Đèn đường thông minh sử dụng LoRa: 5 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:33

Đèn đường của thành phố cung cấp điều kiện giao thông an toàn hơn, môi trường an toàn hơn cho người đi bộ và có thể đại diện cho một sự cải thiện lớn đối với sản lượng thương mại và du lịch kiến trúc của thành phố.

Dự án này nhằm mục đích phát triển một nguyên mẫu đèn đường thông minh cung cấp khả năng quản lý mức độ đèn và phản hồi về hiệu suất cho người dùng.

Nguyên mẫu này hoạt động trên cấu hình Master-slave, trong đó mỗi đèn đường đóng vai trò là đèn phụ và LoRa Gateway đóng vai trò là đèn chính. Vì cổng Lora có phạm vi rộng hơn so với các dịch vụ truyền thông khác như wifi, Bluetooth, NFC, v.v … Mặc dù GSM có phạm vi dài hơn nhưng nó bao gồm phí thuê bao không có LoRa (Miễn phí) và LoRa cũng tiêu thụ rất ít năng lượng trong quá trình hoạt động. Master được kết nối với internet để người dùng có thể giám sát đèn đường từ xa. Vì vậy, một số lượng lớn đèn đường có thể được kết nối và điều khiển từ Master gateway.

Bước 1: CÁC THÀNH PHẦN CẦN THIẾT

• Pin Lithium-ion
• Đèn LED và trình điều khiển LED
• Thiết bị cảm biến sóng siêu âm
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Bộ thu phát Lora SX 1728

Bước 2: Mô tả các thành phần

Nodemcu:

ESP8266, tích hợp GPIO, PWM, I2C, SPI và ADC tất cả trong một bảng. Bộ vi điều khiển này có WiFi tích hợp sẵn với nó, giúp chúng tôi kết nối dự án của mình với internet. Tất cả các chân GPIO của Nodemcu đều có thể dùng làm chân PWM, ngoài ra nó còn có 1 chân analog.

Trình điều khiển LED:

AN30888A và AN30888B là bộ điều khiển DC-DC lý tưởng để điều khiển đèn LED có độ sáng cao cho ánh sáng LED. Chúng được trang bị 2 chế độ điều chỉnh ánh sáng (điều khiển PWM và điều khiển điện áp tham chiếu) và có thể tương thích với điện áp tăng, buck hoặc buck-boost bằng cách thay đổi các thành phần bên ngoài

Mô-đun LORA:

Mô-đun LoRa (Đài phát thanh tầm xa) sẽ đưa các dự án IoT của bạn đi khoảng cách với giao tiếp qua trải phổ tầm xa. Hình thức truyền thông không dây này dẫn đến băng thông lớn hơn, tăng khả năng chống nhiễu, giảm thiểu tiêu thụ dòng điện và tăng cường bảo mật.

Mô-đun này sử dụng IC SX1278 và hoạt động trên tần số 433MHz. Nhảy tần - mang đến cho bạn sự cân bằng ngọt ngào về chất lượng truyền tín hiệu - sẽ bao gồm dải tần 420-450MHz. Khả năng không dây tầm xa này được đóng gói trong một gói nhỏ (17 x 16mm) và được phân phối qua một ăng-ten lò xo.

Với LoRa Ra-01, bạn không phải thỏa hiệp về sự cân bằng của phạm vi, khả năng chống nhiễu hoặc tiêu thụ năng lượng. Công nghệ đằng sau vi mạch này có nghĩa là nó hoàn hảo cho những dự án đòi hỏi phạm vi và sức mạnh.

Đặc trưng:

• Giao tiếp trải phổ LoRaTM
• Giao tiếp SPI bán song công
• Tốc độ bit có thể lập trình có thể đạt tới 300kbps
• Dải sóng 127dB RSSI.

Thông số kỹ thuật:

• Tiêu chuẩn không dây: 433MHz
• Dải tần số: 420 - 450MHz
• Cổng: SPI / GPIO
• Điện áp hoạt động: 1.8 - 3.7V, mặc định 3.3V
• Làm việc hiện tại, nhận: ít hơn 10,8mA (LnaBoost đóng, băng tần 1)
• Truyền: ít hơn 120mA (+ 20dBm),
• Mô hình ngủ: 0,2uA

Bước 3: Sơ đồ của Master và Slave

Cung cấp các kết nối theo sơ đồ.

Master sẽ hoạt động như một cổng và kết nối với internet. Mỗi nô lệ được kết nối với đèn đường riêng lẻ và điều khiển độ sáng của Đèn.

SX1728 và cảm biến siêu âm được kết nối với Arduino không theo sơ đồ. Chân Trig và chân Echo được kết nối với các chân kỹ thuật số của Arduino UNO. Mô-đun SX1728 LoRa được kết nối với Arduino bằng giao tiếp SPI.

SX1728 hoạt động ở 433Mhz. mỗi quốc gia có băng thông tương ứng cho LoRa. Ở Ấn Độ băng tần miễn phí trong 866-868 MHz. Đối với mô hình nguyên mẫu, mô-đun 433MHz được sử dụng ở đây.

Bước 4: Hoạt động

Khi có chướng ngại vật vượt qua đèn đường (SLAVE), cảm biến siêu âm sẽ phát hiện chướng ngại vật và tăng độ sáng của đèn đường cụ thể đó. Và điều này cũng gửi tin nhắn đến đèn đường sắp tới dưới dạng gói RF. Như vậy chuỗi đèn đường sẽ tăng độ sáng đều đặn. Sau đó, nó sẽ trở lại chế độ bình thường. Hơn nữa, mỗi đèn đường có thể được điều khiển riêng lẻ từ đèn chính bằng cách gửi tin nhắn đến đèn phụ cụ thể.

Tôi đã sử dụng pin lithium-ion 3.2 V và trình điều khiển đèn LED ở chế độ tăng cường để cung cấp cho đèn LED điện áp cần thiết

Slave ở đây sẽ hoạt động ở 3 Chế độ, có thể được cấu hình trong phần mềm

• Chế độ "1" Luôn sáng đầy đủ (Những ngày mưa và những ngày khẩn cấp)
• Chế độ "2" Độ sáng thay thế (Thời gian buổi tối - Thời gian ánh sáng yếu)
• Chế độ "3" Kiểm soát hoàn toàn bằng sóng siêu âm (Thời gian sử dụng giữa đêm và thấp)

Master sẽ phát tin nhắn với địa chỉ cụ thể. Nô lệ với địa chỉ tương ứng sẽ chỉ chấp nhận tin nhắn và hành động theo đó.

Để điều khiển độ sáng của đèn LED, có thể sử dụng trình điều khiển LED như AN30888A / B. Tôi đã lấy được một chiếc như vậy từ đèn khẩn cấp cũ và thiết kế ngược lại.

Bước 5: Mã

Ở đây tôi trình bày các mã được sử dụng cho Master và Slave, Datasheet cho trình điều khiển LED mà tôi đã sử dụng.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - tại đây bạn có thể tải xuống thư viện cho LoRa.