Farola inteligente con LoRa: 5 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:42

Las farolas de una ciudad proporcionan condiciones de tráfico más seguras, un entorno peatonal más seguro y pueden representar una gran mejora para la producción arquitectónica, turística y comercial de la ciudad.

Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de un prototipo de alumbrado público inteligente que proporcione al usuario gestión del nivel de la lámpara y retroalimentación sobre el rendimiento.

Este prototipo funciona en configuración maestro-esclavo, donde cada farola actúa como esclavo y LoRa Gateway actúa como maestro. Como la puerta de enlace Lora tiene un alcance más largo en comparación con otros servicios de comunicación como wifi, Bluetooth, NFC, etc. Aunque GSM tiene el alcance más largo, incluye cargos de suscripción que no existen, LoRa (gratuito) y también LoRa consume una cantidad muy inferior de energía durante la operación. El maestro está conectado a Internet para que el usuario pueda monitorear de forma remota las luces de la calle, por lo que se puede conectar y controlar una gran cantidad de luces de la calle desde la puerta de enlace maestra.

Paso 1: COMPONENTES NECESARIOS

• Batería de iones de litio
• Luz LED y controlador LED
• Sensor ultrasónico
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Transceptor SX 1728 Lora

Paso 2: descripción de los componentes

Nodemcu:

ESP8266, integra GPIO, PWM, I2C, SPI y ADC, todo en una placa. Este microcontrolador tiene WiFi incorporado, lo que nos ayuda a conectar nuestro proyecto a Internet. Todos los pines GPIO de Nodemcu se pueden usar como pines PWM, además de eso, también tiene 1 pin analógico.

Controladores LED:

AN30888A y AN30888B son controladores DC-DC ideales para impulsar LED de alta luminancia para iluminación LED. Están equipados con 2 modos de ajuste de iluminación (control PWM y control de voltaje de referencia) y se pueden hacer compatibles con voltaje boost, buck o buck-boost cambiando los componentes externos

Módulo LORA:

El módulo LoRa (radio de largo alcance) llevará sus proyectos de IoT a la distancia con comunicación en un espectro extendido de largo alcance. Esta forma de comunicación inalámbrica da como resultado un ancho de banda mayor, aumentando la resistencia a las interferencias, minimizando el consumo de corriente y aumentando la seguridad.

Este módulo usa SX1278 IC y trabaja en una frecuencia de 433MHz. El salto de frecuencia, que le brinda ese dulce equilibrio de transmisión de señal de calidad, cubrirá un rango de 420-450MHz. Esta capacidad inalámbrica de largo alcance se empaqueta en un paquete pequeño (17 x 16 mm) y se entrega a través de una antena de resorte.

Con LoRa Ra-01, no tiene que comprometer el equilibrio del rango, la inmunidad a interferencias o el consumo de energía. La tecnología detrás de este IC significa que es perfecto para aquellos proyectos que requieren alcance y fuerza.

Características:

• Comunicación de espectro ensanchado LoRaTM
• Comunicación SPI semidúplex
• La tasa de bits programable puede alcanzar los 300 kbps
• Rango de onda RSSI de 127dB.

Especificaciones:

• Estándar inalámbrico: 433 MHz
• Rango de frecuencia: 420 - 450MHz
• Puerto: SPI / GPIO
• Voltaje de funcionamiento: 1,8 - 3,7 V, por defecto 3,3 V
• Corriente de trabajo, recepción: menos de 10,8 mA (LnaBoost cerrado, banda 1)
• Transmitir: menos de 120mA (+ 20dBm),
• Modelo de sueño: 0.2uA

Paso 3: esquema de maestro y esclavo

Proporcione las conexiones según el esquema.

Master actuará como una puerta de enlace y se conectará a Internet. Cada esclavo está conectado a farolas individuales y controla el brillo de la luz.

El sensor SX1728 y ultrasónico está conectado al Arduino uno según el esquema. El pin de disparo y el pin de eco están conectados a los pines digitales de Arduino UNO. El módulo SX1728 LoRa está conectado a Arduino mediante comunicación SPI.

SX1728 actúa en 433Mhz. cada país tiene un ancho de banda respectivo para LoRa. En India banda libre en 866-868 MHz. Para el modelo prototipo, aquí se utiliza el módulo de 433MHz.

Paso 4: Operación

Cuando un obstáculo cruza la farola (SLAVE), el sensor ultrasónico detectará el obstáculo y aumentará el brillo de esa farola en particular. Y esto también envía mensajes a las próximas luces de la calle como paquetes de RF. Por lo tanto, la cadena de farolas aumentará su brillo de manera constante. Luego volverá al modo normal. Además, cada farola se puede controlar individualmente desde el maestro enviando mensajes al esclavo en particular.

He usado una batería de iones de litio de 3,2 V y un controlador LED en modo boost para proporcionar al LED el voltaje necesario

El esclavo aquí operará en 3 modos, que se pueden configurar en el software

• Modo "1" Brillo total siempre (días lluviosos y días de emergencia)
• Modo "2" Brillo alternativo (Horas de la tarde - Horas de poca luz)
• Modo "3" Control total con ultrasonidos (medianoche y tiempos de uso reducido)

Master transmitirá el mensaje con una dirección particular. El esclavo con la dirección correspondiente solo aceptará el mensaje y actuará en consecuencia.

Para el control de brillo de LED, se puede utilizar un controlador de LED como AN30888A / B. Obtuve uno de esos de una lámpara de emergencia vieja y lo hice con ingeniería inversa.

Paso 5: Códigos

Aquí presento los códigos utilizados para el maestro y el esclavo, hoja de datos para el controlador LED que he usado.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa: aquí puede descargar la biblioteca de LoRa.