MÁS ALLÁ DEL HORIZONTE CON LoRa RF1276: 12 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Encontré el transceptor RF1276 para entregar

el rendimiento más sobresaliente en términos de rango de señal y calidad. En mi primer vuelo, pude alcanzar una distancia de 56 km a un nivel de señal de -70 dB con antenas de un cuarto de longitud de onda pequeñas.

Paso 1: BOM (lista de materiales)

1.

ARDUINO PRO Mini

2. Módulo GPS Ublox NEO-6M

3. Sensor de presión barométrica BMP-085

4. Adaptador de tarjeta SD

5. LED de 3 vatios

6. 2x 18650 2600 mAh baterías

7. Convertidor de voltaje reductor CC-CC

8. 2x RF1276 Tranceivers de appconwireless.com

Paso 2: CONECTIVIDAD DE HARDWARE

- El sensor BMP085 está conectado a A4 (SDA) y A5 (SCL)

- La tarjeta SD está conectada a 10 (SS), 11 (MISO), 12 (MOSI), 13 (SCK)

- GPS está conectado a 6 (TX), 7 (RX) - serie de software

- RF1276 está conectado a TX-> RX, RX-> TX - serie de hardware

- El monitor de voltaje de la batería está conectado a A0 a través del divisor de voltaje

- El control de LED ON / OFF se realiza a través de N-FET (IRLZ44N), que está conectado al pin 9 a través de una resistencia pull-down.

- El pin 8 está conectado a RST (para un reinicio remoto del microcontrolador)

- La batería está conectada a DC / DC buck convertido, que está regulado para una salida de 5V

Paso 3: ANTENAS

Encontré esa antena dipolo en el

El extremo de transmisión y la antena de látigo de cable en el extremo de recepción dan los mejores resultados

Paso 4: Configuración de RADIO

Para ir por el rango máximo, uno tiene que

comprender la física básica detrás de la comunicación por radio.

- Aumentar el ancho de banda reduce la sensibilidad (y viceversa)

- El aumento de la ganancia de la antena reduce la potencia de transmisión requerida

- La línea de visión es imprescindible

Según las reglas anteriores, elegí los siguientes parámetros para la herramienta de RF:

- SF: 2048

- Ancho de banda: 125 kHz

- Potencia TX: 7 (máx.)

- Velocidad UART: 9600bps

La configuración anterior solo dará 293bps, pero habilitará una sensibilidad de recepción de -135dB. Eso significa que puede transmitir paquetes pequeños (es decir, latitud o longitud) aprox. cada 2 segundos. Si también desea controlar de forma remota su electrónica, debe dejar, es decir, 1 segundo para escuchar los comandos de tierra. Entonces los datos se pueden transmitir cada 3 segundos.

Paso 5: CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO

El firmware requiere tanto el módulo GPS

y RF1276 para ser configurado para 9600bps UART. La configuración del GPS se puede realizar con el software u-blox U-Center.

Ver-> Mensajes-> UBX-> CFG-> PRT-> Baudrate-> 9600. Luego, Receptor-> Acción-> Guardar configuración.

La configuración de RF1276 se puede realizar con la herramienta RF1276.

Paso 6: FIRMWARE

El firmware:

- Monitorear la presión atmosférica y la temperatura.

- Monitorear el voltaje de la batería

- Captura una variedad de valores de GPS

- Registra todos los datos en la tarjeta SD

- Transmitir todos los datos

El firmware habilita las siguientes opciones de control remoto:

- restablecer el módulo

- encender / apagar el led

- actualizar el contador interno después de recibir el paquete de ping desde tierra

Tanto el lector de tarjetas SD como el sensor de presión BMP están programados para un funcionamiento tolerante a fallas. La falla de uno de esos no bloqueará el módulo.

Paso 7: CONFIGURACIÓN DEL VUELO

Conecté la carga útil al globo.

El peso de la carga útil es ligeramente superior a 300 g. El globo es más pesado, aprox. 1 kilogramo. Lo llené con 2 metros cúbicos de helio dando así 700 g de elevación libre. Lo he inflado para que explote a 1,5 km (85% del volumen).

Paso 8: RESULTADOS

El globo ha alcanzado los 4,6 km de altitud y

distancia de 56km. Viajaba a 40 km / h sobre una gran ciudad y ha aterrizado en algún lugar de un pantano. Solo ha estallado a 4,6 km, por lo que su resistencia a la tracción fue 3 veces mejor de lo que había estimado inicialmente.

No recuperé la carga útil porque no podía conducir y concentrarme en monitorear la telemetría en tiempo real solo.

Capturé los últimos paquetes cuando el globo estaba a aprox. 1 km de altitud. Fue entonces cuando fue más allá del horizonte.

Paso 9: DATOS DEL VUELO

He recopilado muchos más parámetros, pero

esos extra son principalmente GPS. La ruta de vuelo reconstruida se muestra en la imagen de arriba, y aquí están los datos del sensor interno.

Paso 10: CONCLUSIONES

RF1276 es definitivamente un sobresaliente

transceptor. No he probado nada mejor que este. Volando sobre una gran ciudad (condición de alta interferencia) con fuertes vientos con una posición de antena inestable, pudo entregar un nivel de señal de -70dB a una distancia de 56 km y 1 km sobre el suelo, ¡dejando así un presupuesto de enlace de -65dB! (su límite de sensibilidad configurado era -135dB). Si no hubiera pasado detrás del horizonte (o si estuviera más alto, es decir, en alguna colina o torre de telecomunicaciones), podría haber capturado su ubicación de aterrizaje. O, alternativamente, si el globo no estallara, ¡podría haber alcanzado el doble o el triple de distancia!