Introductie van LoRa™!: 19 stappen

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

LoRa™ = lange afstand draadloze datatelemetrie en heeft betrekking op een radicale VHF/UHF 2-weg draadloze datamodulatiebenadering met gespreid spectrum die recentelijk is ontwikkeld en als handelsmerk (™) is vastgelegd door Semtech - een lang gevestigd (1960) Amerikaans multinationaal elektronicabedrijf. Raadpleeg [1]=>

De technologie achter LoRa™ is ontwikkeld door Cycleo, een Frans bedrijf dat in 2012 door Semtech is overgenomen. LoRa™ is eigendom, maar het lijkt een soort van "eenvoudiger" CSS (Chirp Spread Spectrum) gepulseerde FM "sweeping frequency" modulatie te gebruiken in plaats van DSSS (Direct Sequence SS) of FHSS (Frequency Hopping SS).

De website van Semtech vermeldt dat "LoRa™-technologie een linkbudgetvoordeel van 20 dB biedt in vergelijking met bestaande oplossingen, waardoor het bereik van elke toepassing aanzienlijk wordt vergroot en tegelijkertijd het laagste stroomverbruik wordt geleverd om de levensduur van de batterij te maximaliseren."

Geclaimde bereiken zijn meestal x10 die van reguliere UHF draadloze datasystemen. Ja - in vergelijking met gewone smalbandgegevensconfiguraties geeft LoRa™ 100s meters in plaats van 10s, meerdere 1000m in plaats van slechts 100s. Magisch!

LoRa™ is enigszins gecompliceerd, omdat het termen gebruikt en instellingen vereist die waarschijnlijk onbekend zijn voor veel "normale" gebruikers. Aangenaam is het echter mogelijk gebleken om claims te verifiëren met eenvoudige setups - hier met behulp van gepaarde UK-sourced US $ 3 PICAXE-micro's als controllers. PICAXE's zijn bijna ideaal voor dergelijke proeven omdat ze zijn geprogrammeerd in BASIC op hoog niveau en alle overheadkosten voor de uitvoeringssnelheid zijn incidenteel voor de s-l-o-w LORA™-gegevens! Raadpleeg [2] => www.picaxe.com

Stap 1: Semtech's SX127x

In de afgelopen decennia, en geholpen door goedkope pc-verwerking, zijn er diverse slimme digitale modi ontwikkeld (vooral door radioamateurs) voor HF-werk met een lagere frequentie (3-30 MHz) waar bandbreedte kostbaar is. (Bandbreedte hongerige spread spectrum modulatie is meestal illegaal op deze lagere frequenties). Sommige modi kunnen oceanen overspannen met een laag vermogen (een paar watt), maar zijn traag en hebben geavanceerde pc-software nodig voor het coderen/decoderen, samen met zeer gevoelige communicatie. ontvangers en een belangrijke antenne. Refereer [3] =>

De VHF/UHF SX127x LoRa™ RF IC's van Semtech bevatten echter bijna alles in een slimme chip ter grootte van een duimnagel van ~US$4!

* Update begin 2019: Semtech heeft onlangs de SX127x-serie geüpgraded, waarbij hun nieuwe op SX126x gebaseerde modules er ZEER de moeite waard uitzien. Raadpleeg verdere opmerkingen op Instructable einde.

Semtech maakt verschillende RF IC-variaties, waarbij de SX1278 een lagere UHF-frequentie heeft, schuin om te passen bij gebruikers van de 433 MHz ISM-band. Hogere freq. 800-900 MHz-aanbiedingen zijn aantrekkelijk voor meer professioneel werk, hoewel bij deze frequenties van bijna 1 GHz een verminderde RF-stoot en signaalpadabsorptie een probleem kan zijn. Sub GHz-frequenties hebben echter minder ruis, wettelijk hoger zendvermogen en een compactere high-gain antenne die dit kan compenseren.

Naast LoRa™.modulation (afgebeeld), kunnen SX127x-transceivermodules ook FSK, GFSK, MSK, GMSK, ASK/OOK en zelfs FM-toonsignalen (morsecode!) produceren voor oudere systemen. Raadpleeg Semtech datasheets (131 pagina's!) [4] => www.semtech.com/images/datasheet/sx1276.pdf

Opmerking: HOPERF, een reeds lang gevestigd Chinees draadloos databedrijf, biedt LoRa™-modules aan met een "'7 a side" RF96/97/98 IC die lijkt op Semtech's SX127x. Het is echter niet bekend of dit slechts een Aziatische LoRa™ 2e sourcing is…

Stap 2: Voordelen van LoRa™spread spectrum

SS-systemen (Spread Spectrum) zijn niet nieuw, maar hun verfijning betekende dat ze voor veel gebruikers veel te duur waren totdat moderne micro-elektronische benaderingen zich ontwikkelden. Aangezien SS-technieken aanzienlijke interferentie en afnemende immuniteit, veiligheid en "niet-detecteerbare" transmissies bieden, zijn ze al lang het domein van het leger - zelfs zo ver terug als WW2. Bekijk het geweldige werk uit de jaren 40 van de bombshell-actrice Hedy Lamarr! [5] =>

LoRa™'s waarschijnlijke Chirp SS-modulatie, naast het genieten van andere SS-voordelen, kan ook Doppler-effect "verschuivende frequentie" -immuniteit bieden - misschien belangrijk in snel bewegende LEO (Low Earth Orbital) satellietradiotoepassingen. Zie [6] =>

Maar -hier op aarde- komt de meeste aandacht voort uit beweringen van Semtech (en de promotie van 2014-2015 van vele anderen - IBM & MicroChip inbegrepen!), dat LoRa™-apparaten met een laag UHF-spreadspectrum het bereik met minstens een orde van grootte vergroten (x 10) over traditionele NBFM (Narrow Band FM) datamodules onder vergelijkbare omstandigheden en opstellingen.

Veel van deze verbazingwekkende bereikboost lijkt te komen van het vermogen van LoRa om ONDER het geluidsniveau te werken. De basis hiervan kan verband houden met het feit dat ruis willekeurig is (en dus zichzelf opheft over een periode), terwijl een signaal wordt geordend (met meerdere samples en dus "het opbouwt"). Verwijs het concept naar de bijgevoegde surffoto!

Hoewel zenders met een zeer laag vermogen "geur van een olieachtig elektron" mW-niveauzenders daarom haalbaar kunnen zijn (en op batterijen gevoede opstellingen kunnen een houdbaarheid van misschien wel jaren hebben), is het nadeel van LoRa ™ echter dat zwakke signaalverbindingen met een groot bereik kunnen worden geassocieerd met zeer lage datasnelheden (<1kbps). Dit kan incidenteel zijn voor incidentele IoT (Internet of Things) monitoring in toepassingen met temperaturen, meterstanden, status & beveiliging etc.

Stap 3: SIGFOX - Netwerkgebaseerde IoT-rivaal?

Misschien is LoRa™'s dichtstbijzijnde IoT lange afstand LPWA (Low Power Wide Area) draadloze rivaal het Franse bedrijf SIGFOX [7] =>

In tegenstelling tot Semtech's eigen LoRa™, zijn de apparaten van SigFox aangenaam open source, MAAR ze vereisen een gespecialiseerd verbindingsnetwerk. Ze worden daarom nutteloos, net als mobiele telefoons, wanneer ze buiten het SigFox-netwerkbereik zijn - een bijzonder veelzeggende factor in afgelegen regio's (of voor de vele landen die nog niet zijn bediend!). Lopende servicekosten of stijgende technische vooruitgang kunnen ook een probleem worden - de noodlottige 900 MHz "Ricochet" draadloze internetservice van Metricom eind jaren '90 komt voor de geest [8] => https://en.wikipedia.org/wiki/Ricochet_% 28Internet…

SigFox-apparaten verschillen van LoRa™ door het gebruik van UNB (ultra-smalband) 100 Hz radio "kanalen", met BPSK (Binary Phase Shift Keying) modulatie op 100bps. Zenders zijn vergelijkbaar batterijvriendelijk 10-25 mW, maar in de licentievrije 868-902 MHz-banden. Rooftop-basisstations, die via glasvezel enz. met internet zijn verbonden, hebben ultragevoelige -142dBm-ontvangers. Bereiken van 10 km kunnen het gevolg zijn (vandaar vergelijkbaar met LoRa™) - datalinks zijn gemeld van hoogvliegende vliegtuigen en offshoreschepen in de buurt van SigFox-basisstations.

Maar slechts 12 byte-berichten, beperkt tot 6 berichten per uur, zijn toegestaan. Informatie arriveert in een paar seconden, maar het SigFox-netwerk kan dergelijke realtime communicatie zoals creditcardautorisaties niet ondersteunen, en het systeem past het beste bij gegevensfragmenten die een paar keer per dag worden verzonden. Deze kunnen doorgaans bestaan uit het uitlezen van meters op afstand, stroom- en niveaubewaking, het volgen van bedrijfsmiddelen, noodwaarschuwingen of parkeerplaatsen - dit laatste is een echte aanwinst!

SigFox-netwerken zijn vrij eenvoudig en kunnen worden ingezet tegen een fractie van de kosten van een traditioneel mobiel systeem. Spanje en Frankrijk zijn al gedekt met ~1000 basisstations (vs 15.000 voor standaard mobiele service), en binnenkort zullen België, Duitsland, Nederland, het VK (via Arqiva) en Rusland volgen. Er lopen ook proeven in San Francisco, Sigfox bouwt deze netwerken echter niet rechtstreeks, maar contracteert met lokale bedrijven om de relatief eenvoudige implementatie van rooftop-basisstations en antennes af te handelen.. De uitrol kan snel en kosteneffectief zijn: hun implementatiepartner in Spanje heeft $ 5 miljoen uitgegeven om in slechts 7 maanden een netwerk in het hele land uit te rollen. Deze lokale partners verkopen vervolgens IoT-services door tegen eindgebruikerskosten van ongeveer $ 8 per jaar per apparaat.

De acceptatie van de SigFox-aanpak was dramatisch, met een financieringscampagne begin 2015 die > 100 miljoen dollar ophaalde. Draadloze rivalen TI/CC (Texas Instruments/ChipCon), die zich onlangs bij SigFox hebben aangesloten, geven in feite aan dat Lora™ mogelijk zwakke punten heeft - zie [9] =>

Hands-on SigFox-onderzoeken waren moeilijk te vinden, maar zie inzichten op "Instructable"-niveau [10] =>

Het kan zijn dat beide benaderingen uiteindelijk naast elkaar bestaan, net als 2-weg radio's (= LoRa™) en mobiele telefoons (= SigFox) voor communicatie op spraakniveau. Op dit moment (mei 2015) is LoRa™ zeker DE manier om draadloze IoT-mogelijkheden op lange afstand te verkennen - lees verder!

Stap 4: Chinese LoRa™-modules -1

Hoewel het een EU-uitvinding is, zijn de SX127x LoRa™-motoren van Semtech zeer enthousiast opgepakt door Chinese fabrikanten. LoRa's vermogen om door hinderlijke gebouwen in drukke Aziatische steden te dringen, is ongetwijfeld aantrekkelijk geweest.

Makers in de Chinese mega-e-stad Shenzhen (in de buurt van Hong Kong) waren bijzonder enthousiast, met aanbiedingen van dergelijke "makers" als Dorji, Appcon, Ulike, Rion/Ron, HopeRF, VoRice, HK CCD, Shenzhen Taida, SF, NiceRF, YHTech & GBan. Hoewel hun interface-pinouts enigszins verschillen, lijken de 2-chip "micro-gemodereerde" modules van Dorji, Appcon, VoRice en NiceRF bijna badge-engineered.

Uitgebreid Googlen wordt daarom aanbevolen voor diegenen die bulkaankopen, monsters, gratis verzending, meer heldere technische inzichten, betere toegang tot SX127x-functies/-pinnen, eenvoudigere controle, lichter gewicht, robuuste verpakking (YTech'sE32-TTL-100-stijl) enz. zoals EBay, Alibaba of Aliexpress [11]=>

Stap 5: Chinese LoRa™-modules - 2

Houd er rekening mee dat goedkopere (< $ US10) enkele chipmodules de SX1278 aansturen via vervelende klokgekoppelde SPI (Serial Peripheral Interface). Hoewel ze groter en duurder zijn (~US$20), gebruiken LoRa™-modules met twee chips een 2e on-board MCU (microcontroller) voor de SX1278-koppeling, en zijn ze meestal veel gemakkelijker te configureren en te gebruiken ter plekke. De meeste bieden vriendelijke, industriestandaard TTL (Transistor Transistor Logic) transparante gegevensverwerking via eenvoudige RXD- en TXD-pinnen. Kleine rode en blauwe LED's zijn meestal aan boord van de TTL-modules gemonteerd - handig voor TX/RX-inzichten.

OPMERKING: 8-pins aanbiedingen kunnen een pin-afstand van 2 mm gebruiken in plaats van de standaard 2,54 mm (1/10e inch), wat de evaluatie van soldeerloze breadboards zou kunnen beperken.

Hoewel de bijna-prijsverdubbeling van TTL LoRa™-apparaten ontmoedigend kan zijn, zou skinflints goedkopere (zowel om te kopen als te verzenden) boards kunnen overwegen zonder de SMA-aansluiting en bijpassende "rubber ducky" antenne. Het zal natuurlijk niet zo professioneel zijn, maar een eenvoudige ¼ golf (~ 165 mm lang) zweep kan gemakkelijk worden gemaakt van schrootdraad. Dit kan zelfs de "rubber ducky" antenne beter presteren, vooral als deze omhoog staat!

Al met al (en -zwaar-waarschijnlijk snel beïnvloed door het steeds talrijker wordende aanbod) lijkt Dorji's 433 MHz DRF1278DM op het moment van schrijven (medio april 2015) de gemakkelijkste manier om met LoRa™ aan de slag te gaan. De beperkte pinout-toegang van deze module, het aanpassen van het HEX-niveau en de behoefte aan hogere voedingsspanningen (3,4 -5,5 V) kunnen echter een beperking zijn.

Stap 6: Dorji DRF1278DM

De Chinese maker Shenzhen Dorji verkoopt deze micro-commando DRF1278DM-modules voor ~US$20 per stuk van Tindie [12] =>

De 7 pinnen bevinden zich op de gebruikelijke breadboard-vriendelijke 2,54 mm (= 1/10e inch). Een voeding tussen 3,4 - 5,5V is nodig. De module-elektronica werkt echter op lagere spanningen - er is een 3.2V-spanningsregelaar aan boord. Deze grotere behoefte aan voeding is vervelend in het huidige "3V"-tijdperk, want hoewel dit geschikt is voor USB 5V (of zelfs omvangrijke 3 x AA 1.5V-cellen), voorkomt het het gebruik van enkele 3V Li-knoopcellen enz. De regelaar kan misschien worden omzeild?

Stap 7: DAC02 USB-adapter

Een goedkope USB - TTL-adapter (hier Dorji's DAC02) kan worden gebruikt voor moduleconfiguratie via "RF Tools" pc-software. Modules worden echter mechanisch nogal niet ondersteund wanneer ze worden geplaatst, en herhaald gebruik kan de pinnen belasten…

Vergelijkbare adapters zijn er in overvloed tegen zeer lage prijzen, MAAR vóór gebruik is het essentieel om ervoor te zorgen dat de pinfuncties op de adapter overeenkomen met die op de draadloze module! Als dat niet het geval is (met VCC/GND-swaps gebruikelijk), moeten mogelijk vliegende loden benaderingen worden gebruikt. Hoewel een beetje vervelend, kunnen deze ook veelzijdiger zijn omdat ze passen bij de configuratie. van andere modules (raadpleeg de instellingen van de HC-12 transceiver) en zelfs directe weergave van terminalprogramma's op een pc.

Stap 8: USB-configuratietools + SF-, BW- en CR-inzichten

Hierbij schermen typisch voor de gebruiksvriendelijke USB die "RF Tools" configureert. Dorji-modules werkten direct uit de doos, maar de frequentie- en vermogensinstellingen moeten op zijn minst worden gewijzigd voor lokale voorschriften. Veel landen beperken het zendvermogen van 433 MHz tot 25 mW (~14 dBm) of zelfs 10mW (10dBm) - dit zijn respectievelijk Dorji-vermogensinstellingen 5 en 3.

De licentievrije ISM-band, die een segment van ~1.7 MHz tussen 433,050 - 434,790 MHz bestrijkt, staat ook GEEN uitzendingen op exact 433.000 MHz toe!

Transparante gegevensverwerking lijkt gelukkig plaats te vinden, wat betekent dat alle seriële gegevens die worden ingevoerd, uiteindelijk transparant dentisch worden afgevoerd na 'on air'-transmissie. De geruchtmakende buffer van 256 bytes leek echter meer op 176 bytes (CRC-overhead?), sommige instellingen met de Dorji-tool waren moeilijk te interpreteren en wijzigingen die "geschreven" werden, werden ook niet altijd geaccepteerd…

Download Dorji's DRF_Tool_DRF1278D.rar configuratietool (vermeld in de onderste RHS "Resources" kolom) via => https://www.dorji.com/pro/RF-module/Medium_power_tranceiver.htmlControleer diverse inzichten (vooral P. 9 -10) in het is gebruik en USB-adapters enz =>

Uitleg van LoRa™ spread spectrum termen: (N. B. Datasnelheid heeft betrekking op BW & SF)

BW (bandbreedte in kHz): Hoewel slechts 10s van kHz BW aantrekkelijk kan zijn, is het belangrijk om te beseffen dat goedkope 32 MHz-kristallen die door veel LoRa™-modules (Dorji & HOPERF enz.) worden gebruikt, misschien niet helemaal exact overeenkomen in frequentie. Temperatuurgerelateerde afwijkingen en veroudering kunnen ook optreden. Selectie van smallere bandbreedtes kan daarom modulesynchronisatie voorkomen, tenzij vervelende kristalaanpassingen en thermische regulering worden toegepast. Hoewel Chinese fabrikanten van LoRa™-modules zoals Dorji een BW-minimum van 125 kHz aanbevelen, zou voor de meeste doeleinden een smallere BW van 62,5 kHz best OK moeten zijn. Raadpleeg de gearceerde tabelkolom die wordt weergegeven in stap 10.

SF (Spreading Factor “chips” as a base-2 log): In SS-systemen staat elk bit in de pseudo-willekeurige binaire reeks bekend als een “chip”. Verhogen van 7 (2^7 = 128 chippulsen per symbool) tot de limiet van 12 verbetert de gevoeligheid met 3dB per stap, maar ongeveer. halveert de datasnelheid. Hoewel een SF van 11 (2^11 = 2048) dus 12 dB gevoeliger is dan SF7, daalt de datasnelheid (bij 62,5 kHz BW) van ~2700 bps naar slechts 268 bps. Zenders met een lage datasnelheid blijven ook langer aan en verbruiken dus over het algemeen ook meer energie dan zenders die snellere data verzenden.

Zeer lage datasnelheden kunnen natuurlijk acceptabel zijn voor incidentele IoT-monitoring (Internet of Things) (en de toegenomen batterij-energieverbruik bijna incidenteel), terwijl de x4-bereikverbetering zeer de moeite waard kan zijn!

CR (error Coding Rate): bij de eerste Britse tests werd een CR van 4/5 gebruikt. (Dit geeft aan dat elke 4 bruikbare bits worden gecodeerd door 5 transmissiebits). Het verhogen van CR tot 4/8 verlengt de zendtijd met ~27%, maar verbetert de ontvangst met 1 tot 1.5dBm, wat een potentiële verbetering van het bereik van zo'n 12 tot 18% betekent. Deze CR-tweak zal waarschijnlijk niet zo'n gunstige bereikwinst opleveren als het verhogen van de SF.

De meeste NZ-proeven waren op 434.000 MHz, 2400 bps seriële data, SF7, 62,5 kHz BW en CR 4/5.

Stap 9: Directe DRF1278DM-configuratie

De DRF1278DM kan ook worden geconfigureerd vanaf een externe microcontroller, zelfs een bescheiden 8-pins PICAXE-08. Hoewel het gebruik maakt van cryptische base 16 HEX-codering, maakt dit on-board/on-the-fly tweaken mogelijk in plaats van continue moduleverwijdering en USB-adapterconfiguratie. Raadpleeg de volledige details P.7-8 op de Dorji. pdf. [13] =>

Hoewel het diverse slaapfuncties biedt, kunnen HEX-niveau tweaking inzichten ook worden verkregen via Appcon's (bijna gelijkaardige) APC-340 datasheets [14] =>

Met dank aan mede Kiwi Andrew "Brightspark" HORNBLOW hierbij een PICAXE-08M2-codefragment om de DRF1278DM TX-stroom te moduleren in een getrapte helling van transmissieblips. (Voor eenvoudiger inzicht in bereik / vermogen kunnen deze ook gemakkelijk worden geassocieerd met door de ontvanger gegenereerde PICAXE-tonen). Merk echter op dat de TX-niveaus 6 & 7 de NZ/Australië-limiet van 25mW overschrijden (~14dBm of instelling 5). Andrew's inzichten kwamen voort uit het monitoren / kopiëren en plakken van de onbewerkte hex seriële gegevens van terminal.exe (een uitstekende technische tool [15] => https://hw-server.com/terminal-terminal-emulation-…) tijdens het bekijken van de seriële datachatter van en naar de modules wanneer het RF-vermogensniveau wordt gewijzigd.

De Dorji-vermogensniveaustap = 4e byte vanaf het RH-uiteinde ($01, $02 enz.) plus de volgende CS-byte (CheckSum $AB, $AC enz.) hoeven alleen maar te worden aangepast. Voorbeeldzinnen met PICAXE-code om het vermogensniveau on-the-fly aan te passen zijn als volgt:

wacht 2

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $01, $AB, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $02, $AC, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $03, $AD, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $04, $AE, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $05, $AF, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $06, $B0, $0D, $0A)

serout 4, T2400, ($AF, $AF, $00, $00, $AF, $80, $01, $0C, $02, $00, $6C, $80, $12, $09, $00, $07, $00, $00, $00, $07, $B1, $0D, $0A)

wacht 2

Stap 10: Prestatieschattingen en resultaten

PICAXE 28X2 aangedreven HOPERF 434 MHz Semtech LoRa™-gebaseerde RFM98-gegevensmodules werden gebruikt in proeven die werden uitgevoerd over een verbinding van 750 m in een typische stedelijke omgeving in het VK. De zenderantenne was ~2½ m op een lage mast geheven, met de ontvanger op een korte paal ~1½ m - beide boven de grond. Met een bevestigd bereik van 750 m dichte stedelijke omgeving bij 10 mW TX in het VK (met 500 kHz BW en dus ~ 22 kbps), en bij 10,4 kHz BW (of 455 bps) lijkt ongeveer 6 km haalbaar met een vermogen van minder dan mW!

Bevestigende veldtesten (met instellingen SF7 en alleen BW 62,5 kHz) werden uitgevoerd in Wellington (NZ) met 3 x AA batterijgevoede PICAXE-08M aangedreven Dorji DRF1278DM-modules en soortgelijke antenne, maar bij Aus/NZ's "verfblaarvorming" hoger 25mW (14dBm) Zendvermogen. Signaalverbindingen in de voorsteden, misschien geholpen door een meer open omgeving en houten gebouwen, werden consequent aangelegd over 3 - 10 km. (Omdat 6dB gain het LoS-bereik verdubbelt, dan 4dB extra vermogen ~x 1½. En dus kunnen de bereiken >1½ keer verbeteren ten opzichte van de impliciete UK-bereiken).

Stap 11: Breadboard-indeling

Een breadboard-lay-out (eerder gebruikt voor Dorji's "7020" GFSK-modules) past eenvoudig om over te schakelen naar het LoRa-apparaat. GFSK-modulatie (Gaussian Freq. Shift Keying) werd eerder beschouwd als de beste 433 MHz-benadering, dus het was gunstig om de resultaten van het "7020"-aanbod te vergelijken met de nieuwe LoRa-modules.

Stap 12: PICAXE-schema

Zowel de RX als de TX gebruiken een bijna identieke lay-out, hoewel hun code enigszins verschilt. Hoewel het natuurlijk aantrekkelijk en gemakkelijk te bereiken is met PICAXE's, is er in dit stadium geen poging gedaan om energiebesparende slaapstanden in te schakelen. Stroomverbruik van 3 xAA-batterijen was ~15mA, pulserend tot ~50mA tijdens het zenden.

Stap 13: PICAXE-zendercode

Natuurlijk kan deze code uitgebreid worden verbeterd en gewijzigd, misschien met vertragingen en preambules. Momenteel is het in wezen gewoon een opkomend 0-100-nummer uitspugen. Omdat de proef alleen bedoeld was om betrouwbare bereikclaims te verifiëren, is er geen poging gedaan (met zender of ontvanger) om energiebesparende modi in te schakelen.

Stap 14: PICAXE-ontvangercode en weergave

Hier is de bijbehorende PICAXE-ontvangercode, met numerieke waarden die worden weergegeven via de ingebouwde "F8" -terminal van de editor. Het mooie van een eenvoudige telling is dat sequenties snel visueel kunnen worden gescand en ontbrekende of moerassige waarden gemakkelijk kunnen worden opgemerkt.

Stap 15: Gebruiksvriendelijke LoRa™RF Tuneup-hulpmiddelen?

Omdat LoRa™-module-instellingen moeilijk te begrijpen en te verifiëren kunnen zijn, is het aangenaam mogelijk gebleken om goedkope (en relatief breedbandige) ASK 433 MHz-ontvangermodules te gebruiken als eenvoudige afstelhulpmiddelen.

NZ / Aus-outlet Jaycar biedt een ZW3102-module die gemakkelijk kan worden overgehaald tot "sniffer-taken" voor hoorbare signaalbewaking. In de buurt (< 5 meter) van LoRa™-transmissies zal het uitgaande signaal gemakkelijk als "krassen" worden gehoord, terwijl de helderheid van een aangesloten LED betrekking heeft op RSSI (Received Signal Strength Indication).

Een vergelijkbare (en goedkopere) module gemaakt door Dorji staat in Instructable [16] =>

Stap 16: Veldtests - Wellington, Nieuw-Zeeland

Deze strandopstelling toont de eerdere tests met Dorji's "7020" GFSK-modules (Gaussian Frequency Shift Keying). Bereiken waren toen maximaal ~ 1 km in dergelijke omstandigheden, en in het beste geval waren ~ 300 m door 'lichte vegetatie en de plaatsen met houten omlijste gebouwen. Verbindingen tussen havens werden alleen mogelijk gevonden toen de zender zo'n 100 meter hoger was geplaatst op een plek met uitzicht op een adelaarsnest op een heuvel erachter.

Dorji's LoRa-modules daarentegen met hetzelfde 25mW-vermogen "overspoelden" de buitenwijk, met armhoge (~ 2,4 m) transmissies die betrouwbaar werden gedetecteerd tot ~ 3 km dichtbij, 6 km op "sweet spots" op de landtong en zelfs 10 km oppervlakte-LOS in de haven. De ontvangst stopte pas in baaien achter de rotsachtige landtongen (zichtbaar op de achtergrond). LoRa-instellingen waren, BW 62,5 kHz, SR 7, CR 4/5 en 25 mW (14dBm) TX-vermogen in een ¼-golf omnidirectionele verticale antenne.

Stap 17: UK LoRa versus FSK - 40 km LoS (zichtlijn)-test

Dankzij de in Cardiff gevestigde Stuart Robinson (radioham GW7HPW), werden FSK (Frequency shift keying) versus LoRa™-vergelijkingstests uitgevoerd over een verhoogde afstand van 40 km over het Britse Kanaal van Bristol. Zie afbeelding.

De regio is nogal draadloos historisch aangezien Marconi in 1897 zijn eerste "lange afstand" (6 - 9 km met behulp van energieverslindende vonkzenders!) tests in de buurt uitvoerde [17] =>

De resultaten van Stuart spreken voor zich - LoRa™-datalinks waren in 2014 verbazingwekkend mogelijk met een fractie van het vermogen dat nodig was voor zijn eerder gerespecteerde Hope RFM22BFSK-modules!

Een door de PICAXE-40X2 bestuurde RFM22B draait in feite nog steeds in een baan rond de gewaardeerde $ 50sat, met zwakke grondsignalen die detecteerbaar zijn als hij in LEO (Low Earth Orbital) vele honderden kilometers hoger passeert. (LoRa™-modules waren niet beschikbaar bij de lancering in 2013) [18] =>)

Stap 18: Andere regiotests

Er werden succesvolle verbindingen gemaakt over 22 km LoS (Line of Sight) in Spanje en enkele km in stedelijk Hongarije.

Bekijk de Libelium-promotie die de ~900MHz-voordelen van de technologie laat zien[19] =>https://www.libelium.com/extreme-range-wireless-sen…

Stap 19: LoRa-ontvanger en links

Britse HAB-proeven (High Altitude Ballooning) gaven een 2-weg LoRa™-dekking tot 240 km. Het verlagen van de gegevenssnelheid van 1000 bps naar 100 bps zou dekking moeten bieden tot aan de radiohorizon, die misschien 600 km is op de typische 6000-8000 m stijgende hoogte van deze ballonnen. Ballontracking kan worden gemaakt via de GPS aan boord - bekijk de uitgebreide HAB & LoRa™-documentatie op [20] =>

Een LoRa-ontvanger voor zowel HAB als toekomstig LEO-satellietwerk is in ontwikkeling - details volgen.

Samenvatting: LoRa™ ontwikkelt zich tot disruptieve technologie, vooral voor opkomende - en veel gehypte- IoT (Internet of Things) draadloze netwerktoepassingen. Blijf op de hoogte via de LoRa Alliance site [21] =>

Disclaimer & waardering: Dit account is in wezen bedoeld als een heads-up/hands-on onderzoek & compilatie van -wat lijkt- een baanbrekende UHF draadloze datatechnologie. Hoewel ik gratis samples verwelkom (!), heb ik geen commerciële banden met een van de genoemde LoRa™-makers. Voel je vrij om dit materiaal "links te kopiëren" - vooral voor educatief gebruik - maar site-credits worden natuurlijk op prijs gesteld.

Opmerking: sommige afbeeldingen zijn afkomstig van internet, waarvoor (indien niet verwezen) dankbaarheid wordt verleend.

Stan. SWAN => [email protected] Wellington, Nieuw-Zeeland. (ZL2APS -sinds 1967).

Links: (Per 15 mei 2015)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]