ไฟถนนอัจฉริยะโดยใช้ LoRa: 5 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:05

ไฟถนนในเมืองให้สภาพการจราจรที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น สภาพแวดล้อมทางเท้าที่ปลอดภัยยิ่งขึ้น และสามารถแสดงถึงการปรับปรุงที่ดีในด้านการท่องเที่ยวทางสถาปัตยกรรมและการส่งออกเชิงพาณิชย์ของเมือง

โครงการนี้มีจุดมุ่งหมายในการพัฒนาต้นแบบของไฟถนนอัจฉริยะ ซึ่งให้การจัดการระดับหลอดไฟและข้อเสนอแนะเกี่ยวกับประสิทธิภาพให้กับผู้ใช้

ต้นแบบนี้ทำงานบนการกำหนดค่า Master-slave โดยที่ไฟถนนแต่ละดวงทำหน้าที่เป็นทาส และ LoRa Gateway ทำหน้าที่เป็นต้นแบบ เนื่องจากเกตเวย์ Lora มีช่วงที่ยาวกว่าเมื่อเทียบกับบริการสื่อสารอื่นๆ เช่น wifi, Bluetooth, NFC เป็นต้น แม้ว่า GSM จะมีช่วงที่ยาวกว่า แต่ก็มีค่าสมัครสมาชิกซึ่งไม่มี LoRa (ฟรี) และ LoRa ยังใช้พลังงานในปริมาณที่น้อยมาก ระหว่างดำเนินการ มาสเตอร์เชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ตเพื่อให้ผู้ใช้สามารถตรวจสอบไฟถนนจากระยะไกล ดังนั้นไฟถนนจำนวนมากสามารถเชื่อมต่อและควบคุมได้จากเกตเวย์มาสเตอร์

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนประกอบที่จำเป็น

• แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
• ไฟ LED และไดรเวอร์ LED
• เซ็นเซอร์อัลตราโซนิก
• โนเดมคู (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• SX 1728 ตัวรับส่งสัญญาณ Lora

ขั้นตอนที่ 2: คำอธิบายของส่วนประกอบ

โนเดมคู:

ESP8266 รวม GPIO, PWM, I2C, SPI และ ADC ไว้ในบอร์ดเดียว ไมโครคอนโทรลเลอร์นี้มี WiFi ในตัวซึ่งช่วยให้เราเชื่อมต่อโครงการของเรากับอินเทอร์เน็ต พิน GPIO ทั้งหมดของ Nodemcu สามารถใช้เป็นพิน PWM ได้ นอกจากนั้นยังมีพินอะนาล็อก 1 พิน

ไดรเวอร์ LED:

AN30888A และ AN30888B เป็นตัวควบคุม DC-DC ที่เหมาะสำหรับการขับ LED ที่มีความสว่างสูงสำหรับไฟ LED มีโหมดการปรับแสง 2 โหมด (การควบคุม PWM และการควบคุมแรงดันไฟฟ้าอ้างอิง) และสามารถใช้งานร่วมกับแรงดันไฟฟ้าแบบบูสต์ บัค หรือบูสบูสต์ได้ด้วยการเปลี่ยนส่วนประกอบภายนอก

โมดูล LORA:

โมดูล LoRa (วิทยุระยะไกล) จะนำโปรเจ็กต์ IoT ของคุณไปไกลกว่าด้วยการสื่อสารผ่านสเปกตรัมการแพร่กระจายระยะไกล รูปแบบการสื่อสารไร้สายนี้ส่งผลให้มีแบนด์วิดท์ที่ใหญ่ขึ้น เพิ่มความต้านทานการรบกวน ลดการใช้กระแสไฟ และเพิ่มความปลอดภัย

โมดูลนี้ใช้ SX1278 IC และทำงานบนความถี่ 433MHz การกระโดดความถี่ซึ่งให้ความสมดุลของการส่งสัญญาณที่มีคุณภาพจะครอบคลุมช่วง 420-450MHz ความสามารถไร้สายระยะไกลนี้บรรจุอยู่ในแพ็คเกจขนาดเล็ก (17 x 16 มม.) และส่งผ่านเสาอากาศแบบสปริง

ด้วย LoRa Ra-01 คุณไม่จำเป็นต้องประนีประนอมกับความสมดุลของระยะ ภูมิคุ้มกันการรบกวน หรือการใช้พลังงาน เทคโนโลยีที่อยู่เบื้องหลัง IC นี้หมายความว่าเหมาะสำหรับโครงการที่ต้องการช่วงและความแข็งแกร่ง

คุณสมบัติ:

• LoRaTM สเปรดสเปกตรัมการสื่อสาร
• การสื่อสาร SPI แบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์
• อัตราบิตที่ตั้งโปรแกรมได้สามารถเข้าถึงได้ถึง 300kbps
• ช่วงคลื่น RSSI 127dB

ข้อมูลจำเพาะ:

• มาตรฐานไร้สาย: 433MHz
• ช่วงความถี่: 420 - 450MHz
• พอร์ต: SPI/GPIO
• แรงดันไฟฟ้าที่ใช้งาน: 1.8 - 3.7V, ค่าเริ่มต้น 3.3V
• ปัจจุบันทำงาน, รับ: น้อยกว่า 10.8mA (LnaBoost ปิด, แบนด์ 1)
• ส่ง: น้อยกว่า 120mA (+20dBm),
• รุ่นสลีป: 0.2uA

ขั้นตอนที่ 3: แผนผังของ Master และ Slave

ให้การเชื่อมต่อตามแผนผัง

อาจารย์จะทำหน้าที่เป็นเกตเวย์และเชื่อมต่อกับอินเทอร์เน็ต ทาสแต่ละคนเชื่อมต่อกับไฟถนนแต่ละดวงและควบคุมความสว่างของแสง

SX1728 และเซ็นเซอร์อัลตราโซนิกเชื่อมต่อกับ Arduino uno ตามแผนผัง Trig pin และ Echo pin เชื่อมต่อกับพินดิจิตอลของ Arduino UNO โมดูล SX1728 LoRa เชื่อมต่อกับ Arduino โดยการสื่อสาร SPI

SX1728 ทำงานที่ 433Mhz. แต่ละประเทศมีแบนด์วิดธ์สำหรับ LoRa ตามลำดับ ในอินเดียย่านความถี่ฟรีใน 866-868 MHz สำหรับรุ่นต้นแบบ ใช้โมดูล 433MHz ที่นี่

ขั้นตอนที่ 4: การใช้งาน

เมื่อมีสิ่งกีดขวางขวางไฟถนน (SLAVE) เซ็นเซอร์อัลตราโซนิกจะตรวจจับสิ่งกีดขวางและเพิ่มความสว่างของไฟถนนนั้น และยังส่งข้อความไปยังไฟถนนที่กำลังจะมาถึงเป็นแพ็กเก็ต RF ดังนั้นห่วงโซ่ของไฟถนนจะเพิ่มความสว่างอย่างต่อเนื่อง แล้วจะกลับมาสู่โหมดปกติ นอกจากนี้ สามารถควบคุมไฟถนนแต่ละดวงแยกจากมาสเตอร์ได้โดยการส่งข้อความไปยังสเลฟ

ฉันใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 3.2 V และไดรเวอร์ LED ในโหมดบูสต์เพื่อให้ LED มีแรงดันไฟฟ้าที่จำเป็น

สเลฟที่นี่จะทำงานใน 3 โหมดซึ่งสามารถกำหนดค่าได้ในซอฟต์แวร์

• โหมด "1" เต็มความสว่างเสมอ (วันฝนตกและวันฉุกเฉิน)
• โหมด "2" สลับความสว่าง (เวลาเย็น - เวลาแสงน้อย)
• โหมด "3" ควบคุมเต็มรูปแบบด้วยอัลตราโซนิก (เวลาเที่ยงคืนและเวลาใช้งานต่ำ)

อาจารย์จะถ่ายทอดข้อความที่มีที่อยู่เฉพาะ ทาสที่มีที่อยู่ที่สอดคล้องกันจะยอมรับเฉพาะข้อความและดำเนินการตามนั้น

สำหรับการควบคุมความสว่างของ LED สามารถใช้ไดรเวอร์ LED เช่น AN30888A/B ฉันได้รับจากโคมไฟฉุกเฉินเก่าและทำวิศวกรรมย้อนกลับ

ขั้นตอนที่ 5: รหัส

ที่นี่ฉันนำเสนอรหัสที่ใช้สำหรับ Master และ Slave แผ่นข้อมูลสำหรับไดรเวอร์ LED ที่ฉันใช้

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - คุณสามารถดาวน์โหลดห้องสมุดสำหรับ LoRa ได้ที่นี่