Intelligent gatubelysning med LoRa: 5 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:44

En stads gatubelysning ger säkrare trafikförhållanden, säkrare fotgängarmiljö och kan representera en stor förbättring av stadens arkitektoniska turistiska och kommersiella produktion.

Detta projekt syftar till att utveckla en prototyp av smart gatubelysning som ger hantering av lampnivåer och feedback om användarens prestanda.

Denna prototyp fungerar på Master-slave-konfiguration, där varje gatubelysning fungerar som slav, och LoRa Gateway fungerar som master. Eftersom Lora gateway har längre räckvidd jämfört med andra kommunikationstjänster som wifi, Bluetooth, NFC osv. Även om GSM har längre räckvidd innehåller den prenumerationsavgifter som inte finns där finns LoRa (gratis) och även LoRa förbrukar mycket mindre ström Under operationen. Master är ansluten till internet så att användaren kan fjärrövervaka gatubelysning. Så stort antal gatubelysning kan anslutas och styras från Master gateway.

Steg 1: KOMPONENTER BEHÖVS

• Litium jon batteri
• LED -lampa och LED -drivrutin
• Ultraljudssensor
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• SX 1728 Lora -mottagare

Steg 2: Beskrivning av komponenter

Nodemcu:

ESP8266, integrerar GPIO, PWM, I2C, SPI och ADC allt i ett kort. Denna mikrokontroller har inbyggd WiFi med sig, vilket hjälper oss att ansluta vårt projekt till internet. Alla GPIO -stiften på Nodemcu kan användas som PWM -stift, utöver det har den också en analog stift.

LED -drivrutiner:

AN30888A och AN30888B är DC-DC-styrenheter som är idealiska för att driva lysdioder med hög luminans för LED-belysning. De är utrustade med två ljusjusteringslägen (PWM-kontroll och referensspänningskontroll) och kan göras kompatibla med boost-, buck- eller buck-boost-spänning genom att ändra de externa komponenterna

LORA -modul:

LoRa (långdistansradio) -modulen tar dina IoT-projekt avståndet med kommunikation över ett långsiktigt spritt spektrum. Denna form av trådlös kommunikation resulterar i en större bandbredd, ökat interferensmotstånd, minimerar strömförbrukningen och ökar säkerheten.

Denna modul använder SX1278 IC och fungerar på en 433MHz frekvens. Frekvenshoppning-som ger dig den där söta balansen mellan kvalitetssignalöverföring-kommer att täcka ett intervall på 420-450MHz. Denna trådlösa trådlösa funktion är förpackad i ett litet (17 x 16 mm) paket och levereras via en fjäderantenn.

Med LoRa Ra-01 behöver du inte kompromissa med balansen mellan räckvidd, interferensimmunitet eller energiförbrukning. Tekniken bakom denna IC innebär att den är perfekt för de projekt som kräver räckvidd och styrka.

Funktioner:

• LoRaTM spridningsspektrumkommunikation
• Halv duplex SPI-kommunikation
• Programmerbar bithastighet kan nå upp till 300 kbps
• 127dB RSSI -vågområde.

Specifikationer:

• Trådlös standard: 433MHz
• Frekvensområde: 420 - 450MHz
• Port: SPI/GPIO
• Driftspänning: 1,8 - 3,7V, standard 3,3V
• Arbetsström, mottag: mindre än 10,8mA (LnaBoost stängd, band 1)
• Överföring: mindre än 120mA (+20dBm),
• Sömnmodell: 0,2 uA

Steg 3: Schema över Master och Slave

Ge anslutningarna enligt schematisk.

Master kommer att fungera som en gateway och ansluten till internet. Varje slav är ansluten till enskilda gatubelysning och styr ljusets ljusstyrka.

SX1728 och ultraljudssensor är ansluten till Arduino uno enligt schemat. Trig pin och Echo pin är ansluten till digitala pins på Arduino UNO. SX1728 LoRa -modulen är ansluten till Arduino via SPI -kommunikation.

SX1728 fungerar i 433Mhz. varje land har respektive bandbredd för LoRa. I Indien gratisband i 866-868 MHz. För prototypmodellen används 433MHz -modulen här.

Steg 4: Drift

När ett hinder korsar gatubelysningen (SLAVE), kommer ultraljudssensorn att upptäcka hindret och öka ljusstyrkan för just det gatuljuset. Och detta skickar också meddelanden till kommande gatubelysning som RF -paket. Således kommer kedjan av gatubelysning att öka dess ljusstyrka stadigt. Då återgår det till normalt läge. Varje gatljus kan dessutom styras individuellt från befälhavaren genom att skicka meddelanden till den specifika slaven.

Jag har använt 3,2 V litiumjonbatteri och LED-drivrutin i boost-läge för att ge LED den nödvändiga spänningen

Slave här kommer att fungera i tre lägen, som kan konfigureras i programvaran

• Läge "1" Full ljusstyrka alltid (regniga dagar och nöddagar)
• Läge "2" Alternativ ljusstyrka (kvällstid - svagt ljus)
• Läge "3" Full kontroll med ultraljud (midnatt och låg användningstid)

Mästaren kommer att sända meddelandet med en viss adress. Slaven med motsvarande adress kommer bara att acceptera meddelandet och agera därefter.

För ljusstyrkekontroll av LED kan LED -drivrutin användas som AN30888A/B. Jag har skaffat en sådan från en gammal nödlampa och omvandlat den.

Steg 5: Koder

Här presenterar jag koder som används för Master och Slave, datablad för LED -drivrutinen jag har använt.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - här kan du ladda ner biblioteket för LoRa.