ESP32 LoRa: คุณสามารถวิ่งได้ไกลถึง 6.5 กม.!: 8 ขั้นตอน

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:07

6.5 กม.! นี่เป็นผลมาจากการทดสอบการส่งสัญญาณที่ฉันทำกับ ESP32 OLED TTGO LoRa32 และวันนี้ฉันจะพูดถึงเรื่องนี้กับคุณเพิ่มเติม เนื่องจากโมเดลที่ฉันใช้เดิมมีเสาอากาศที่ฉันคิดว่าไม่ดี ฉันจึงเลือกใช้เสาอากาศรุ่นอื่นที่มีอัตราขยาย 5 เดซิเบลในการทดสอบ ดังนั้น นอกเหนือจากการพูดถึงขอบเขตที่เรามีกับการทดสอบแล้ว เราจะพูดถึงสาเหตุของการสูญเสียพลังงานของสัญญาณ นอกจากนี้ เราจะประเมินอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมในเชิงคุณภาพ (ภูมิประเทศ อุปสรรค และอื่นๆ) เมื่อได้รับสัญญาณนี้

ขั้นตอนที่ 1: ทรัพยากรที่ใช้

• 2 โมดูล ESP32 OLED TTG LoRa32

• เสาอากาศแบบคลื่น UHF 5/8 จำนวน 2 เสา 900MHz - AP3900

• อุปกรณ์จ่ายไฟแบบพกพา 2 x 5V

(ก้อนแบตเตอรี่ที่มีตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าที่ปรับได้)

แผ่นข้อมูลเสาอากาศแสดงผ่านลิงค์:

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

ลิงค์ที่สองนี้สำหรับผู้ที่ขอคำแนะนำเกี่ยวกับสถานที่ซื้อเสาอากาศ:

เสาอากาศ

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

ติดเสาอากาศ:

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

***** "โปรดทราบ เราเปลี่ยนคอนเนคเตอร์โรงงานสำหรับ SMA ตัวผู้เพื่อเชื่อมต่อกับหางหมู"

ขั้นตอนที่ 2: เสาอากาศ

ในภาพเหล่านี้ ฉันแสดงแผ่นข้อมูลของเสาอากาศและกราฟประสิทธิภาพ

• เรายังใช้เสาอากาศคลื่นความถี่ 900MHz แบบเคลื่อนที่ UHF 5/8 จำนวน 2 เสา

• เสาอากาศอันหนึ่งวางบนหลังคารถ อีกอันวางบนเครื่องส่งสัญญาณ

ขั้นตอนที่ 3: เข้าถึงการทดสอบ

ในการทดสอบครั้งแรก เรามีช่วงสัญญาณถึง 6.5 กม. เราวางเสาอากาศอันหนึ่งไว้บนอาคาร ที่จุด C และเราเดิน 6.5 กม. ในเขตเมืองที่กลายเป็นชนบทอย่างต่อเนื่อง ผมชี้ให้เห็นว่าระหว่างการเดินทางหลายครั้งเราสูญเสียสัญญาณ

ทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น? เนื่องจากเรามีอิทธิพลต่อโทโพโลยีซึ่งเป็นลักษณะของอวกาศที่เดินทางโดยสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงทางภูมิศาสตร์ ตัวอย่าง: ถ้าเรามีเนินอยู่กลางถนน สัญญาณของเราจะไม่ข้าม และเราจะมีสัญญาณล้มเหลว

ฉันขอเตือนคุณว่าสิ่งนี้แตกต่างจากเมื่อคุณใช้ LoRa ในรัศมี 400 เมตร เนื่องจากพื้นที่นี้คุณเอื้อมถึงได้ค่อนข้างสูง และสามารถข้ามกำแพงได้ เป็นต้น เมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น สิ่งกีดขวางอาจก่อให้เกิดการรบกวนได้

ขั้นตอนที่ 4: การทดลองครั้งที่สอง

เราทำการทดสอบครั้งที่สอง และครั้งนี้ แทนที่จะทิ้งเสาอากาศไว้บนอาคาร แต่กลับอยู่ที่ระดับพื้นดินเหนือประตู ฉันใส่เสาอากาศที่สองในรถและเริ่มขับ ผลที่ได้คือการเข้าถึงในระยะ 4.7 กม. ทั้งระยะทางนี้และระยะแรกที่เราบันทึก (6.5 กม.) เกินระยะที่แสดงโดย Heltec (ประมาณการที่ 3.6 กม.) สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าเราใช้ TTGO สองก้อนที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ผ่านตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าเท่านั้น

ขั้นตอนที่ 5: เชื่อมโยงต้นทุนใน DB

ราคาของลิงค์เป็นแนวคิดที่น่าสนใจมาก ช่วยให้คุณเห็นภาพว่าพลังงานจะสูญเสียไปในระหว่างการส่งสัญญาณอย่างไร และต้องจัดลำดับความสำคัญของการดำเนินการแก้ไขเพื่อปรับปรุงการเชื่อมโยง

แนวคิดคือการวัดว่าสัญญาณที่ส่งควรไปถึงเครื่องรับมากน้อยเพียงใด โดยคำนึงถึงการเพิ่มและการสูญเสียของสัญญาณในกระบวนการ หรือ:

กำลังรับ (dB) = กำลังส่ง (dB) + กำไร (dB) - การสูญเสีย (dB)

สำหรับลิงก์วิทยุอย่างง่าย เราสามารถระบุส่วนสำคัญ 7 ส่วนเพื่อกำหนดกำลังที่ได้รับ:

1 - พลังของเครื่องส่งสัญญาณ (+) T

2 - การสูญเสียของสายส่งไปยังเสาอากาศ (-) L1

3 - อัตราขยายเสาอากาศ (+) A1

4 - การสูญเสียในการแพร่กระจายคลื่น (-) P

5 - ขาดทุนจากปัจจัยอื่นๆ (-) D

6 - อัตราขยายของเสาอากาศรับ (+) A2

7 - การสูญเสียในสายส่งไปยังเครื่องรับ (-) L2

กำลังรับ = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

โดยการรักษาค่าใน dBm และ dBi แปลงสามารถสรุปและลบโดยตรง ในการคำนวณเหล่านี้ คุณสามารถค้นหาเครื่องคำนวณออนไลน์ที่ช่วยให้คุณป้อนค่าในนิพจน์ได้

นอกจากนี้ บางชนิดยังมีข้อมูลอ้างอิงเกี่ยวกับการลดทอนของสายเคเบิลเชิงพาณิชย์บางชนิด ซึ่งช่วยให้คำนวณได้ง่ายขึ้น

คุณสามารถหาเครื่องคิดเลขแบบนี้ได้ที่:

ขั้นตอนที่ 6: อิทธิพลของอุปสรรค

นอกเหนือจากการใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียในส่วนสำคัญของวงจรตัวส่งและตัวรับแล้ว อีกปัจจัยที่ไม่ควรละเลยคือ Clear Vision Line ระหว่างตัวส่งและตัวรับ

แม้จะมีการปรับความสัมพันธ์ระหว่างกำไรและขาดทุนให้เหมาะสมที่สุด สิ่งกีดขวาง เช่น อาคาร หลังคา ต้นไม้ เนินเขา และโครงสร้าง ก็สามารถขัดขวางสัญญาณได้

แม้ว่าการคำนวณจะคำนึงถึงการแพร่กระจายของคลื่น แต่ก็ถือว่ามีการส่งผ่านโดยตรงโดยไม่มีสิ่งกีดขวาง

ขั้นตอนที่ 7: การทดสอบเพิ่มเติม

การทดสอบด้านล่างซึ่งสูงถึง 800 เมตรได้ดำเนินการโดยเก็บเครื่องส่งและเสาอากาศไว้ในหอคอยขนาดเล็กซึ่งทำเครื่องหมายบนแผนที่ว่า "เครื่องส่ง" โดยใช้เครื่องรับ เส้นทาง (สีม่วง) ถูกดำเนินการ จุดที่ทำเครื่องหมายไว้แสดงถึงคะแนนที่มีการรับสัญญาณที่ดี

เราตรวจสอบจุดต่างๆ โดยใช้แผนที่ทอพอโลยีของภูมิภาค และที่จริงแล้ว ระดับความสูงเป็นเพียงค่าโดยประมาณ ข้อมูลปรากฏในภาพด้านล่างและสามารถเข้าถึงได้ที่เว็บไซต์นี้:

ดังภาพด้านล่าง เป็นหุบเขาที่แทบไม่มีสิ่งกีดขวางในบริเวณระหว่างจุดทั้งสอง

ขั้นตอนที่ 8: สรุป

การทดสอบเหล่านี้ทำให้ฉันมั่นใจใน LoRa มากขึ้น เนื่องจากฉันพอใจมากกับผลลัพธ์ที่ได้ อย่างไรก็ตาม ฉันชี้ให้เห็นว่ามีเสาอากาศอื่นๆ ที่ทำให้เรามีพลังในการเข้าถึงได้มากขึ้น นั่นหมายความว่าเรามีความท้าทายใหม่สำหรับวิดีโอหน้า