BUITEN DE HORIZON GAAN MET LoRa RF1276 - Ajarnpa

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:18

Ik heb de RF1276 Transceiver gevonden om te leveren

de meest uitstekende prestaties op het gebied van signaalbereik en kwaliteit. Tijdens mijn eerste vlucht was ik in staat om 56 km afstand te bereiken op -70dB signaalniveau met kleine kwartgolfantennes.

Stap 1: Stuklijst (Bill of Materials)

1.

ARDUINO PRO Mini

2. Ublox NEO-6M GPS-module

3. BMP-085 luchtdruksensor

4. SD-kaartadapter

5. 3 Watt LED

6. 2x 18650 2600mAh-batterijen

7. DC-DC buck-spanningsomvormer

8. 2x RF1276 Tranceivers van appconwireless.com

Stap 2: HARDWARECONNECTIVITEIT

- BMP085 sensor is aangesloten op A4 (SDA) en A5 (SCL)

- SD-kaart is aangesloten op 10(SS), 11(MISO), 12(MOSI), 13(SCK)

- GPS is verbonden met 6(TX), 7(RX) – software serieel

- RF1276 is verbonden met TX->RX, RX->TX - hardware serieel

- Accuspanningsmonitor is aangesloten op A0 via spanningsdeler

- LED AAN/UIT-besturing wordt gedaan via N-FET (IRLZ44N), die via een pull-down-weerstand op pin 9 is aangesloten.

- Pin 8 is verbonden met RST (voor een microcontroller-reset op afstand)

- Batterij is aangesloten op DC/DC buck geconverteerd, die is gereguleerd voor 5V output

Stap 3: ANTENNES

Ik heb die dipoolantenne gevonden op de

Het zendende uiteinde en de draadsprietantenne aan het ontvangende uiteinde geven de beste resultaten

Stap 4: RADIO-configuratie

Om voor het maximale bereik te gaan, moet men

de basisfysica achter de radiocommunicatie begrijpen.

- Het vergroten van de bandbreedte vermindert de gevoeligheid (en vice versa)

- Toenemende antenneversterking vermindert het vereiste zendvermogen

- Zichtlijn is een must

Op basis van bovenstaande regels heb ik de volgende parameters gekozen voor RF-tool:

- SF: 2048

- Zwart-wit: 125 kHz

- TX-vermogen: 7 (max.)

- UART-snelheid: 9600bps

Bovenstaande instellingen geven slechts 293bps, maar zullen een ontvangstgevoeligheid van -135dB inschakelen. Dat betekent dat u kleine pakketten (d.w.z. breedtegraad of lengtegraad) van ca. elke 2 seconden. Wil je ook je elektronica op afstand bedienen, dan moet je d.w.z. 1 seconde de tijd nemen om naar de grondcommando's te luisteren. De gegevens kunnen dus elke 3 seconden worden verzonden.

Stap 5: MODULECONFIGURATIE

De firmware vereist zowel de GPS-module

en RF1276 om te worden geconfigureerd voor 9600bps UART. GPS-configuratie kan worden gemaakt met u-blox U-Center-software.

Bekijk->Berichten->UBX->CFG->PRT->Baudrate->9600. Vervolgens, Ontvanger->Actie->Configuratie opslaan.

RF1276-configuratie kan worden gemaakt met RF1276 Tool.

Stap 6: FIRMWARE

Firmware zal:

- Monitor atmosferische druk en temperatuur

- Bewaak de batterijspanning

- Leg verschillende GPS-waarden vast

- Log alle gegevens op SD-kaart

- Alle gegevens verzenden

Firmware maakt de volgende afstandsbedieningsopties mogelijk:

- reset de module

- zet de led AAN/UIT

- update de interne teller na ontvangst van het ping-pakket van de grond

Zowel de SD-kaartlezer als de BMP-druksensor is geprogrammeerd voor fouttolerante werking. Als een van deze uitvalt, zal de module niet crashen.

Stap 7: VLUCHT INSTELLEN

Ik heb de lading op de ballon aangesloten.

Het laadvermogen ligt iets boven de 300 g. De ballon is zwaarder - ca. 1 kg. Ik heb het gevuld met 2 kubieke meter helium, waardoor ik 700 g vrije lift heb gekregen. Ik heb het opgeblazen om te barsten op 1,5 km (85% van het volume).

Stap 8: RESULTATEN

De ballon heeft een hoogte van 4,6 km bereikt en

afstand van 56 km. Hij reed met 40 km/u over een enorme stad en is ergens in een moeras geland. Het is pas bij 4,6 km gebarsten, dus de treksterkte was 3 keer beter dan ik aanvankelijk had ingeschat.

Ik kreeg de lading niet terug omdat ik niet kon rijden en me niet alleen kon concentreren op het bewaken van de realtime telemetrie.

Ik heb de laatste pakjes gevangen toen de ballon op ca. 1 km hoogte. Dit is toen het voorbij de horizon ging.

Stap 9: VLUCHTGEGEVENS

Ik heb nog veel meer parameters verzameld, maar

die extra's zijn voornamelijk GPS. In de bovenstaande afbeelding wordt een gereconstrueerd vliegpad weergegeven, en hier zijn de interne sensorgegevens.

Stap 10: CONCLUSIES

RF1276 is zeker een uitstekende

zendontvanger. Ik heb niet beter getest dan deze. Vliegend boven een grote stad (hoge interferentieconditie) in zware wind met een onstabiele antennepositie, was het in staat om -70dB signaalniveau te leveren op 56 km afstand zijnde 1 km boven de grond, waardoor er -65dB linkbudget overblijft! (de geconfigureerde gevoeligheidslimiet was -135dB). Als het niet achter de horizon was gegaan (of als ik hoger was - dat wil zeggen op een heuvel of telco-toren), had ik de landingslocatie kunnen vastleggen. Of, als alternatief, als de ballon niet barstte, had ik de afstand twee of drie keer kunnen bereiken!