Intelligente straatverlichting met LoRa - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:17

De straatverlichting van een stad zorgt voor veiliger verkeer, een veiliger voetgangersomgeving en kan een grote verbetering betekenen voor de architecturale toeristische en commerciële output van de stad.

Dit project richt zich op de ontwikkeling van een prototype van slimme straatverlichting die de gebruiker voorziet van lampniveaubeheer en feedback over de prestaties.

Dit prototype werkt op Master-slave-configuratie, waarbij elke straatlantaarn als slave fungeert en LoRa Gateway als master. Omdat Lora-gateway een groter bereik heeft in vergelijking met andere communicatiediensten zoals wifi, Bluetooth, NFC enz. Hoewel GSM het grotere bereik heeft, zijn er abonnementskosten die er niet zijn, LoRa (gratis) en ook LoRa verbruikt heel minder stroom tijdens bedrijf. Master is verbonden met internet, zodat de gebruiker straatverlichting op afstand kan controleren. Een groot aantal straatverlichting kan dus worden aangesloten en bediend vanaf de Master-gateway.

Stap 1: NODIGE COMPONENTEN

• Lithium ion batterij
• LED-licht en LED-driver
• Ultrasoon sensor
• Nodemcu(ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• SX 1728 Lora-zendontvanger

Stap 2: Beschrijving van componenten

Knooppunt:

ESP8266, integreert GPIO, PWM, I2C, SPI en ADC allemaal in één bord. Deze microcontroller heeft ingebouwde wifi, wat ons helpt ons project met internet te verbinden. Alle GPIO-pinnen van Nodemcu kunnen worden gebruikt als PWM-pinnen, daarnaast heeft het ook 1 analoge pin.

LED-stuurprogramma's:

AN30888A en AN30888B zijn DC-DC-controllers die ideaal zijn voor het aansturen van LED's met hoge luminantie voor LED-verlichting. Ze zijn uitgerust met 2 verlichtingsaanpassingsmodi (PWM-regeling en referentiespanningsregeling) en kunnen compatibel worden gemaakt met boost-, buck- of buck-boost-spanning door de externe componenten te wijzigen

LORA-module:

LoRa-module (Long-range Radio) zal uw IoT-projecten op afstand overbruggen met communicatie over een breed gespreid spectrum. Deze vorm van draadloze communicatie resulteert in een grotere bandbreedte, een grotere storingsweerstand, een minimaal stroomverbruik en een grotere veiligheid.

Deze module maakt gebruik van SX1278 IC en werkt op een 433MHz frequentie. Frequentiehoppen - wat u die zoete balans van hoogwaardige signaaloverdracht geeft - dekt een bereik van 420-450 MHz. Deze draadloze mogelijkheid voor lange afstanden is verpakt in een klein (17 x 16 mm) pakket en wordt geleverd via een veerantenne.

Met de LoRa Ra-01 hoeft u geen concessies te doen aan de balans tussen bereik, storingsimmuniteit of energieverbruik. De technologie achter dit IC betekent dat het perfect is voor die projecten die bereik en kracht vereisen.

Functies:

• LoRaTM-communicatie met gespreid spectrum
• Half-duplex SPI-communicatie
• Programmeerbare bitsnelheid kan oplopen tot 300 kbps
• 127dB RSSI-golfbereik.

Specificaties:

• Draadloze standaard: 433MHz
• Frequentiebereik: 420 - 450MHz
• Poort: SPI/GPIO
• Bedrijfsspanning: 1,8 - 3,7 V, standaard 3,3 V
• Werkstroom, ontvangen: minder dan 10,8 mA (LnaBoost gesloten, band 1)
• Zenden: minder dan 120mA (+20dBm),
• Slaapmodel: 0.2uA

Stap 3: Schema van Master en Slave

Geef de aansluitingen volgens schema.

Master fungeert als gateway en is verbonden met internet. Elke slave is verbonden met individuele straatverlichting en regelt de helderheid van het licht.

SX1728 en ultrasone sensor zijn aangesloten op de Arduino uno volgens schema. Trig-pin en Echo-pin zijn verbonden met digitale pinnen van Arduino UNO. SX1728 LoRa-module is verbonden met Arduino via SPI-communicatie.

SX1728 werkt op 433Mhz. elk land heeft een respectieve bandbreedte voor LoRa. In India vrije band in 866-868 MHz. Voor het prototypemodel wordt hier een 433MHz-module gebruikt.

Stap 4: Bediening

Wanneer een obstakel de straatlantaarn (SLAVE) kruist, zal de ultrasone sensor het obstakel detecteren en de helderheid van die specifieke straatlantaarn verhogen. En dit stuurt ook berichten naar opkomende straatverlichting als RF-pakketten. Zo zal de keten van straatverlichting gestaag toenemen. Daarna keert het terug naar de normale modus. Verder kan elke straatlantaarn afzonderlijk vanaf de master worden bestuurd door berichten naar de betreffende slave te sturen.

Ik heb een lithium-ionbatterij van 3,2 V en een LED-driver in de boost-modus gebruikt om de LED van de nodige spanning te voorzien

Slave hier werkt in 3 modi, die kunnen worden geconfigureerd in de software

• Modus "1" Altijd volledige helderheid (regenachtige dagen en nooddagen)
• Modus "2" Alternatieve helderheid (avondtijden - tijden bij weinig licht)
• Modus "3" Volledige controle met ultrasoon (middernacht en lage gebruikstijden)

Master zal het bericht met een bepaald adres uitzenden. De slave met het bijbehorende adres zal alleen het bericht accepteren en dienovereenkomstig handelen.

Voor de helderheidsregeling van LED kan een LED-driver worden gebruikt, zoals AN30888A/B. Ik heb er een van een oude noodlamp gekregen en heb deze reverse-engineered.

Stap 5: Codes

Hier presenteer ik de codes die worden gebruikt voor de Master en Slave, Datasheet voor de LED-driver die ik heb gebruikt.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - hier kun je de bibliotheek voor LoRa downloaden.