Llum de carrer intel·ligent amb LoRa: 5 passos

2025 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2025-01-23 14:38

Els llums públics d’una ciutat proporcionen condicions de trànsit més segures, un entorn per a vianants més segur i poden representar una gran millora de la producció turística i comercial arquitectònica de la ciutat.

Aquest projecte té com a objectiu el desenvolupament d’un prototip de llum de carrer intel·ligent que proporcioni a l’usuari la gestió del nivell de làmpada i la retroalimentació sobre el rendiment.

Aquest prototip funciona amb la configuració Mestre-esclau, on cada fanal actua com a esclau i LoRa Gateway fa de mestre. Com que la passarel·la Lora té un abast més llarg en comparació amb altres serveis de comunicació com wifi, Bluetooth, NFC, etc. Tot i que el GSM té un abast més llarg, inclou tarifes de subscripció que no existeixen. durant l'operació. Mestre està connectat a Internet perquè l'usuari pugui controlar remotament els llums públics. Així, es pot connectar i controlar un gran nombre de llums públics des de la passarel·la principal.

Pas 1: COMPONENTS NECESSARIS

• Bateria d’ions de liti
• Llum LED i controlador LED
• Sensor d'ultrasons
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Transceptor Lora SX 1728

Pas 2: Descripció dels components

Nodemcu:

ESP8266, integra GPIO, PWM, I2C, SPI i ADC tot en una sola placa. Aquest microcontrolador té WiFi integrat, cosa que ens ajuda a connectar el nostre projecte a Internet. Tots els pins GPIO de Nodemcu es poden utilitzar com a pins PWM, a més d’això, també té 1 pin analògic.

Controladors LED:

AN30888A i AN30888B són controladors DC-DC ideals per conduir LEDs d’alta luminància per a la il·luminació LED. Estan equipats amb 2 modes d’ajust de la il·luminació (control PWM i control de tensió de referència) i es poden fer compatibles amb la tensió boost, buck o buck-boost canviant els components externs.

Mòdul LORA:

El mòdul LoRa (ràdio de llarg abast) portarà els vostres projectes IoT a distància amb la comunicació en un espectre de distribució de llarg abast. Aquesta forma de comunicació sense fils produeix un ample de banda més gran, augmentant la resistència a les interferències, minimitzant el consum de corrent i augmentant la seguretat.

Aquest mòdul utilitza IC SX1278 i funciona amb una freqüència de 433 MHz. El salt de freqüència, que us proporciona un equilibri dolç de transmissió de senyal de qualitat, abastarà un rang de 420-450 MHz. Aquesta capacitat sense fils de llarg abast s'empaqueta en un paquet petit (17 x 16 mm) i es lliura a través d'una antena de moll.

Amb el LoRa Ra-01 no haureu de comprometre’s en l’equilibri d’abast, immunitat a la interferència ni consum d’energia. La tecnologia darrere d’aquest CI significa que és perfecta per a aquells projectes que requereixen autonomia i força.

Característiques:

• Comunicació d’espectre ampli LoRaTM
• Comunicació SPI semidúplex
• La velocitat de bits programable pot arribar a 300 kbps
• Gamma d'ones RSSI de 127dB.

Especificacions:

• Estàndard sense fils: 433 MHz
• Rang de freqüència: 420 - 450 MHz
• Port: SPI / GPIO
• Voltatge de funcionament: 1,8 - 3,7 V, per defecte 3,3 V.
• Corrent de treball, recepció: menys de 10,8 mA (LnaBoost tancat, banda 1)
• Transmetre: menys de 120 mA (+ 20 dBm),
• Model de son: 0,2uA

Pas 3: Esquema de Mestre i Esclau

Doneu les connexions segons l’esquema.

El mestre actuarà com a porta d’entrada i connectat a Internet. Cada esclau està connectat a llums de carrer individuals i controla la brillantor de la llum.

El sensor SX1728 i ultrasònic està connectat a l'Arduino uno segons l'esquema. El pin Trig i el pin Echo estan connectats a pins digitals d'Arduino UNO. El mòdul SX1728 LoRa està connectat a Arduino mitjançant comunicació SPI.

SX1728 actua a 433Mhz. cada país té una amplada de banda respectiva per a LoRa. A l'Índia banda lliure a 866-868 MHz. Per al model de prototip, aquí s’utilitza el mòdul de 433 MHz.

Pas 4: operació

Quan un obstacle creua el fanal (ESCLAU), el sensor d’ultrasons detectarà l’obstacle i augmenta la brillantor d’aquest fanal concret. I això també envia missatges als pròxims llums públics com a paquets de RF. Així, la cadena de llums de carrer augmentarà la seva brillantor de manera constant. Després tornarà al mode normal. A més, cada fanal es pot controlar individualment des del mestre enviant missatges a l'esclau en particular.

He utilitzat bateria de ions de liti de 3,2 V i controlador LED en mode boost per proporcionar al LED la tensió necessària

Slave aquí funcionarà en 3 modes, que es poden configurar al programari

• Mode "1" Lluminositat sempre (dies de pluja i dies d'emergència)
• Mode "2" Lluminositat alternativa (hores del vespre - temps de poca llum)
• Mode "3" Control complet amb ultrasons (mitjanit i temps d'ús baixos)

El mestre emetrà el missatge amb una adreça particular. L'esclau amb l'adreça corresponent només acceptarà el missatge i actuarà en conseqüència.

Per al control de la brillantor del LED, es pot utilitzar un controlador LED, com ara AN30888A / B. N’he obtingut un de l’antiga làmpada d’emergència i l’he realitzat enginyeria inversa.

Pas 5: codis

Aquí presento els codis utilitzats per al Màster i l’esclau, full de dades del controlador de LED que he utilitzat.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa: aquí podeu descarregar la biblioteca de LoRa.