OLTRE L'ORIZZONTE CON LoRa RF1276: 12 Passi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:03

Ho trovato il ricetrasmettitore RF1276 da consegnare

le prestazioni più eccezionali in termini di portata e qualità del segnale. Durante il mio primo volo sono stato in grado di raggiungere una distanza di 56 km a un livello di segnale di -70 dB con antenne a un quarto di lunghezza d'onda.

Passaggio 1: BOM (distinta base)

1.

ARDUINO PRO Mini

2. Modulo GPS Ublox NEO-6M

3. Sensore di pressione barometrica BMP-085

4. Adattatore per scheda SD

5. LED da 3 Watt

6. 2x batterie 18650 2600mAh

7. Convertitore di tensione buck DC-DC

8. 2x ricetrasmettitori RF1276 da appconwireless.com

Passaggio 2: CONNETTIVITÀ HARDWARE

- Il sensore BMP085 è collegato a A4 (SDA) e A5 (SCL)

- La scheda SD è collegata a 10 (SS), 11 (MISO), 12 (MOSI), 13 (SCK)

- Il GPS è collegato a 6(TX), 7(RX) – seriale software

- RF1276 è collegato a TX->RX, RX->TX – seriale hardware

- Il monitor della tensione della batteria è collegato ad A0 tramite il divisore di tensione

- Il controllo ON/OFF del LED avviene tramite N-FET (IRLZ44N), che è collegato al pin 9 tramite resistore pull-down.

- Il pin 8 è collegato a RST (per un reset del microcontrollore remoto)

- La batteria è collegata alla conversione buck DC/DC, che è regolata per l'uscita 5V

Fase 3: ANTENNE

Ho trovato quell'antenna a dipolo sul

L'estremità di trasmissione e l'antenna a filo sull'estremità ricevente danno i migliori risultati

Passaggio 4: configurazione RADIO

Per raggiungere la massima gittata, si deve

comprendere la fisica di base alla base della comunicazione radio.

- Aumentando la larghezza di banda si riduce la sensibilità (e viceversa)

- L'aumento del guadagno dell'antenna riduce la potenza di trasmissione richiesta

- La linea di vista è un must

Sulla base delle regole di cui sopra, ho scelto i seguenti parametri per lo strumento RF:

- SF: 2048

- BW: 125kHz

- Potenza TX: 7 (max.)

- Velocità UART: 9600 bps

Le impostazioni precedenti daranno solo 293 bps, ma abiliteranno una sensibilità di ricezione di -135 dB. Ciò significa che è possibile trasmettere piccoli pacchetti (ad es. latitudine o longitudine) di ca. ogni 2 secondi. Se vuoi anche comandare a distanza la tua elettronica, devi lasciare cioè 1 secondo per ascoltare i comandi di terra. Quindi i dati possono essere trasmessi ogni 3 secondi.

Passaggio 5: CONFIGURAZIONE DEL MODULO

Il firmware richiede sia il modulo GPS

e RF1276 da configurare per UART 9600bps. La configurazione GPS può essere effettuata con il software u-blox U-Center.

Visualizza->Messaggi->UBX->CFG->PRT->Baudrate->9600. Quindi, Ricevitore->Azione->Salva configurazione.

La configurazione di RF1276 può essere effettuata con il Tool RF1276.

Passaggio 6: FIRMWARE

Il firmware:

- Monitorare la pressione atmosferica e la temperatura

- Monitorare la tensione della batteria

- Cattura una varietà di valori GPS

- Registra tutti i dati sulla scheda SD

- Trasmetti tutti i dati

Il firmware abilita le seguenti opzioni di controllo remoto:

- resettare il modulo

- accendere/spegnere il led

- aggiorna il contatore interno dopo aver ricevuto il pacchetto ping da terra

Sia il lettore di schede SD che il sensore di pressione BMP sono programmati per il funzionamento a tolleranza d'errore. Il fallimento di uno di questi non farà crashare il modulo.

Passaggio 7: CONFIGURAZIONE DEL VOLO

Ho collegato il carico utile al pallone.

Il peso del carico utile è leggermente superiore a 300 g. Il pallone è più pesante – ca. 1 kg. L'ho riempito con 2 metri cubi di elio dando così 700 g di portanza libera. L'ho gonfiato per scoppiare a 1,5 km (85% del volume).

Fase 8: RISULTATI

Il pallone ha raggiunto i 4,6 km di altitudine e

distanza di 56 km. Stava viaggiando a 40 km/h su una grande città ed è atterrato da qualche parte in una palude. È scoppiato solo a 4,6 km, quindi la sua resistenza alla trazione era 3 volte migliore di quanto inizialmente stimato.

Non ho recuperato il carico utile poiché non potevo guidare e concentrarmi solo sul monitoraggio della telemetria in tempo reale.

Ho catturato gli ultimi pacchetti quando il pallone era a ca. 1 km di altitudine. Questo è quando è andato oltre l'orizzonte.

Passaggio 9: DATI DI VOLO

Ho raccolto molti più parametri, ma

quelli extra sono principalmente GPS. La traiettoria di volo ricostruita è fornita nell'immagine sopra, ed ecco i dati del sensore interno.

Fase 10: CONCLUSIONI

RF1276 è decisamente eccezionale

ricetrasmettitore. Non ho provato niente di meglio di questo. Volando sopra una città enorme (condizione di interferenza elevata) in condizioni di forte vento con posizione dell'antenna instabile, è stato in grado di fornire un livello di segnale di -70dB a una distanza di 56 km a 1 km dal suolo, lasciando così un budget di collegamento di -65 dB! (il suo limite di sensibilità configurato era -135dB). Se solo non fosse andato dietro l'orizzonte (o se fossi stato più in alto, ad esempio su una collina o una torre delle telecomunicazioni) avrei potuto catturare la sua posizione di atterraggio. O, in alternativa, se il palloncino non fosse scoppiato, avrei potuto raggiungere il doppio o il triplo della distanza!