¡Presentamos LoRa ™ !: 19 pasos

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

LoRa ™ = telemetría de datos inalámbrica de largo alcance y se relaciona con un enfoque radical de modulación de datos de espectro ensanchado inalámbrico bidireccional VHF / UHF que recientemente ha sido desarrollado y registrado (™) por Semtech, una empresa de electrónica multinacional estadounidense establecida desde hace mucho tiempo (1960). Consulte [1] =>

La tecnología detrás de LoRa ™ fue desarrollada por Cycleo, una compañía francesa adquirida por Semtech en 2012. LoRa ™ es propietaria, pero parece usar algún tipo de modulación de frecuencia de barrido de FM pulsada CSS (Chirp Spread Spectrum) "más simple" en lugar de DSSS (SS de secuencia directa) o FHSS (SS de salto de frecuencia).

El sitio web de Semtech menciona que "la tecnología LoRa ™ ofrece una ventaja de presupuesto de enlace de 20 dB en comparación con las soluciones existentes, lo que amplía significativamente el rango de cualquier aplicación al tiempo que ofrece el menor consumo de corriente para maximizar la vida útil de la batería".

Los rangos reclamados suelen ser x10 los de los sistemas de datos inalámbricos UHF normales. Sí, en comparación con las configuraciones habituales de datos de banda estrecha, LoRa ™ ofrece cientos de metros en lugar de 10, varios 1000 metros en lugar de simples cientos. Magia !

LoRa ™ es algo complicado, ya que utiliza términos y requiere configuraciones que probablemente no sean familiares para muchos usuarios "normales". Agradablemente, sin embargo, se ha descubierto que es posible verificar las afirmaciones con configuraciones simples, aquí utilizando micros PICAXE emparejados de US $ 3 obtenidos en el Reino Unido como controladores. Los PICAXE son casi ideales para tales pruebas, ya que están programados en BÁSICO interpretado de alto nivel y cualquier sobrecarga de velocidad de ejecución es secundaria para los datos de s-l-o-w LORA ™. Consulte [2] => www.picaxe.com

Paso 1: SX127x de Semtech

En las últimas décadas, y con la ayuda de un procesamiento de PC barato, se han desarrollado diversos modos digitales inteligentes (especialmente por radioaficionados) para trabajos de HF de baja frecuencia (3-30MHz) donde el ancho de banda es precioso. (La modulación de espectro ensanchado con hambre de ancho de banda suele ser ilegal en estas frecuencias más bajas). Algunos modos pueden abarcar océanos con poca potencia (unos pocos vatios), pero son lentos y necesitan un software de PC sofisticado para codificar / decodificar, junto con comunicaciones muy sensibles. receptores y antena significativa. Consulte [3] =>

Sin embargo, los circuitos integrados de RF VHF / UHF SX127x LoRa ™ de Semtech albergan casi todo dentro de un chip inteligente del tamaño de una uña del pulgar de ~ US $ 4.

* Actualización de principios de 2019: Semtech ha actualizado recientemente la serie SX127x, y sus nuevos módulos basados en SX126x parecen MUY valiosos. Consulte más comentarios al final de Instructable.

Semtech hace varias variaciones de IC de RF, siendo el SX1278 una frecuencia UHF más baja inclinada para adaptarse a los usuarios de la banda ISM de 433 MHz. Frec. Más alta. Las ofertas de 800-900 MHz atraen un trabajo más profesional, aunque en estas frecuencias cercanas a 1GHz la reducción de la potencia de RF y la absorción de la ruta de la señal pueden ser un problema. Sin embargo, las frecuencias de sub GHz tienen menos ruido, una potencia de transmisión legalmente más alta y una antena de alta ganancia más compacta que puede compensar esto.

Además de la modulación LoRa ™ (que se muestra en la imagen), los módulos transceptores SX127x también pueden producir señales de tono FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK / OOK e incluso FM (¡Código Morse!) Para adaptarse a los sistemas heredados. Consulte las hojas de datos de Semtech (¡131 páginas!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Nota: HOPERF, una empresa china de datos inalámbricos establecida desde hace mucho tiempo, ofrece módulos LoRa ™ con un IC RF96 / 97/98 "'7 por lado" que parece similar al SX127x de Semtech. Sin embargo, se desconoce si estos son solo un segundo abastecimiento asiático de LoRa ™ …

Paso 2: ¡LoRa ™ difunde los beneficios de Spectrum

Los sistemas SS (Spread Spectrum) no son nuevos, pero su sofisticación significaba que eran demasiado costosos para muchos usuarios hasta que evolucionaron los enfoques microelectrónicos modernos. Como las técnicas SS ofrecen una interferencia significativa y una inmunidad, seguridad y transmisiones "indetectables" que se desvanecen, han sido durante mucho tiempo el dominio de las fuerzas armadas, incluso desde la Segunda Guerra Mundial. ¡Mira el increíble trabajo de la década de 1940 de la explosiva actriz Hedy Lamarr! [5] =>

La probable modulación Chirp SS de LoRa ™, además de disfrutar de otros beneficios de SS, también puede ofrecer inmunidad a la "frecuencia de cambio" del efecto Doppler, quizás significativa en aplicaciones de radio satelital LEO (orbital terrestre bajo) de movimiento rápido. Ver [6] =>

Pero -aquí en la tierra- la mayor parte de la atención surge de las afirmaciones hechas por Semtech (y la promoción 2014-2015 de muchos otros -¡IBM y MicroChip incluidos!), Que los dispositivos LoRa ™ de espectro ensanchado UHF bajo aumentan los rangos en al menos un orden de magnitud (x 10) sobre los módulos de datos NBFM (Narrow Band FM) tradicionales en condiciones y configuraciones similares.

Gran parte de este increíble aumento de rango parece provenir de la capacidad de LoRa para trabajar POR DEBAJO del nivel de ruido. La base de esto puede relacionarse con que el ruido sea aleatorio (y por lo tanto, se cancele automáticamente durante un período), mientras que una señal está ordenada (con múltiples muestras, por lo tanto, "construyéndola"). ¡Consulte el concepto en la imagen de surf adjunta!

Aunque los transmisores de nivel de mW de "olor a electrón aceitoso" de muy baja potencia pueden ser factibles (y las configuraciones alimentadas por batería pueden tener una vida útil cercana a los años), la desventaja de LoRa ™ es que los enlaces de largo alcance de señal débil pueden estar asociados con velocidades de datos muy bajas (<1 kbps). Esto puede ser incidental para el monitoreo ocasional de IoT (Internet de las cosas) en aplicaciones que involucran temperaturas, lectura de medidores, estado y seguridad, etc.

Paso 3: SIGFOX: ¿rival de IoT basado en red?

Quizás el rival inalámbrico de IoT de largo alcance LPWA (Low Power Wide Area) más cercano de LoRa ™ es la empresa francesa SIGFOX [7] =>

A diferencia de LoRa ™, propiedad de Semtech, los dispositivos de SigFox son agradables de código abierto, PERO exigen una red de enlace especializada. Por lo tanto, se vuelven inútiles, al igual que los teléfonos celulares, cuando están fuera de la cobertura de la red SigFox, un factor particularmente revelador en regiones remotas (¡o para muchos países que aún no tienen servicio!). Los cargos por servicios continuos o el progreso técnico en aumento también pueden convertirse en un problema: me viene a la mente el desafortunado servicio de Internet inalámbrico de 900 MHz "Ricochet" de Metricom de finales de los 90 [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28Internet…

Los dispositivos SigFox se diferencian de LoRa ™ en el uso de “canales” de radio UNB (banda ultra estrecha) de 100 Hz, con modulación BPSK (Modulación por desplazamiento de fase binaria) a 100 bps. Los transmisores son similares a los de la batería de 10-25 mW, pero en las bandas de 868-902 MHz sin licencia. Las estaciones base en la azotea, que se conectan a Internet a través de fibra, etc., tienen receptores ultrasensibles de -142dBm. Pueden resultar rangos de decenas de km (por lo tanto, similar a LoRa ™): se han informado enlaces de datos desde aviones de alto vuelo y embarcaciones en alta mar cuando se encuentran cerca de las estaciones base SigFox.

Pero solo se permiten mensajes de 12 bytes, limitados a 6 mensajes por hora. La información llega en unos pocos segundos, pero la red SigFox no puede admitir comunicaciones en tiempo real como las autorizaciones de tarjetas de crédito, y el sistema se adapta mejor a los "fragmentos" de datos que se transmiten varias veces al día. Por lo general, estos pueden incluir lectura remota de medidores de servicios públicos, monitoreo de flujo y nivel, seguimiento de activos, alertas de emergencia o espacios de estacionamiento de automóviles, ¡este último es un activo real!

Las redes SigFox son bastante simples y se pueden implementar a una fracción del costo de un sistema celular tradicional. España y Francia ya están cubiertas con ~ 1000 estaciones base (frente a 15,000 para el servicio celular estándar), y pronto seguirán Bélgica, Alemania, los Países Bajos, el Reino Unido (a través de Arqiva) y Rusia. También se están llevando a cabo juicios en San Francisco, Sin embargo, Sigfox no construye directamente estas redes, sino que contrata a empresas locales para manejar la implementación relativamente simple de estaciones base y antenas en la azotea.. La implementación puede ser rápida y rentable: su socio de implementación en España gastó $ 5 millones para implementar una red en todo el país en solo 7 meses. Estos socios locales luego revenden los servicios de IoT, a un costo de usuario final de alrededor de ~ US $ 8 al año por dispositivo.

La adopción del enfoque SigFox ha sido espectacular, con una campaña de financiación a principios de 2015 que recaudó> US $ 100 millones. Los rivales inalámbricos TI / CC (Texas Instruments / ChipCon), que se unieron recientemente a SigFox, de hecho indican que Lora ™ puede tener debilidades - ver [9] =>

Las investigaciones de Hands on SigFox han sido difíciles de localizar, pero consulte las perspectivas de nivel "Instructable" [10] =>

Podría ser que ambos enfoques eventualmente coexistan, al igual que las radios de 2 vías (= LoRa ™) y los teléfonos celulares (= SigFox) para comunicaciones a nivel de voz. En la actualidad (mayo de 2015) LoRa ™ es sin duda LA forma de explorar las posibilidades inalámbricas de IoT de largo alcance. ¡Siga leyendo!

Paso 4: Módulos chinos LoRa ™ -1

Aunque es una invención de la UE, los motores SX127x LoRa ™ de Semtech han sido adoptados con entusiasmo por los fabricantes chinos. La capacidad de LoRa para atravesar edificios obstructores en ciudades asiáticas abarrotadas sin duda ha sido atractiva.

Los fabricantes de la megaciudad china de Shenzhen (cerca de Hong Kong) se han mostrado especialmente entusiastas, con ofertas de "fabricantes" como Dorji, Appcon, Ulike, Rion / Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech y GBan. Aunque los pines de su interfaz difieren un poco, los módulos "micro moderados" de 2 chips de Dorji, Appcon, VoRice y NiceRF parecen casi diseñados como insignia.

Por lo tanto, se recomienda la búsqueda exhaustiva en Google para aquellos después de la compra a granel, muestras, envío gratuito, información técnica más lúcida, mejor acceso a las características / pines del SX127x, control más fácil, peso más liviano, empaque resistente (estilo YTech's E32-TTL-100), etc. como EBay, Alibaba o Aliexpress [11] =>

Paso 5: Módulos LoRa ™ chinos - 2

Tenga en cuenta que los módulos de un solo chip más baratos (<$ 10) controlan el SX1278 a través de la tediosa SPI (interfaz periférica en serie) vinculada al reloj. Aunque son más grandes y más costosos (~ US $ 20), los módulos LoRa ™ de dos chips utilizan un segundo MCU (microcontrolador) integrado para el enlace SX1278 y, por lo general, son mucho más fáciles de configurar y trabajar sobre la marcha. La mayoría ofrece un manejo de datos transparente TTL (Transistor Transistor Logic) estándar de la industria a través de simples pines RXD y TXD. Los pequeños LED rojos y azules generalmente se instalan a bordo de los módulos TTL, lo que resulta útil para obtener información sobre TX / RX.

NOTA: Las ofertas de 8 pines pueden usar un espaciado de pines de 2 mm en lugar del estándar de 2,54 mm (1/10 de pulgada), lo que podría limitar la evaluación de la placa de pruebas sin soldadura.

Aunque el precio cercano al doble de los dispositivos TTL LoRa ™ puede ser abrumador, los skinflints podrían considerar tableros más baratos (tanto para comprar como para enviar) sin el enchufe SMA y la antena de "patito de goma" correspondiente. No será tan profesional, por supuesto, pero se puede hacer fácilmente un látigo de ¼ de onda (~ 165 mm de largo) con alambre de desecho. Esto puede igualar el rendimiento de la antena del "patito de goma", ¡especialmente si está elevada!

En general (y probablemente influenciado rápidamente por las cada vez más numerosas ofertas), en el momento de escribir este artículo (mediados de abril de 2015) el DRF1278DM de 433 MHz de Dorji parece la forma más fácil de comenzar con LoRa ™. Sin embargo, el acceso limitado a los pines de este módulo, el ajuste de nivel HEX y la necesidad de voltajes de suministro más altos (3.4 -5.5V) pueden ser una limitación.

Paso 6: Dorji DRF1278DM

El fabricante chino Shenzhen Dorji vende estos módulos DRF1278DM micro comandados por ~ US $ 20 cada uno de Tindie [12] =>

Los 7 pines están espaciados a la placa de pruebas habitual de 2,54 mm (= 1/10 de pulgada). Se necesita un suministro de entre 3,4 y 5,5 V. Sin embargo, la electrónica del módulo funciona a voltajes más bajos: hay un regulador de voltaje de 3.2V a bordo. Esta mayor necesidad de suministro es molesta en la era actual de "3V", ya que aunque esto se adapta a USB 5V (o incluso 3 celdas voluminosas AA 1.5V), evita el uso de celdas de moneda de Li de 3V individuales, etc. ¿El regulador tal vez podría ser omitido?

Paso 7: Adaptador USB DAC02

Se puede utilizar un adaptador USB - TTL económico (en este caso, el DAC02 de Dorji) para la configuración del módulo mediante el software de PC "RF Tools". Sin embargo, los módulos no tienen soporte mecánico cuando se insertan, y el uso repetido puede estresar los pines …

Abundan adaptadores similares a precios muy bajos, PERO antes del uso es esencial asegurarse primero de que las funciones de los pines en el adaptador coincidan con las del módulo inalámbrico. Si no lo hacen (con los intercambios VCC / GND comunes), es posible que deban utilizarse enfoques de plomo volador. Aunque un poco tediosos, estos también pueden ser más versátiles ya que se adaptan a la configuración. de otros módulos (consulte la configuración del transceptor HC-12) e incluso la visualización directa del programa del terminal en una PC.

Paso 8: Herramientas de configuración USB + SF, BW y CR Insights

A continuación se muestran pantallas típicas del USB fácil de usar que configura "Herramientas RF". Los módulos Dorji funcionaron desde el primer momento, pero la configuración de frecuencia y potencia debería al menos modificarse para las regulaciones locales. Muchos países limitan la potencia del transmisor de 433 MHz a 25 mW (~ 14 dBm) o incluso a 10 mW (10dBm); estos son los ajustes de potencia de Dorji 5 y 3 respectivamente.

La banda ISM sin licencia, que cubre un segmento de ~ 1.7 MHz entre 433.050 - 434.790 MHz, ¡tampoco permite transmisiones exactamente en 433.000 MHz!

Afortunadamente, el manejo de datos transparente parece ocurrir, lo que significa que cualquier dato en serie que se ingresa finalmente se elimina de manera transparente después de la transmisión "en el aire". Sin embargo, se rumoreaba que el búfer de 256 bytes se parecía más a 176 bytes (¿CRC overhead?), Algunas configuraciones con la herramienta Dorji eran difíciles de interpretar y los cambios "escritos" tampoco siempre se mostraban aceptados …

Descargue la herramienta de configuración DRF_Tool_DRF1278D.rar de Dorji (listada cerca de la columna inferior de "Recursos" de RHS) a través de => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlConsulte diversas percepciones (especialmente p. 9-10) en su uso y adaptadores USB, etc =>

Explicación de los términos de espectro ensanchado de LoRa ™: (N. B. La velocidad de datos se relaciona con BW y SF)

BW (ancho de banda en kHz): aunque solo 10s de kHz BW pueden resultar atractivos, es importante tener en cuenta que los cristales baratos de 32 MHz utilizados por muchos módulos LoRa ™ (Dorji y HOPERF, etc.) pueden no coincidir exactamente en frecuencia. También pueden surgir variaciones y envejecimiento relacionados con la temperatura. Por lo tanto, la selección de anchos de banda más estrechos puede evitar la sincronización del módulo a menos que se empleen tediosos ajustes de cristal y regulación térmica. Aunque los fabricantes chinos de módulos LoRa ™ como Dorji recomiendan un BW mínimo de 125 kHz, para la mayoría de los propósitos un BW más estrecho de 62,5 kHz debería estar bastante bien. Consulte la columna de la tabla sombreada que se muestra en el Paso 10.

SF (“chips” de factor de dispersión como log de base 2): en los sistemas SS, cada bit de la secuencia binaria pseudoaleatoria se conoce como un “chip”. Incrementar desde 7 (2 ^ 7 = 128 pulsos de chip por símbolo) hasta el límite de 12 mejora la sensibilidad en 3dB en cada paso, pero aprox. reduce a la mitad la velocidad de datos. Aunque, por lo tanto, un SF de 11 (2 ^ 11 = 2048) es 12 dB más sensible que el SF7, la velocidad de datos cae (a 62,5 kHz BW) de ~ 2700 bps a solo 268 bps. Los transmisores de velocidad de datos lenta también permanecen encendidos por más tiempo y, por lo tanto, también pueden consumir más energía en general que los transmisores que envían datos más rápidos.

Sin embargo, las velocidades de datos muy bajas pueden ser tolerables para el monitoreo ocasional de IoT (Internet de las cosas), por supuesto (y el mayor consumo de energía de la batería casi incidental), ¡mientras que el aumento de rango x 4 podría ser extremadamente valioso!

CR (tasa de codificación de errores): las pruebas iniciales del Reino Unido utilizaron un CR de 4/5. (Esto denota que cada 4 bits útiles están codificados por 5 bits de transmisión). El aumento de CR a 4/8 alarga el tiempo de transmisión en ~ 27%, pero mejora la recepción de 1 a 1,5 dBm, lo que representa una mejora de rango potencial de entre 12 y 18%. Este ajuste de CR probablemente no dará una ganancia de rango tan beneficiosa como incrementar el SF.

La mayoría de las pruebas en Nueva Zelanda se realizaron a 434.000 MHz, datos en serie de 2400 bps, SF7, 62,5 kHz BW y CR 4/5.

Paso 9: Configuración directa de DRF1278DM

El DRF1278DM también se puede configurar desde un microcontrolador externo, incluso un humilde PICAXE-08 de 8 pines. Aunque involucra codificación 16 HEX de base críptica, esto permite ajustes a bordo / sobre la marcha en lugar de la extracción continua del módulo y la configuración del adaptador USB. Consulte los detalles completos P.7-8 en el Dorji. pdf. [13] =>

Aunque ofrece diversas funciones de suspensión, también se pueden obtener conocimientos de ajuste de nivel HEX a través de las hojas de datos APC-340 (casi parecidas) de Appcon [14] =>

Gracias a su compañero Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW adjunto un fragmento de código PICAXE-08M2 para modular la potencia TX del DRF1278DM en una rampa escalonada de señales de transmisión. (Para obtener información más fácil sobre el rango / potencia, estos también podrían asociarse fácilmente con los tonos generados por PICAXE del extremo del receptor). Sin embargo, tenga en cuenta que los niveles de TX 6 y 7 superan la asignación de NZ / Australia de 25 mW (~ 14dBm o configuración 5). Las ideas de Andrew surgieron al monitorear / copiar y pegar los datos en serie hexadecimales sin procesar de terminal.exe (una excelente herramienta de ingeniería [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) mientras se ve el serial parloteo de datos hacia y desde los módulos cuando se cambia el nivel de potencia de RF.

El paso del nivel de potencia de Dorji = 4º byte desde el extremo RH ($ 01, $ 02, etc.) más el siguiente byte CS (CheckSum $ AB, $ AC, etc.) solo deben modificarse. Ejemplos de frases de código PICAXE para modificar el nivel de potencia sobre la marcha son las siguientes:

espera 2

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 01, $ AB, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 02, $ AC, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 03, $ AD, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 04, $ AE, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 05, $ AF, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 06, $ B0, $ 0D, $ 0A)

serout 4, T2400, ($ AF, $ AF, $ 00, $ 00, $ AF, $ 80, $ 01, $ 0C, $ 02, $ 00, $ 6C, $ 80, $ 12, $ 09, $ 00, $ 07, $ 00, $ 00, $ 00, $ 07, $ B1, $ 0D, $ 0A)

espera 2

Paso 10: Estimaciones de rendimiento y resultados

Los módulos de datos RFM98 basados en Semtech LoRa ™ HOPERF de 434 MHz impulsados por PICAXE 28X2 se utilizaron en pruebas realizadas sobre un enlace de 750 m en un entorno urbano típico del Reino Unido. La antena del transmisor se elevó ~ 2½ m en un mástil bajo, con el receptor en un poste corto ~ 1½ m - ambos sobre el suelo. Con un rango de entorno urbano denso de 750 m confirmado en 10 mW TX del Reino Unido (usando 500 kHz BW y, por lo tanto, dando ~ 22 kbps), luego a 10,4 kHz BW (o 455 bps) ¡unos 6 km parecen factibles con potencia sub mW!

Las pruebas de campo de confirmación (con ajustes SF7 y solo BW 62,5 kHz) se realizaron en Wellington (NZ) con 3 módulos Dorji DRF1278DM impulsados por PICAXE-08M con pilas AA y una antena similar, pero en Aus / NZ's "paint blistering" superior a 25mW (14dBm)) Poder TX. Los enlaces de señales suburbanos, quizás con la ayuda de un entorno más abierto y edificios de madera, se establecieron constantemente a lo largo de 3 a 10 km. (Como la ganancia de 6dB duplica el rango de LoS, luego la potencia extra de 4dB ~ x 1½. Y, por lo tanto, los rangos pueden mejorar sobre los implícitos del Reino Unido en> 1½ veces).

Paso 11: diseño de la placa de pruebas

Un diseño de tablero (utilizado anteriormente para los módulos GFSK "7020" de Dorji) se adapta al cambio simple al dispositivo LoRa. La modulación GFSK (Gaussian Freq. Shift Keying) se ha considerado anteriormente el mejor enfoque de 433 MHz, por lo que fue beneficioso comparar los resultados de las ofertas "7020" con los nuevos módulos LoRa.

Paso 12: Esquema de PICAXE

Tanto el RX como el TX usan un diseño casi idéntico, aunque su código es algo diferente. Aunque es naturalmente atractivo y se logra fácilmente con PICAXE, en esta etapa no se intentó ingresar a los modos de suspensión de ahorro de energía. El consumo de corriente de 3 baterías xAA fue de ~ 15 mA, pulsando a ~ 50 mA durante la transmisión.

Paso 13: Código del transmisor PICAXE

Naturalmente, este código puede mejorarse y modificarse ampliamente, quizás con retrasos en la resolución y preámbulos. Actualmente, se trata esencialmente de escupir un número 0-100 que avanza. Como la prueba solo tenía como objetivo verificar las afirmaciones de rango confiable, no se hizo ningún intento (ni con el transmisor ni con el receptor) para habilitar los modos de ahorro de energía.

Paso 14: Pantalla y código del receptor PICAXE

Aquí está el código del receptor PICAXE asociado, con valores numéricos que se muestran a través de la terminal "F8" incorporada del editor. La belleza de un conteo simple es que las secuencias se pueden escanear visualmente rápidamente y los valores perdidos o pantanosos se pueden detectar fácilmente.

Paso 15: ¿Ayudas de ajuste de RF LoRa ™ fáciles de usar?

Como la configuración del módulo LoRa ™ puede ser difícil de comprender y verificar, se ha comprobado que es posible utilizar módulos receptores ASK 433 MHz económicos (y relativamente de banda ancha) como simples ayudas de sintonización.

La salida de NZ / Aus Jaycar ofrece un módulo ZW3102 que se puede persuadir fácilmente para que realice "tareas de rastreo" para adaptarse al monitoreo de señales audibles. Cuando esté cerca (<5 metros) de las transmisiones LoRa ™, la señal saliente se escuchará fácilmente como "rasguños", mientras que el brillo de un LED adjunto se relaciona con RSSI (Indicación de intensidad de señal recibida).

Un módulo similar (y más barato) hecho por Dorji se presenta en Instructable [16] =>

Paso 16: Pruebas de campo: Wellington, Nueva Zelanda

Esta configuración de playa muestra las pruebas anteriores con los módulos GFSK (modulación por desplazamiento de frecuencia gaussiana) "7020" de Dorji. Luego, los rangos alcanzaron un máximo de ~ 1 km en tales condiciones, y en el mejor de los casos fueron de ~ 300 m a través de vegetación ligera y los edificios con marcos de madera de las localidades. Los enlaces a través del puerto solo fueron posibles cuando el transmisor se elevó significativamente a unos 100 m en el punto de vista de un nido de águila en una ladera detrás.

En contraste, los módulos LoRa de Dorji con la misma potencia de 25 mW "inundaron" el suburbio, con transmisiones de brazo alto (~ 2,4 m) detectadas de manera confiable a ~ 3 km de cerca, 6 km en los "puntos dulces" de los promontorios e incluso 10 km de LOS de superficie a través del puerto. La recepción solo cesó en bahías detrás de los promontorios rocosos (visible al fondo). Los ajustes de LoRa fueron, BW 62.5kHz, SR 7, CR 4/5 y 25mW (14dBm) de potencia TX en una antena vertical omnidireccional de ¼ de onda.

Paso 17: Reino Unido LoRa versus FSK - ¡Prueba de 40 km de LoS (línea de visión)

Gracias a Stuart Robinson (radioaficionado GW7HPW) de Cardiff, se llevaron a cabo pruebas de comparación FSK (manipulación por desplazamiento de frecuencia) versus LoRa ™ en una distancia elevada de 40 km a través del Canal de Bristol del Reino Unido. Consulte la imagen.

La región es históricamente inalámbrica, ya que en 1897 Marconi llevó a cabo sus primeras pruebas de "largo alcance" (¡de 6 a 9 km utilizando transmisores de chispas hambrientos de energía!) En las cercanías [17] =>

Los resultados de Stuart hablan por sí mismos: los enlaces de datos LoRa ™ fueron increíblemente posibles en 2014 con una fracción de la potencia necesaria para sus módulos Hope RFM22BFSK, que hasta ahora eran muy respetados.

De hecho, un RFM22B controlado por PICAXE-40X2 todavía está en órbita en los estimados $ 50 sat, con señales débiles de tierra detectables a medida que pasa en LEO (orbital terrestre bajo) muchos cientos de kilómetros por encima. (Los módulos LoRa ™ no estaban disponibles en su momento de lanzamiento de 2013) [18] =>)

Paso 18: Pruebas de otras regiones

Se realizaron enlaces exitosos a lo largo de 22 km de LoS (línea de visión) en España y varios km en la Hungría urbana.

Consulte la promoción de Libelium que muestra los beneficios de ~ 900MHz de la tecnología [19] =>

Paso 19: Receptor y enlaces LoRa

Las pruebas de UK HAB (High Altitude Ballooning) proporcionaron una cobertura LoRa ™ bidireccional de hasta 240 km. Bajar la velocidad de datos de 1000 bps a 100 bps debería permitir la cobertura hasta el horizonte de radio, que es quizás 600 km a la altitud típica de 6000-8000 m de estos globos. El seguimiento del globo se puede realizar a través del GPS a bordo: consulte la extensa documentación de HAB & LoRa ™ en [20] =>

Se está desarrollando un receptor LoRa tanto para el HAB como para el futuro trabajo de los satélites LEO; los detalles están a continuación.

Resumen: LoRa ™ se perfila como una tecnología disruptiva, especialmente para las aplicaciones de redes inalámbricas IoT (Internet de las cosas) emergentes y muy publicitadas. Manténgase informado a través del sitio de LoRa Alliance [21] =>

Descargo de responsabilidad y agradecimiento: esta cuenta está pensada esencialmente como un mano a mano / práctica en la investigación y compilación de, lo que parece, una tecnología de datos inalámbricos UHF que cambia las reglas del juego. Aunque agradezco las muestras gratuitas (!), No tengo vínculos comerciales con ninguno de los fabricantes de LoRa ™ mencionados. Siéntase libre de "copiar a la izquierda" este material, especialmente para uso educativo, pero el crédito del sitio, naturalmente, se agradece.

Nota: Algunas imágenes se obtuvieron de la web, por las cuales (si no se hace referencia) se otorga crédito de agradecimiento por la presente.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Nueva Zelanda. (ZL2APS -desde 1967).

Enlaces: (A 15 de mayo de 2015)

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