Robòtica - LoRa

LoRa (Long Range) és una tecnologia de comunicacions sense cables via ràdio-freqüència,

de gran abast i baixa potència.

El mòdul EBYTE E32-433T30D és un mòdul LoRa de 433 MHz que ofereix 30 dBm (1W) de potència de sortida, cosa que permet comunicacions de llarg abast. L'hem comprat aquí.

Característiques principals:

Freqüència: 433 MHz

Potència de transmissió: fins a 30 dBm (1 W)

Sensibilitat: fins a -138 dBm

Velocitat de transmissió: 0.3 kbps - 19.2 kbps

Mètode de comunicació: UART (RS232 o TTL depenent de la versió)

Tensió de funcionament: 4.5V - 5.5V

Distància màxima: Pot arribar a més de 8-10 km en camp obert amb antenes adequades

Mòdul de comunicació: SX1278 de Semtech

Tipus de modulació: LoRa Spread Spectrum (CSS)

Per comunicar amb l'ESP32 cal utilitzar una interfície UART (TX/RX)

UART (sèrie): Universal Asynchronous Receiver-Transmitter

En la comunicació UART, les dades es transfereixen en sèrie, bit a bit (d'aquí el terme sèrie ), a una velocitat de transmissió predefinida (bits per segon). UART utilitza una única línia de dades per transmetre (TX) i una altra per rebre (RX).

L'ESP32 admet fins a tres interfícies UART: UART0 , UART1 i UART2.

UART0 (TX: 1 / RX: 3) és el que utilitza la comunicació amb el monitor sèrie i durant la càrrega i la depuració. Podem utilitzar-lo per a la comunicació amb altres dispositius després de carregar el codi si el monitor sèrie no és necessari.

UART1 (TX: 10 / RX: 9) pins per defecte connectats a la memòria flash. Si volem utilitzar-lo cal assignar altres pins.

UART2 (TX: 16 / RX: 17) pins disponibles per comunicar-se amb dispositius externs. Aquest és el que utilitzarem.

https://randomnerdtutorials.com/esp32-uart-communication-serial-arduino/

Pins mòdul Pins ESP32

VCC 3V3

GND GND

TXD GPIO16 (RX2)

RXD GPIO17 (TX2)

AUX GPIO4 (si volem monitoritzar l’estat)

M0 GND (mode normal)

M1 GND (mode normal)

PROVEM-HO

ESP32 emissor: envia un missatge de text o les dades d'un sensor.

ESP32: receptor: rep el missatge i el mostra en consola.

Proposta de codi inicial 👉

Si utilitzem més d'un sensor ...

L’emissor llegirà els sensors i enviarà les dades com un únic missatge en format CSV.

Els fitxers CSV són un tipus de document en format obert simple per a representar dades en forma de taula, en què les columnes se separen per comes i les files per salts de línia.

El receptor rebrà aquestes dades, les separarà i les mostrarà per pantalla.

L'emissor de la nostra estació

El receptor de la nostra estació

LES ANTENES

Les antenes han d'estar dissenyades per a la mateixa freqüència que els mòduls LoRa (en el nostre cas 433 MHz)

Han de ser omnidireccionals si volem cobertura general, o direccionals si volem més abast.

Els connectors han de ser RP-SMA o SMA.

Quant a la ganància:

Una ganància de 3 dBi es una ganancia moderada, común en antenas omnidireccionales. Es un buen equilibrio entre cobertura angular y alcance.

Te da una señal bastante redonda (tipo “donut”), buena si los dispositivos no están muy lejos o si hay obstáculos.

Más ganancia (por ejemplo, 5 dBi, 8 dBi, 12 dBi...) estrecha el ángulo de emisión y se enfoca más en horizontal, tipo "láser", lo cual:

Aumenta el alcance en línea recta.

Reduce la cobertura vertical (peor si los módulos están en distintos niveles o alturas).

Puede ser malo en zonas urbanas o con obstáculos, porque el rebote de señal es peor.

En resumen:

Para distancias cortas o en interiores, 3 dBi es suficiente.

Si estás buscando más de 1 km de alcance, especialmente al aire libre y con línea de visión, te iría mejor con una antena de 5 a 8 dBi.

He optat per aquesta, de 5 dBi

Si cal, podem comprar un cable allargador o aquest (ull: de M a F)

CONFIGURACIÓ / OPERACIÓ

Para que exista comunicación entre dos componentes de este tipo, transmisor de la sonda y receptor de la antena, es importante que ambos estén configurados en la misma frecuencia y canal.

https://github.com/Yggdrassil80/hab_antena

https://github.com/Yggdrassil80/hab_sonda#cambio-frecuencias-lora

Cablejat de configuració

Cablejat d'operació

Configuracion Lora

Instalar los drivers del CP2012, si cal

Arrancar el software RF Settings

Conectar el CP2012 a un terminal USB del PC.

En el RF Settings, seleccionar el idioma ingles.

Averiguar el puerto COM donde se ha instalado el CP2012. El propio RF Settings muestra solo los COMs disponibles, se puede hacer por ensayo prueba y error o bien ir directamente a administración de dispositivos del windows y consultar que COMs hay conectados, el que nos interesa es uno que describe al CP2012.

Una vez detectado el COM donde esta el ebyte, seleccionar OpenPort

El único parámetro que interesa cambiar es la frecuencia central, por defecto, el chip esta centrado en 433Mhz, que en Hexadecial corresponde al valor 0x17 y en decimal, al 23. Es este último valor el que podemos cambiar a un número entre 0 y 39, que son las frecuencias centrales disponibles para este módulo. Estas irian de los 410Mhz (0) a los 441Mhz(39)

A continuación, pulsar el boton "set param" y "close port". Esto dejará en EPROM del Chip la configuración del canal central que deseemos.

Como paso final, cambiar la configuración de cableado al Cableado de Operacion, de este modo el chip podrá empezar a trabajar en formato RX/TX.

IMPORTANTE: Este proceso se ha de repetir dos veces como mínimo!, N veces para el/los chips de la/s antena/s y otro para el chip que irá en el HAB.

Els meus mòduls: