ESP32 LoRa: ¡puedes alcanzar hasta 6,5 km !: 8 pasos

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

6.5km! Este fue el resultado de una prueba de transmisión que realicé con ESP32 OLED TTGO LoRa32, y hoy lo discutiré más con ustedes. Dado que el modelo que usé originalmente tenía una antena que considero mala, elegí usar otro modelo de antena con una ganancia de 5 dB en la prueba. Entonces, además de hablar sobre el alcance que teníamos con nuestra prueba, discutiremos las causas de la pérdida de potencia de la señal. También evaluaremos cualitativamente las influencias ambientales (terreno, obstáculos y otros) al recibir esta señal.

Paso 1: Recursos utilizados

• 2 Módulos ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 antenas UHF de 5/8 ondas 900MHz - AP3900

• 2 fuentes de alimentación portátiles de 5 V

(Paquete de baterías con regulador de voltaje ajustable)

Se muestra una hoja de datos de la antena a través del enlace:

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

Este segundo enlace es para aquellos que me pidieron sugerencias sobre dónde comprar antenas:

Antenas

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

Soporte de antena:

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

***** "Atención, cambiamos el conector de fábrica por un SMA macho para conectar con el pig-tail"

Paso 2: antenas

En estas imágenes, muestro la hoja de datos de la antena y su gráfico de rendimiento.

• También utilizamos dos antenas de onda móviles UHF 5/8 de 900MHz

• Una de las antenas se colocó en el techo del automóvil y la otra en el transmisor

Paso 3: prueba de alcance

En nuestra primera prueba, logramos un alcance de señal de 6,5 km. Colocamos una de las antenas en lo alto de un edificio, en el punto C, y caminamos 6,5 km en un área urbana que se fue convirtiendo progresivamente en rural. Le señalo que en medio del viaje, en varios momentos, perdimos la señal.

¿Por qué ocurre esto? Porque tenemos influencias topológicas, que son las características del espacio recorrido en relación a los cambios geográficos. Un ejemplo: si tenemos una colina en medio de la carretera, nuestra señal no la cruzará y tendremos una señal defectuosa.

Te recuerdo que esto es diferente a cuando usas una LoRa en un radio de 400 metros, porque tu alcance es bastante alto en este espacio, con la capacidad de atravesar paredes, por ejemplo. A medida que aumenta esta distancia, los obstáculos pueden causar interferencias.

Paso 4: segundo experimento

Hicimos una segunda prueba, y esta vez, en lugar de dejar una antena en la parte superior de un edificio, estaba en el nivel del suelo sobre una puerta. Puse la segunda antena en el auto y comencé a conducir. El resultado fue un alcance de 4,7 km. Tanto esta distancia como la primera que registramos (6,5 km) superaron los rangos expresados por Heltec (proyectados en 3,6 km). Es importante recordar que usamos solo los dos TTGO alimentados por baterías a través de reguladores de voltaje.

Paso 5: Vincular el costo en la base de datos

El costo del enlace es un concepto muy interesante. Permite visualizar cómo se perderá energía durante la transmisión, y dónde se deben priorizar exactamente las acciones correctivas para mejorar el enlace.

La idea es medir cuánto de la señal enviada debe llegar al receptor, teniendo en cuenta las ganancias y pérdidas de la señal en el proceso, o:

Potencia recibida (dB) = Potencia transmitida (dB) + Ganancia (dB) - Pérdida (dB)

Para un enlace de radio simple, podemos identificar 7 partes importantes para determinar la potencia recibida:

1 - La potencia del transmisor (+) T

2 - Las pérdidas de la línea de transmisión a la antena (-) L1

3 - La ganancia de la antena (+) A1

4 - Pérdidas en la propagación de ondas (-) P

5 - Pérdidas por otros factores (-) D

6 - La ganancia de la antena receptora (+) A2

7 - Pérdidas en la línea de transmisión al receptor (-) L2

Potencia recibida = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Manteniendo los valores en dBm y dBi, las gráficas se pueden sumar y restar directamente. Para hacer estos cálculos, puede encontrar calculadoras en línea que lo ayuden a ingresar los valores en la expresión.

Además, algunos tienen referencias sobre la atenuación de algunos cables comerciales. Esto permite un cálculo más sencillo.

Puede encontrar una calculadora como esta en:

Paso 6: influencia de los obstáculos

Además de tomar las debidas precauciones para evitar pérdidas en las partes integrales de los circuitos del transmisor y receptor, otro factor que no se debe ignorar es la Clear Vision Line entre el transmisor y el receptor.

Incluso con la optimización de la relación entre ganancia y pérdida, obstáculos como edificios, techos, árboles, colinas y estructuras, entre otras cosas, pueden interrumpir la señal.

Si bien el cálculo tiene en cuenta la propagación de la onda, presupone una transmisión directa sin obstáculos.

Paso 7: prueba adicional

Esta prueba a continuación, que alcanzó los 800 metros, se realizó manteniendo el transmisor y la antena en una pequeña torre, marcada en el mapa con la etiqueta "Transmisor". Mediante receptor se ejecutó la ruta (en violeta) Los puntos marcados indican puntos con buena recepción.

Comprobamos los puntos utilizando un mapa topológico de la región y, de hecho, las altitudes son aproximadas. Los datos aparecen en la imagen a continuación y se puede acceder a ellos en este sitio:

Como se muestra en la imagen de abajo, existe un valle prácticamente sin obstáculos en la región entre los dos puntos.

Paso 8: Conclusión

Estas pruebas me dieron más confianza en LoRa, ya que estaba muy satisfecho con los resultados obtenidos. Sin embargo, señalo que existen otras antenas que nos pueden dar aún más poder para alcanzar. Eso significa que tenemos nuevos desafíos para los próximos videos.