ESP32 LoRa: Bạn có thể đi tới 6,5 km !: 8 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:35

6,5km! Đây là kết quả của bài kiểm tra đường truyền mà tôi đã thực hiện với ESP32 OLED TTGO LoRa32 và hôm nay tôi sẽ thảo luận thêm về vấn đề này với bạn. Vì mô hình tôi sử dụng ban đầu có một ăng-ten mà tôi cho là không tốt, tôi đã chọn sử dụng một mô hình ăng-ten khác với mức tăng 5 dB trong thử nghiệm. Vì vậy, ngoài việc nói về phạm vi mà chúng tôi đã thực hiện với thử nghiệm của mình, chúng tôi sẽ thảo luận về các nguyên nhân gây mất nguồn tín hiệu. Chúng tôi cũng sẽ đánh giá định tính các ảnh hưởng đến môi trường (địa hình, chướng ngại vật và những thứ khác) khi nhận được tín hiệu này.

Bước 1: Tài nguyên được sử dụng

• 2 Mô-đun ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 anten UHF 5/8 sóng 900MHz - AP3900

• Nguồn điện di động 2 x 5V

(Bộ pin với bộ điều chỉnh điện áp có thể điều chỉnh)

Bảng dữ liệu ăng-ten được hiển thị qua liên kết:

www.steelbras.com.br/wp-content/uploads/201…

Liên kết thứ hai này dành cho những người đã yêu cầu tôi gợi ý về nơi mua ăng-ten:

Ăng ten

www.shopantenas.com.br/antena-movel-uhf-5-8…

Ăng-ten gắn kết:

www.shopantenas.com.br/suporte-magnetico-preto-p--antena-movel/p

***** "Chú ý, chúng tôi đã thay đổi đầu nối nhà máy cho một SMA đực để kết nối với đuôi heo"

Bước 2: Ăng-ten

Trong những hình ảnh này, tôi hiển thị biểu dữ liệu của ăng-ten và biểu đồ hiệu suất của nó.

• Chúng tôi cũng sử dụng hai ăng-ten sóng di động UHF 5/8 900MHz

• Một trong các ăng-ten được đặt trên nóc xe và ăng-ten kia trên máy phát

Bước 3: Kiểm tra khả năng tiếp cận

Trong thử nghiệm đầu tiên của chúng tôi, chúng tôi đã đạt được phạm vi tín hiệu là 6,5 km. Chúng tôi đặt một trong những ăng-ten trên đỉnh của một tòa nhà, tại điểm C, và chúng tôi đã đi bộ 6,5 km trong một khu vực thành thị dần trở thành nông thôn. Tôi chỉ ra rằng ở giữa hành trình, tại nhiều thời điểm, chúng tôi bị mất tín hiệu.

Tại sao điều này xảy ra? Bởi vì chúng ta có ảnh hưởng cấu trúc liên kết, đó là các đặc điểm của không gian du hành liên quan đến những thay đổi địa lý. Ví dụ: nếu chúng ta có một ngọn đồi ở giữa đường, nó sẽ không được tín hiệu của chúng ta vượt qua và chúng ta sẽ có tín hiệu báo lỗi.

Tôi nhắc bạn rằng điều này khác với khi bạn sử dụng LoRa trong bán kính 400 mét, vì tầm với của bạn khá cao trong không gian này, với khả năng vượt tường chẳng hạn. Khi khoảng cách này tăng lên, các chướng ngại vật có thể gây nhiễu.

Bước 4: Thử nghiệm thứ hai

Chúng tôi đã thực hiện thử nghiệm thứ hai, và lần này, thay vì để một ăng-ten trên đỉnh của một tòa nhà, nó ở tầng trệt phía trên một cánh cổng. Tôi đặt ăng-ten thứ hai vào xe và bắt đầu lái xe. Kết quả đạt được trong phạm vi 4,7 km. Cả khoảng cách này và quãng đường đầu tiên chúng tôi ghi lại được (6,5 km) đều vượt quá phạm vi được thể hiện bởi Heltec (dự kiến là 3,6 km). Điều quan trọng cần nhớ là chúng tôi chỉ sử dụng hai TTGO được cấp nguồn bằng pin thông qua bộ điều chỉnh điện áp.

Bước 5: Liên kết Chi phí trong DB

Chi phí của liên kết là một khái niệm rất thú vị. Nó cho phép bạn hình dung năng lượng sẽ bị mất đi như thế nào trong quá trình truyền và nơi các hành động khắc phục chính xác phải được ưu tiên để cải thiện liên kết.

Ý tưởng là đo lường mức độ tín hiệu được gửi đến người nhận, có tính đến mức tăng và giảm của tín hiệu trong quá trình hoặc:

Công suất nhận (dB) = Công suất truyền (dB) + Tăng (dB) - Suy hao (dB)

Đối với một liên kết vô tuyến đơn giản, chúng tôi có thể xác định 7 phần quan trọng để xác định công suất nhận được:

1 - Công suất của máy phát (+) T

2 - Suy hao của đường truyền tới anten (-) L1

3 - Độ lợi anten (+) A1

4 - Suy hao trong quá trình truyền sóng (-) P

5 - Tổn thất do các yếu tố khác (-) D

6 - Độ lợi của anten thu (+) A2

7 - Suy hao trên đường truyền tới máy thu (-) L2

Công suất nhận được = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Bằng cách giữ các giá trị theo dBm và dBi, các đồ thị có thể được tính tổng và trừ trực tiếp. Để thực hiện các phép tính này, bạn có thể tìm các máy tính trực tuyến giúp bạn nhập các giá trị vào biểu thức.

Ngoài ra, một số có tài liệu tham khảo về sự suy giảm của một số loại cáp thương mại. Điều này cho phép tính toán dễ dàng hơn.

Bạn có thể tìm thấy một máy tính như thế này tại:

Bước 6: Ảnh hưởng của các trở ngại

Ngoài việc thực hiện các biện pháp phòng ngừa thích hợp để tránh tổn thất trong các bộ phận không thể tách rời của mạch phát và mạch thu, một yếu tố khác không thể bỏ qua là Đường tầm nhìn rõ ràng giữa máy phát và máy thu.

Ngay cả khi tối ưu hóa mối quan hệ giữa tăng và mất, các chướng ngại vật như tòa nhà, mái nhà, cây cối, đồi núi và các công trình, cùng những thứ khác, có thể làm gián đoạn tín hiệu.

Mặc dù tính toán có tính đến sự lan truyền của sóng, nhưng nó giả định một đường truyền trực tiếp mà không có chướng ngại vật.

Bước 7: Kiểm tra bổ sung

Thử nghiệm dưới đây, đạt 800 mét, được thực hiện khi giữ máy phát và ăng-ten trong một tháp nhỏ, được đánh dấu trên bản đồ có nhãn "Máy phát." Sử dụng bộ thu, lộ trình (màu tím) đã được thực hiện. Các điểm được đánh dấu cho biết điểm có khả năng thu sóng tốt.

Chúng tôi đã kiểm tra các điểm bằng cách sử dụng bản đồ tô pô của khu vực và trên thực tế, độ cao là gần đúng. Dữ liệu xuất hiện trong hình ảnh bên dưới và có thể truy cập tại trang web này:

Như trong hình dưới đây, có một thung lũng thực tế không có chướng ngại vật trong khu vực giữa hai điểm.

Bước 8: Kết luận

Những bài kiểm tra này đã giúp tôi tin tưởng hơn vào LoRa, vì tôi rất hài lòng với kết quả đạt được. Tuy nhiên, tôi chỉ ra rằng có những ăng-ten khác có thể cung cấp cho chúng ta nhiều sức mạnh hơn để tiếp cận. Điều đó có nghĩa là chúng tôi có những thách thức mới cho các video tiếp theo.