי Dorji DRF1278DM ואנטנה דומה, אך ב "שלפוחיות צבע" של Aus/NZ גבוהות יותר 25mW (14dBm) כוח TX. קישורי אותות בפרברים, שאולי נעזרו בסביבה פתוחה יותר ובנייני עץ, נעשו בעקביות לאורך 3 - 10 ק"מ. (מכיוון שהרווח של 6dB מכפיל את טווח ה- LoS, אז הספק הנוסף של 4dB ~ x 1½. ומכאן שהטווחים עשויים להשתפר ביחס לאלו המשתמעים בבריטניה פי 1 וחצי פעמים).

שלב 11: פריסת לוח הלחם

פריסה עם לוח (שימשה בעבר למודולי GFSK "7020" של דורג'י) מתאימה להחלפה פשוטה למכשיר LoRa. אפנון GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) נחשב בעבר לגישה הטובה ביותר של 433 מגה -הרץ, ולכן היה מועיל להשוות את תוצאות ההצעות "7020" עם המודולים החדשים של LoRa.

שלב 12: PICAXE סכמטי

שני ה- RX ו- TX משתמשים בפריסה כמעט זהה, אם כי הקוד שלהם שונה במקצת. אף על פי שהוא מושך ומשיג באופן טבעי עם PICAXE, לא נעשה בשלב זה ניסיון להיכנס למצבי שינה חוסכים באנרגיה. השיווי הנוכחי מ -3 סוללות xAA היה ~ 15mA, פועם ל ~ 50mA בעת השידור.

שלב 13: קוד משדר PICAXE

מטבע הדברים ניתן לשפר ולשנות את הקוד הזה בהרחבה, אולי עם תיקון עיכובים והקדמות. כרגע זה בעצם רק לירוק מספר 0-100 המתקדם. מכיוון שהניסוי נועד אך ורק לאמת טענות טווח מהימנות, לא נעשה שום ניסיון (עם משדר או מקלט) לאפשר מצבי חיסכון בחשמל.

שלב 14: קוד ותצוגה של מקלט PICAXE

להלן קוד המקלט PICAXE המשויך, עם ערכים מספריים המוצגים באמצעות מסוף ה- F8 המובנה של העורך. היופי בספירה פשוטה הוא שניתן לסרוק מהרצפים במהירות ויזואלית ולחסר ערכים או ביצות.

שלב 15: עזרי כוונון RF RF ידידותי למשתמש?

מכיוון שההגדרות של מודול LoRa ™ עשויות להיות קשות להבנה ולאימות, נמצא כי ניתן להשתמש במודולי מקלט ASK 433 מגהרץ בזול (ופס רחב יחסית) ככלי עזר פשוטים.

שקע NZ/Aus Jaycar מציע מודול ZW3102 שניתן בקלות לשכנע אותו ל"מטלות ריחוף "שיתאימו לניטור אותות קולים. כאשר קרוב (<5 מטר) לשידורי LoRa ™ האות היוצא יישמע בקלות כ"שריטות ", בעוד בהירות הנורית המצורפת מתייחסת ל- RSSI (אינדיקציה לחוזק אות מתקבל).

מודול דומה (וזול יותר) מתוצרת דורג'י מופיע ב- Instructable [16] =>

שלב 16: בדיקות שדה- וולינגטון, ניו זילנד

מערך חוף זה מציג את הבדיקות הקודמות עם מודולי GFSK "7020" של דורג'י (Gaussian Shift Shift Keying). הטווחים הגיעו אז למקסימום של 1 ק"מ בתנאים כאלה, ובמקרה הטוב היו ~ 300 מ 'דרך צמחייה קלה והיישובים מבניינים ממוסגרים מעץ. קישורי קרוס -נמל נמצאו אפשריים רק כאשר המשדר הוגבה באופן משמעותי כ -100 מטרים למעלה בנקודת תצפית על קן נשר על צלע הר מאחור.

לעומת זאת, מודולי הלורה של דורג'י באותו הספק של 25mW "הציפו" את הפרבר, עם שידורים גבוהים (~ 2.4 מ ') בזרועות שזוהו באופן אמין עד ~ 3 ק"מ מקרוב, 6 ק"מ ב"נקודות מתוקות ", ואפילו 10 ק"מ LOS על פני הנמל. הקליטה נפסקה רק במפרצים מאחורי היבשות הסלעיות (נראים ברקע). הגדרות LoRa היו, BW 62.5kHz, SR 7, CR 4/5 ו- 25mW (14dBm) TX לאנטנה אנכית אנכי דו -כיוונית.

שלב 17: מבחן LoRa מול FSK בבריטניה - מבחן LoS (קו הראייה) של 40 ק"מ

הודות לסטוארט רובינסון (Cardiff GW7HPW) המבוסס על קרדיף, בדיקות השוואה FSK (Shift Frequency shift) לעומת LoRa ™ נערכו על פני 40 קילומטרים גבוהים ברחבי ערוץ בריסטול בבריטניה. עיין בתמונה.

האזור היסטורי למדי אלחוטי, שכן בשנת 1897 ביצע מרקוני את בדיקות ה"טווח הארוך "הראשון שלו (6 - 9 ק"מ באמצעות משדרי ניצוץ חשובים!) בקרבת מקום [17] =>

התוצאות של סטיוארט מדברות בעד עצמן - קישורי נתונים של LoRa ™ היו אפשריים להפליא בשנת 2014 בחלק קטן מהכוח הדרוש למודולי ה- RFM22BFSK שלו המכובדים בעבר!

למעשה RFM22B נשלט על ידי PICAXE-40X2 עדיין ממשיך להסתובב בשווי של 50 דולר לשוק, עם אותות קרקע חלשים הניתנים לזיהוי כשהם עוברים ב- LEO (Low Earth Orbital) 100 ק"מ של קילומטרים מעל. (מודולי LoRa ™ לא היו זמינים בזמן ההשקה של 2013) [18] =>)

שלב 18: בדיקות אזור אחרות

קישורים מוצלחים נעשו על פני 22 ק"מ LoS (קו הראייה) בספרד ומספר ק"מ בהונגריה העירונית.

בדוק את המבצע של ליבליום המציג את היתרונות של הטכנולוגיה ~ 900MHz [19] =>

שלב 19: מקלט LoRa וקישורים

ניסויים בבריטניה מסוג HAB (High Altitude Ballooning) נתנו כיסוי LoRa ™ דו כיווני עד 240 ק"מ. הורדת קצב הנתונים מ- 1000bps ל -100bps אמורה לאפשר כיסוי עד לאופק הרדיו, שאולי הוא 600 ק"מ בגובה האופייני של 6000-8000 מ 'של הבלונים האלה. ניתן לבצע מעקב אחר בלונים באמצעות ה- GPS על הסיפון - בדוק את התיעוד המקיף של HAB & LoRa בכתובת [20] =>

מקלט LoRa עבור עבודות לוויין HAB ועתידי LEO בעתיד נמצא בפיתוח - פרטים בהמשך.

סיכום: LoRa מתגבשת כטכנולוגיה משבשת, במיוחד עבור יישומי רשת אלחוטית מתפתחים - והרבה מאוד - IoT (Internet of Things). הישאר מעודכן באמצעות אתר LoRa Alliance [21] =>

כתב ויתור והערכה: חשבון זה מיועד במהותו כראש חקירה/היד על חקירה וריכוז של מה שנראה- משחק שמשנה את טכנולוגיית הנתונים האלחוטית של UHF. למרות שקיבלתי דוגמאות חינם (!), אין לי קשרים מסחריים עם אף אחד מיצרני ™ LoRa שהוזכרו. אל תהסס "להעתיק שמאלה" חומר זה - במיוחד לשימוש חינוכי - אך אשראי האתר כמובן מוערך.

הערה: חלק מהתמונות מקורן ברשת, אשר להן (אם לא מצוין) האשראי המוערך בזאת.

סטן. SWAN => [email protected] וולינגטון, ניו זילנד. (ZL2APS -מאז 1967).

קישורים: (נכון ל -15 במאי 2015)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]