ESP32 LoRa: puoi raggiungere fino a 6,5 Km!: 8 passaggi

2024 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2024-01-30 10:04

6,5 km! Questo è stato il risultato di un test di trasmissione che ho eseguito con ESP32 OLED TTGO LoRa32 e oggi ne parlerò ulteriormente con voi. Poiché il modello che ho usato originariamente aveva un'antenna che considero cattiva, ho scelto di utilizzare un altro modello di antenna con un guadagno di 5 dB nel test. Quindi, oltre a parlare dell'ambito che abbiamo avuto con il nostro test, discuteremo delle cause della perdita di potenza del segnale. Quando riceviamo questo segnale, valuteremo anche qualitativamente le influenze ambientali (terreno, ostacoli e altro).

Passaggio 1: risorse utilizzate

• 2 Moduli ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 antenne UHF 5/8 onde 900MHz - AP3900

• 2 alimentatori portatili da 5V

(Pacco batterie con regolatore di tensione regolabile)

Una scheda tecnica dell'antenna è mostrata tramite il link:

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

Questo secondo link è per chi mi ha chiesto suggerimenti su dove acquistare le antenne:

Antenne

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

Supporto per antenna:

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

***** "Attenzione, abbiamo cambiato il connettore di fabbrica per uno SMA maschio da collegare con il codino"

Passaggio 2: antenne

In queste immagini mostro la scheda tecnica dell'antenna e il suo grafico delle prestazioni.

• Utilizziamo anche due antenne mobili UHF 5/8 a onde a 900MHz

• Una delle antenne era posizionata sul tetto dell'auto e l'altra era sul trasmettitore

Fase 3: Raggiungi il test

Nel nostro primo test, abbiamo raggiunto un raggio di segnale di 6,5 km. Abbiamo messo una delle antenne in cima a un edificio, nel punto C, e abbiamo camminato per 6,5 km in un'area urbana che è diventata costantemente rurale. Faccio notare che a metà del viaggio, in vari momenti, abbiamo perso il segnale.

Perché questo si verifica? Perché abbiamo influenze topologiche, che sono le caratteristiche dello spazio percorso in relazione ai cambiamenti geografici. Un esempio: se abbiamo una collina in mezzo alla strada, non sarà attraversata dal nostro segnale e avremo un segnale in mancanza.

Ti ricordo che questo è diverso da quando usi un LoRa in un raggio di 400 metri, perché la tua portata è piuttosto alta in questo spazio, con la possibilità di attraversare i muri, ad esempio. All'aumentare di questa distanza, gli ostacoli possono causare interferenze.

Passaggio 4: secondo esperimento

Abbiamo fatto un secondo test e questa volta, invece di lasciare un'antenna in cima a un edificio, era al piano terra sopra un cancello. Ho messo la seconda antenna in macchina e ho iniziato a guidare. Il risultato è stato un reach nell'intervallo di 4,7 km. Sia questa distanza che la prima che abbiamo registrato (6,5 km) hanno superato i range espressi da Heltec (proiettati a 3,6 km). È importante ricordare che abbiamo utilizzato solo i due TTGO alimentati a batterie tramite regolatori di tensione.

Passaggio 5: costo del collegamento in DB

Il costo del collegamento è un concetto molto interessante. Ti consente di visualizzare come l'energia andrà persa durante la trasmissione e dove esattamente le azioni correttive devono essere prioritarie per migliorare il collegamento.

L'idea è misurare quanto segnale inviato dovrebbe raggiungere il ricevitore, tenendo conto dei guadagni e delle perdite del segnale nel processo, oppure:

Potenza ricevuta (dB) = Potenza trasmessa (dB) + Guadagno (dB) - Perdita (dB)

Per un semplice collegamento radio possiamo individuare 7 porzioni importanti per determinare la potenza ricevuta:

1 - La potenza del trasmettitore (+) T

2 - Le perdite della linea di trasmissione all'antenna (-) L1

3 - Il guadagno dell'antenna (+) A1

4 - Perdite nella propagazione dell'onda (-) P

5 - Perdite dovute ad altri fattori (-) D

6 - Il guadagno dell'antenna ricevente (+) A2

7 - Perdite nella linea di trasmissione al ricevitore (-) L2

Potenza ricevuta = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Mantenendo i valori in dBm e dBi, i grafici possono essere sommati e sottratti direttamente. Per eseguire questi calcoli, puoi trovare calcolatori online che ti aiutano a inserire i valori nell'espressione.

Inoltre, alcuni hanno riferimenti sull'attenuazione di alcuni cavi commerciali. Ciò consente un calcolo più semplice.

Puoi trovare una calcolatrice come questa su:

Passaggio 6: influenza degli ostacoli

Oltre a prendere le dovute precauzioni per evitare perdite nelle parti integranti dei circuiti del trasmettitore e del ricevitore, un altro fattore da non trascurare è la Clear Vision Line tra il trasmettitore e il ricevitore.

Anche con l'ottimizzazione del rapporto tra guadagno e perdita, ostacoli come edifici, tetti, alberi, colline e strutture, tra le altre cose, possono interrompere il segnale.

Sebbene il calcolo tenga conto della propagazione dell'onda, presuppone una trasmissione diretta senza ostacoli.

Passaggio 7: test aggiuntivo

Questo test in basso, che ha raggiunto gli 800 metri, è stato eseguito mantenendo il trasmettitore e l'antenna in una piccola torre, segnata sulla mappa etichettata "Trasmettitore". Utilizzando un ricevitore, è stato eseguito il percorso (in viola) I punti contrassegnati indicano punti con una buona ricezione.

Abbiamo verificato i punti utilizzando una carta topologica della regione e, infatti, le altitudini sono approssimative. I dati appaiono nell'immagine sottostante e sono raggiungibili a questo sito:

Come mostrato nell'immagine qui sotto, c'è una valle praticamente senza ostacoli nella regione tra i due punti.

Passaggio 8: conclusione

Questi test mi hanno dato più fiducia in LoRa, in quanto sono rimasto molto soddisfatto dei risultati ottenuti. Ti segnalo però che ci sono altre antenne che possono darci ancora più potenza da raggiungere. Ciò significa che abbiamo nuove sfide per i prossimi video.