Lampione stradale intelligente con LoRa: 5 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:02

I lampioni di una città forniscono condizioni di traffico più sicure, un ambiente pedonale più sicuro e possono rappresentare un grande miglioramento per la produzione architettonica turistica e commerciale della città.

Questo progetto mira allo sviluppo di un prototipo di lampione stradale intelligente che fornisce all'utente la gestione del livello della lampada e un feedback sulle prestazioni.

Questo prototipo funziona in configurazione Master-slave, in cui ogni lampione funge da slave e LoRa Gateway funge da master. Poiché il gateway Lora ha un raggio più lungo rispetto ad altri servizi di comunicazione come wifi, Bluetooth, NFC ecc. Sebbene il GSM abbia il raggio più lungo, include i costi di abbonamento che non ci sono LoRa (gratuito) e anche LoRa consuma una quantità di energia molto inferiore durante l'operazione. Il master è connesso a Internet in modo che l'utente possa monitorare a distanza i lampioni. Quindi è possibile collegare e controllare un numero elevato di lampioni dal gateway principale.

Fase 1: COMPONENTI NECESSARI

• Batteria agli ioni di litio
• Luce LED e driver LED
• Sensore ultrasonico
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO(ATMEGA 328P)
• Ricetrasmettitore SX 1728 Lora

Passaggio 2: descrizione dei componenti

Nodemcu:

ESP8266, integra GPIO, PWM, I2C, SPI e ADC tutto in un'unica scheda. Questo microcontrollore è dotato di WiFi integrato, che ci aiuta a connettere il nostro progetto a Internet. Tutti i pin GPIO di Nodemcu possono essere utilizzati come pin PWM, inoltre ha anche 1 pin analogico.

Driver LED:

AN30888A e AN30888B sono controller DC-DC ideali per pilotare LED ad alta luminanza per l'illuminazione a LED. Sono dotati di 2 modalità di regolazione dell'illuminazione (controllo PWM e controllo della tensione di riferimento) e possono essere resi compatibili con la tensione boost, buck o buck-boost cambiando i componenti esterni

Modulo LORA:

Il modulo LoRa (Long-range Radio) porterà i tuoi progetti IoT lontano con la comunicazione su uno spettro diffuso a lungo raggio. Questa forma di comunicazione wireless si traduce in una larghezza di banda maggiore, aumentando la resistenza alle interferenze, riducendo al minimo il consumo di corrente e aumentando la sicurezza.

Questo modulo utilizza il circuito integrato SX1278 e funziona su una frequenza di 433 MHz. Il salto di frequenza, che ti dà quel dolce equilibrio di trasmissione del segnale di qualità, coprirà una gamma di 420-450 MHz. Questa funzionalità wireless a lungo raggio è racchiusa in un piccolo pacchetto (17 x 16 mm) e fornita tramite un'antenna a molla.

Con LoRa Ra-01, non devi scendere a compromessi nell'equilibrio tra portata, immunità alle interferenze o consumo energetico. La tecnologia alla base di questo circuito integrato significa che è perfetto per quei progetti che richiedono portata e forza.

Caratteristiche:

• Comunicazione a spettro esteso LoRaTM
• Comunicazione SPI half-duplex
• Il bit rate programmabile può raggiungere i 300 kbps
• Gamma di onde RSSI da 127 dB.

Specifiche:

• Standard wireless: 433 MHz
• Gamma di frequenza: 420 - 450 MHz
• Porta: SPI/GPIO
• Tensione di esercizio: 1,8 - 3,7 V, predefinito 3,3 V
• Corrente di lavoro, ricezione: meno di 10,8 mA (LnaBoost chiuso, banda 1)
• Trasmissione: meno di 120mA (+20dBm),
• Modello di sonno: 0.2uA

Fase 3: Schema di Master e Slave

Fornire i collegamenti come da schema.

Master fungerà da gateway e sarà connesso a Internet. Ogni schiavo è collegato a singole luci stradali e controlla la luminosità della Luce.

SX1728 e il sensore a ultrasuoni sono collegati ad Arduino uno come da schema. Il pin Trig e il pin Echo sono collegati ai pin digitali di Arduino UNO. Il modulo SX1728 LoRa è collegato ad Arduino tramite comunicazione SPI.

SX1728 agisce a 433 Mhz. ogni paese ha la rispettiva larghezza di banda per LoRa. In India banda libera in 866-868 MHz. Per il modello prototipo, qui viene utilizzato il modulo a 433 MHz.

Passaggio 4: operazione

Quando un ostacolo attraversa il lampione (SLAVE), il sensore a ultrasuoni rileverà l'ostacolo e aumenterà la luminosità di quel particolare lampione. E questo invia anche messaggi ai lampioni imminenti come pacchetti RF. Così la catena di lampioni aumenterà costantemente la sua luminosità. Quindi tornerà alla modalità normale. Inoltre ogni lampione può essere controllato individualmente dal master inviando messaggi al particolare slave.

Ho utilizzato una batteria agli ioni di litio da 3,2 V e un driver LED in modalità boost per fornire al LED la tensione necessaria

Lo slave qui funzionerà in 3 modalità, che possono essere configurate nel software

• Modalità "1" Massima luminosità sempre (Giorni di pioggia e giorni di emergenza)
• Modalità "2" Luminosità alternata (orari serali - orari di scarsa illuminazione)
• Modalità "3" Controllo completo con ultrasuoni (mezzanotte e tempi di utilizzo bassi)

Il Master trasmetterà il messaggio con un indirizzo particolare. Lo slave con l'indirizzo corrispondente accetterà solo il messaggio e agirà di conseguenza.

Per il controllo della luminosità del LED, è possibile utilizzare driver LED come AN30888A/B. Ne ho ricavato uno da una vecchia lampada di emergenza e l'ho decodificato.

Passaggio 5: codici

Qui presento i codici utilizzati per il Master e lo Slave, Datasheet per il driver LED che ho utilizzato.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - qui puoi scaricare la libreria per LoRa.