ESP32 LoRa: Du kan nå upp till 6,5 km !: 8 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

6,5 km! Detta var resultatet av ett överföringstest jag utförde med ESP32 OLED TTGO LoRa32, och idag ska jag diskutera detta vidare med dig. Eftersom modellen jag använde ursprungligen hade en antenn som jag anser vara dålig valde jag att använda en annan antennmodell med en förstärkning på 5 dB i testet. Så, förutom att prata om omfattningen vi hade med vårt test, kommer vi att diskutera orsakerna till signalförlust. Vi kommer också att kvalitativt utvärdera miljöpåverkan (terräng, hinder och andra) när vi får denna signal.

Steg 1: Resurser som används

• 2 moduler ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 UHF 5/8 vågantenner 900MHz - AP3900

• 2 x 5V bärbara nätaggregat

(Batteri med justerbar spänningsregulator)

Ett antenndatablad visas via länken:

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

Den här andra länken är för dem som frågade mig om förslag på var man kan köpa antenner:

Antenner

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

Antennfäste:

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

***** "Observera, vi bytte fabrikskontakt för en manlig SMA för att ansluta till gris-svansen"

Steg 2: Antenner

I dessa bilder visar jag antennens datablad och dess prestandediagram.

• Vi använder också två UHF 5/8 mobila 900MHz vågantenner

• En av antennerna placerades på biltaket och den andra på sändaren

Steg 3: Reach Test

I vårt första test uppnådde vi ett signalområde på 6,5 km. Vi satte en av antennerna ovanpå en byggnad, vid punkt C, och vi gick 6,5 km i ett stadsområde som stadigt blev landsbygd. Jag påpekar att i mitten av resan, vid olika tidpunkter, förlorade vi signalen.

Varför sker detta? Eftersom vi har topologiska influenser, som är egenskaperna hos rymden som reste i förhållande till geografiska förändringar. Ett exempel: om vi har en kulle mitt på vägen, kommer den inte att korsas av vår signal, och vi kommer att ha en misslyckad signal.

Jag påminner dig om att detta är annorlunda än när du använder en LoRa i en radie av 400 meter, eftersom din räckvidd är ganska hög i detta utrymme, med möjlighet att korsa väggar, till exempel. När detta avstånd ökar kan hinder orsaka störningar.

Steg 4: Andra experimentet

Vi gjorde ett andra test, och den här gången, istället för att lämna en antenn ovanpå en byggnad, var den på marknivå ovanför en grind. Jag satte den andra antennen i bilen och började köra. Resultatet blev en räckvidd på 4,7 km. Både det här avståndet och det första vi registrerade (6,5 km) överskred intervallet uttryckt av Heltec (beräknat på 3,6 km). Det är viktigt att komma ihåg att vi bara använde de två TTGO: erna som drivs av batterier via spänningsregulatorer.

Steg 5: Länkkostnad i DB

Kostnaden för länken är ett mycket intressant koncept. Det låter dig visualisera hur energi kommer att gå förlorad under överföringen, och där exakt korrigerande åtgärder måste prioriteras för att förbättra länken.

Tanken är att mäta hur stor del av signalen som ska skickas till mottagaren, med beaktande av vinsterna och förlusterna för signalen i processen, eller:

Mottagen effekt (dB) = överförd effekt (dB) + förstärkning (dB) - förlust (dB)

För en enkel radiolänk kan vi identifiera 7 viktiga delar för att bestämma den mottagna effekten:

1 - Sändarens effekt (+) T

2 - Förlusten av överföringsledningen till antennen (-) L1

3 - Antennförstärkningen (+) A1

4 - Förluster vid vågutbredning (-) P

5 - Förluster på grund av andra faktorer (-) D

6 - Förstärkningen för den mottagande antennen (+) A2

7 - Förluster i överföringsledningen till mottagaren (-) L2

Mottagen effekt = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Genom att behålla värdena i dBm och dBi kan tomterna summeras och subtraheras direkt. För att göra dessa beräkningar kan du hitta onlinekalkylatorer som hjälper dig att ange värdena i uttrycket.

Dessutom har vissa referenser om dämpning av vissa kommersiella kablar. Detta möjliggör enklare beräkning.

Du kan hitta en miniräknare så här på:

Steg 6: Påverkan av hinder

Förutom att vidta lämpliga försiktighetsåtgärder för att undvika förluster i sändarens och mottagarens kretsar, är en annan faktor som inte bör ignoreras Clear Vision Line mellan sändaren och mottagaren.

Även med optimeringen av förhållandet mellan vinst och förlust kan hinder som byggnader, tak, träd, kullar och strukturer bland annat avbryta signalen.

Även om beräkningen tar hänsyn till vågens utbredning, förutsätter den en direktöverföring utan hinder.

Steg 7: Ytterligare test

Detta test nedan, som nådde 800 meter, utfördes med att hålla sändaren och antennen i ett litet torn, markerat på kartan märkt "Sändare". Med hjälp av en mottagare kördes rutten (i lila). De markerade punkterna indikerar punkter med bra mottagning.

Vi kontrollerade punkterna med hjälp av en topologisk karta över regionen och i själva verket är höjderna ungefärliga. Data visas i bilden nedan och kan nås på denna webbplats:

Som visas på bilden nedan finns det en dal med praktiskt taget inga hinder i regionen mellan de två punkterna.

Steg 8: Slutsats

Dessa tester gav mig mer förtroende för LoRa, eftersom jag var mycket nöjd med de uppnådda resultaten. Jag påpekar dock att det finns andra antenner som kan ge oss ännu mer kraft att nå. Det betyder att vi har nya utmaningar för nästa video.