ESP32 LoRa: podeu arribar fins a 6,5 km !: 8 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:15

6,5 km! Aquest va ser el resultat d’una prova de transmissió que vaig realitzar amb ESP32 OLED TTGO LoRa32 i avui en parlaré més amb vosaltres. Com que el model que vaig utilitzar originalment tenia una antena que considero dolenta, vaig optar per utilitzar un altre model d’antena amb un guany de 5 dB a la prova. Així, a més de parlar de l’abast que teníem amb la nostra prova, analitzarem les causes de la pèrdua de potència del senyal. També avaluarem qualitativament les influències ambientals (terreny, obstacles i altres) en rebre aquest senyal.

Pas 1: recursos utilitzats

• 2 mòduls ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 antenes d’ona 5/8 UHF 900 MHz - AP3900

• 2 fonts d'alimentació portàtils de 5V

(Bateria amb regulador de voltatge ajustable)

Es mostra un full de dades de l’antena a través de l’enllaç:

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

Aquest segon enllaç és per a aquells que em van demanar suggeriments sobre on comprar antenes:

Antenes

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

Muntatge d'antena:

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

***** "Atenció, hem canviat el connector de fàbrica per un SMA mascle per connectar-lo amb la cua de porc"

Pas 2: antenes

En aquestes imatges, mostro el full de dades de l’antena i el seu gràfic de rendiment.

• També fem servir dues antenes d’ona mòbils UHF 5/8 de 900 MHz

• Una de les antenes es va col·locar al sostre del cotxe i l’altra al transmissor

Pas 3: arribeu a la prova

En la nostra primera prova, vam aconseguir un abast de senyal de 6,5 km. Vam col·locar una de les antenes a la part superior d’un edifici, al punt C, i vam caminar 6,5 km en una zona urbana que es va anar convertint en rural. Apunto que enmig del viatge, en diversos moments, hem perdut el senyal.

Per què passa això? Perquè tenim influències topològiques, que són les característiques de l’espai recorregut en relació amb els canvis geogràfics. Un exemple: si tenim un turó al mig de la carretera, no el travessarà el nostre senyal i tindrem un senyal de fallada.

Us recordo que això és diferent de quan utilitzeu un LoRa en un radi de 400 metres, perquè el vostre abast és bastant elevat en aquest espai, amb la capacitat de creuar parets, per exemple. A mesura que augmenta aquesta distància, els obstacles poden provocar interferències.

Pas 4: segon experiment

Vam fer una segona prova i, aquesta vegada, en lloc de deixar una antena a sobre d’un edifici, es trobava al nivell del terra per sobre d’una porta. Vaig posar la segona antena al cotxe i vaig començar a conduir. El resultat va ser un abast en els 4,7 km. Tant aquesta distància com la primera que vam enregistrar (6,5 km) van superar els rangs expressats per Heltec (projectats a 3,6 km). És important recordar que només hem utilitzat els dos TTGO alimentats per bateries mitjançant reguladors de tensió.

Pas 5: cost de l'enllaç a la base de dades

El cost de l’enllaç és un concepte molt interessant. Permet visualitzar com es perdrà energia durant la transmissió i on cal prioritzar les accions correctives exactes per millorar l’enllaç.

La idea és mesurar la quantitat del senyal enviat que ha d’arribar al receptor, tenint en compte els guanys i les pèrdues del senyal en el procés, o bé:

Potència rebuda (dB) = Potència transmesa (dB) + Guany (dB) - Pèrdua (dB)

Per obtenir un enllaç de ràdio senzill, podem identificar 7 porcions importants per determinar la potència rebuda:

1 - La potència del transmissor (+) T

2 - Les pèrdues de la línia de transmissió a l'antena (-) L1

3 - El guany de l'antena (+) A1

4 - Pèrdues en la propagació de les ones (-) P

5 - Pèrdues per altres factors (-) D

6 - El guany de l’antena receptora (+) A2

7 - Pèrdues a la línia de transmissió al receptor (-) L2

Potència rebuda = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

En mantenir els valors en dBm i dBi, es poden resumir i restar directament les parcel·les. Per fer aquests càlculs, podeu trobar calculadores en línia que us ajudin a introduir els valors de l’expressió.

A més, alguns tenen referències sobre l’atenuació d’alguns cables comercials. Això permet un càlcul més fàcil.

Podeu trobar una calculadora com aquesta a:

Pas 6: Influència dels obstacles

A més de prendre les precaucions adequades per evitar pèrdues a les parts integrals dels circuits del transmissor i del receptor, un altre factor que no s’ha d’ignorar és la línia de visió clara entre el transmissor i el receptor.

Fins i tot amb l'optimització de la relació entre guanys i pèrdues, obstacles com edificis, teulades, arbres, turons i estructures, entre altres coses, poden interrompre el senyal.

Tot i que el càlcul té en compte la propagació de l’ona, pressuposa una transmissió directa sense obstacles.

Pas 7: prova addicional

Aquesta prova següent, que va arribar als 800 metres, es va realitzar mantenint el transmissor i l'antena en una petita torre, marcada al mapa amb l'etiqueta "Transmissor". Mitjançant un receptor es va executar la ruta (en porpra). Els punts marcats indiquen punts amb bona recepció.

Hem comprovat els punts mitjançant un mapa topològic de la regió i, de fet, les altituds són aproximades. Les dades apareixen a la imatge següent i es pot accedir a aquest lloc:

Com es mostra a la imatge següent, hi ha una vall pràcticament sense obstacles a la regió entre els dos punts.

Pas 8: Conclusió

Aquestes proves em van donar més confiança en LoRa, ja que estava molt satisfet amb els resultats obtinguts. Tot i això, apunto que hi ha altres antenes que ens poden donar encara més potència per arribar. Això significa que tenim nous reptes per als propers vídeos.