ضوء الشارع الذكي باستخدام LoRa: 5 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

توفر أضواء شوارع المدينة ظروفًا مرورية أكثر أمانًا وبيئة مشاة أكثر أمانًا ويمكن أن تمثل تحسنًا كبيرًا في الناتج السياحي والتجاري المعماري للمدينة.

يهدف هذا المشروع إلى تطوير نموذج أولي لإضاءة الشوارع الذكية التي توفر إدارة مستوى المصباح وتعليقات حول الأداء للمستخدم.

يعمل هذا النموذج الأولي على تكوين السيد والعبد ، حيث يعمل كل مصباح شارع كعبد ، ويعمل LoRa Gateway باعتباره السيد. نظرًا لأن Lora gateway تتمتع بمدى أطول مقارنة بخدمات الاتصال الأخرى مثل wifi و Bluetooth و NFC وما إلى ذلك. على الرغم من أن GSM لديها نطاق أطول ، إلا أنها تتضمن رسوم اشتراك غير موجودة ، كما أن LoRa تستهلك قدرًا أقل من الطاقة أثناء العملية. Master متصل بالإنترنت حتى يتمكن المستخدم من مراقبة أضواء الشوارع عن بعد. لذلك يمكن توصيل عدد كبير من مصابيح الشوارع والتحكم فيها من البوابة الرئيسية.

الخطوة 1: المكونات المطلوبة

• بطارية ليثيوم أيون
• ضوء LED وسائق LED
• أجهزة الاستشعار بالموجات فوق الصوتية
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• SX 1728 لورا الإرسال والاستقبال

الخطوة 2: وصف المكونات

نوديمكو:

ESP8266 ، يدمج GPIO و PWM و I2C و SPI و ADC في لوحة واحدة. يحتوي هذا المتحكم الدقيق على شبكة WiFi مدمجة معه ، مما يساعدنا على توصيل مشروعنا بالإنترنت. يمكن استخدام جميع دبابيس GPIO في Nodemcu كدبابيس PWM ، بالإضافة إلى ذلك ، فهي تحتوي أيضًا على دبوس تمثيلي واحد.

مشغلات LED:

AN30888A و AN30888B هي وحدات تحكم DC-DC مثالية لقيادة مصابيح LED عالية الإضاءة لإضاءة LED. وهي مجهزة بوضعي ضبط الإضاءة (التحكم في PWM والتحكم في الجهد المرجعي) ، ويمكن جعلها متوافقة مع الجهد المعزز أو باك أو باك التعزيز عن طريق تغيير المكونات الخارجية

وحدة لورا:

ستأخذ وحدة LoRa (الراديو بعيد المدى) مشاريع إنترنت الأشياء الخاصة بك على مسافة مع الاتصال عبر طيف ممتد بعيد المدى. ينتج عن هذا النوع من الاتصالات اللاسلكية عرض نطاق ترددي أكبر ، وزيادة مقاومة التداخل ، وتقليل الاستهلاك الحالي ، وزيادة الأمان.

تستخدم هذه الوحدة SX1278 IC وتعمل على تردد 433 ميجا هرتز. قفز التردد - الذي يمنحك هذا التوازن الرائع لنقل إشارة الجودة - سيغطي نطاقًا من 420-450 ميجا هرتز. يتم تجميع هذه القدرة اللاسلكية طويلة المدى في حزمة صغيرة (17 × 16 مم) ويتم توصيلها من خلال هوائي زنبركي.

مع LoRa Ra-01 ، لن تضطر إلى التنازل عن توازن النطاق أو مناعة التداخل أو استهلاك الطاقة. تعني التكنولوجيا الكامنة وراء هذا IC أنه مثالي لتلك المشاريع التي تتطلب المدى والقوة.

سمات:

• LoRaTM تنتشر اتصالات الطيف
• اتصال SPI أحادي الاتجاه
• يمكن أن يصل معدل البت القابل للبرمجة إلى 300 كيلوبت في الثانية
• نطاق موجة 127dB RSSI.

تحديد:

• المعيار اللاسلكي: 433 ميجا هرتز
• مدى التردد: 420-450 ميجا هرتز
• المنفذ: SPI / GPIO
• جهد التشغيل: 1.8 - 3.7 فولت ، الافتراضي 3.3 فولت
• تيار العمل ، الاستلام: أقل من 10.8 مللي أمبير (LnaBoost مغلق ، النطاق 1)
• الإرسال: أقل من 120 مللي أمبير (+ 20 ديسيبل) ،
• نموذج النوم: 0.2uA

الخطوة 3: رسم تخطيطي للسيد والعبد

أعط الاتصالات حسب التخطيطي.

سوف يعمل Master كبوابة ومتصل بالإنترنت. كل عبد متصل بأضواء الشوارع الفردية ويتحكم في سطوع الضوء.

SX1728 ومستشعر الموجات فوق الصوتية متصل بـ Arduino uno حسب التخطيطي. يتم توصيل دبوس Trig ودبوس Echo بالدبابيس الرقمية لـ Arduino UNO. وحدة SX1728 LoRa متصلة بـ Arduino عن طريق اتصال SPI.

يعمل SX1728 في 433 ميجا هرتز. كل دولة لديها عرض النطاق الترددي الخاص بها لورا. في الهند النطاق الحر في 866-868 ميغاهيرتز. بالنسبة لنموذج النموذج الأولي ، يتم استخدام وحدة 433 ميجا هرتز هنا.

الخطوة 4: العملية

عندما يعبر أحد العوائق ضوء الشارع (SLAVE) ، فإن جهاز الاستشعار بالموجات فوق الصوتية سوف يكتشف العائق ويزيد من سطوع ضوء الشارع المحدد. وهذا أيضًا يرسل رسائل إلى أضواء الشوارع القادمة كحزم RF. وبالتالي ستزيد سلسلة مصابيح الشوارع من سطوعها بشكل مطرد. ثم ستعود إلى الوضع العادي. علاوة على ذلك ، يمكن التحكم في كل مصباح شارع بشكل فردي من السيد عن طريق إرسال رسائل إلى العبد المعين.

لقد استخدمت بطارية ليثيوم أيون 3.2 فولت ومحرك LED في وضع التعزيز لتزويد LED بالجهد اللازم

سيعمل Slave هنا في 3 أوضاع ، والتي يمكن تهيئتها في البرنامج

• الوضع "1" سطوع كامل دائمًا (الأيام الممطرة وأيام الطوارئ)
• الوضع "2" سطوع بديل (أوقات المساء - أوقات الإضاءة المنخفضة)
• وضع "3" تحكم كامل بالموجات فوق الصوتية (منتصف الليل وأوقات استخدام منخفضة)

سيد سوف يبث الرسالة بعنوان معين. لن يقبل العبد الذي يحمل العنوان المقابل الرسالة إلا ويتصرف وفقًا لذلك.

للتحكم في سطوع LED ، يمكن استخدام برنامج تشغيل LED مثل AN30888A / B. لقد حصلت على مثل هذا من مصباح الطوارئ القديم وقمت بهندسة عكسية.

الخطوة 5: الرموز

أقدم هنا الرموز المستخدمة في Master and Slave ، Datasheet لبرنامج تشغيل LED الذي استخدمته.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - هنا يمكنك تنزيل مكتبة LoRa.