ESP32 LoRa: يمكنك الوصول إلى 6.5 كيلومترات: 8 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

6.5 كيلومتر! كان هذا نتيجة اختبار الإرسال الذي أجريته باستخدام ESP32 OLED TTGO LoRa32 ، واليوم سأناقش هذا الأمر معك بمزيد من التفصيل. نظرًا لأن النموذج الذي استخدمته كان يحتوي في الأصل على هوائي أعتبره سيئًا ، فقد اخترت استخدام نموذج هوائي آخر بكسب 5 ديسيبل في الاختبار. لذلك ، بالإضافة إلى الحديث عن النطاق الذي حصلنا عليه في اختبارنا ، سنناقش أسباب فقدان طاقة الإشارة. سنقوم أيضًا بتقييم التأثيرات البيئية نوعياً (التضاريس والعقبات وغيرها) عند تلقي هذه الإشارة.

الخطوة 1: الموارد المستخدمة

• 2 وحدة ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 هوائيات موجية UHF 5/8 900 ميجاهرتز - AP3900

• مزودات طاقة محمولة 2 × 5 فولت

(حزمة بطارية مع منظم جهد قابل للتعديل)

يتم عرض صحيفة بيانات الهوائي عبر الرابط:

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

هذا الرابط الثاني مخصص لأولئك الذين طلبوا مني اقتراحات حول مكان شراء الهوائيات:

الهوائيات

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

جبل الهوائي:

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

***** "انتباه ، قمنا بتغيير موصل المصنع لـ SMA ذكر للتواصل مع ذيل الخنزير"

الخطوة الثانية: الهوائيات

في هذه الصور ، أعرض ورقة بيانات الهوائي والرسم البياني لأدائه.

• نستخدم أيضًا هوائيين متحركين بموجة UHF 5/8 بسرعة 900 ميجاهرتز

• تم وضع أحد الهوائيات على سطح السيارة والآخر على جهاز الإرسال

الخطوة 3: الوصول إلى الاختبار

في اختبارنا الأول ، حققنا نطاق إشارة يبلغ 6.5 كم. وضعنا أحد الهوائيات فوق مبنى ، عند النقطة C ، وسرنا مسافة 6.5 كيلومترات في منطقة حضرية أصبحت ريفية بشكل مطرد. أشير إلى أنه في منتصف الرحلة ، وفي أوقات مختلفة ، فقدنا الإشارة.

لماذا يحدث هذا؟ لأن لدينا تأثيرات طوبولوجيا ، وهي خصائص الفضاء الذي يتم السفر فيه فيما يتعلق بالتغيرات الجغرافية. مثال: إذا كان لدينا تل في منتصف الطريق ، فلن يتم عبوره من خلال إشارتنا ، وستكون لدينا إشارة فاشلة.

أذكرك أن هذا يختلف عن استخدام LoRa في دائرة نصف قطرها 400 متر ، لأن مدى وصولك مرتفع جدًا في هذه المساحة ، مع القدرة على عبور الجدران ، على سبيل المثال. مع زيادة هذه المسافة ، قد تتسبب العوائق في حدوث تداخل.

الخطوة 4: التجربة الثانية

أجرينا اختبارًا ثانيًا ، وهذه المرة ، بدلاً من ترك هوائي فوق مبنى ، كان على مستوى سطح الأرض فوق بوابة. وضعت الهوائي الثاني في السيارة وبدأت في القيادة. وكانت النتيجة تصل إلى مدى 4.7 كيلومتر. تجاوزت كل من هذه المسافة والأولى التي سجلناها (6.5 كيلومترات) النطاقات التي عبر عنها Heltec (المتوقعة عند 3.6 كيلومتر). من المهم أن نتذكر أننا استخدمنا فقط جهازي TTGO المدعومين بالبطاريات من خلال منظمات الجهد.

الخطوة 5: تكلفة الارتباط في قاعدة البيانات

تكلفة الارتباط مفهوم مثير جدا للاهتمام. يسمح لك بتصور كيف ستفقد الطاقة أثناء الإرسال ، وأين يجب إعطاء الأولوية للإجراءات التصحيحية لتحسين الارتباط.

تكمن الفكرة في قياس مقدار الإشارة المرسلة التي يجب أن تصل إلى جهاز الاستقبال ، مع مراعاة مكاسب وخسائر الإشارة في العملية ، أو:

الطاقة المستقبلة (ديسيبل) = القدرة المنقولة (ديسيبل) + الكسب (ديسيبل) - الخسارة (ديسيبل)

لرابط راديو بسيط ، يمكننا تحديد 7 أجزاء مهمة لتحديد الطاقة المستلمة:

1 - قوة المرسل (+) ت

2 - خسائر خط النقل للهوائي (-) L1

3 - كسب الهوائي (+) A1

4 - خسائر انتشار الموجة (-) ص

5- الخسائر الناتجة عن عوامل أخرى (-) د

6 - كسب هوائي الاستقبال (+) A2

7 - الفقد في خط النقل إلى المستقبل (-) L2

الطاقة المستقبلة = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

من خلال الاحتفاظ بالقيم في dBm و dBi ، يمكن تلخيص المؤامرات وطرحها مباشرة. لإجراء هذه الحسابات ، يمكنك العثور على حاسبات عبر الإنترنت تساعدك على إدخال القيم في التعبير.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك مراجع حول توهين بعض الكابلات التجارية. هذا يسمح لحساب أسهل.

يمكنك العثور على آلة حاسبة مثل هذه على:

الخطوة السادسة: تأثير العقبات

بالإضافة إلى اتخاذ الاحتياطات المناسبة لتجنب الخسائر في الأجزاء المتكاملة لدائرة الإرسال والاستقبال ، هناك عامل آخر لا ينبغي تجاهله وهو Clear Vision Line بين المرسل والمستقبل.

حتى مع تحسين العلاقة بين الكسب والخسارة ، فإن العوائق مثل المباني والأسقف والأشجار والتلال والهياكل ، من بين أشياء أخرى ، يمكن أن تقطع الإشارة.

على الرغم من أن الحساب يأخذ في الاعتبار انتشار الموجة ، إلا أنه يفترض مسبقًا إرسالًا مباشرًا بدون عوائق.

الخطوة 7: اختبار إضافي

تم إجراء هذا الاختبار أدناه ، والذي وصل إلى 800 متر ، مع إبقاء جهاز الإرسال والهوائي في برج صغير ، تم وضع علامة على الخريطة بعنوان "جهاز الإرسال". باستخدام جهاز استقبال ، تم تنفيذ المسار (باللون البنفسجي) ، وتشير النقاط المحددة إلى النقاط ذات الاستقبال الجيد.

لقد فحصنا النقاط باستخدام خريطة طوبولوجية للمنطقة ، وفي الواقع ، فإن الارتفاعات تقريبية. تظهر البيانات في الصورة أدناه ويمكن الوصول إليها في هذا الموقع:

كما هو موضح في الصورة أدناه ، يوجد وادي لا يوجد فيه أي عوائق تقريبًا في المنطقة بين النقطتين.

الخطوة 8: الخاتمة

أعطتني هذه الاختبارات مزيدًا من الثقة في LoRa ، حيث كنت راضيًا جدًا عن النتائج التي تم تحقيقها. ومع ذلك ، أشير إلى أن هناك هوائيات أخرى يمكن أن تمنحنا المزيد من القوة للوصول إليها. هذا يعني أن لدينا تحديات جديدة لمقاطع الفيديو التالية.