Inteligentní pouliční osvětlení využívající LoRa: 5 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Městská pouliční osvětlení poskytují bezpečnější dopravní podmínky, bezpečnější prostředí pro chodce a mohou představovat velké zlepšení architektonické a obchodní produkce města.

Tento projekt si klade za cíl vyvinout prototyp inteligentního pouličního osvětlení, který uživateli poskytne správu úrovně lampy a zpětnou vazbu o výkonu.

Tento prototyp funguje na konfiguraci Master-slave, kde každé pouliční osvětlení funguje jako slave a LoRa Gateway funguje jako master. Protože brána Lora má delší dosah ve srovnání s jinými komunikačními službami, jako je wifi, Bluetooth, NFC atd. Ačkoli GSM má delší dosah, zahrnuje poplatky za předplatné, které zde nejsou, LoRa (zdarma) a také LoRa spotřebovává velmi malé množství energie za provozu. Master je připojen k internetu, takže uživatel může vzdáleně sledovat pouliční osvětlení. Z brány Master lze tedy připojit a ovládat velké množství pouličních světel.

Krok 1: POTŘEBNÉ KOMPONENTY

• Lithium-iontová baterie
• LED světlo a LED ovladač
• Ultrazvukový senzor
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• Transceiver SX 1728 Lora

Krok 2: Popis součástí

Nodemcu:

ESP8266, integruje GPIO, PWM, I2C, SPI a ADC vše na jedné desce. Tento mikrokontrolér má vestavěnou WiFi, která nám pomáhá připojit náš projekt k internetu. Všechny GPIO piny Nodemcu lze použít jako PWM piny, kromě toho má také 1 analogový pin.

LED ovladače:

AN30888A a AN30888B jsou řadiče DC-DC ideální pro napájení vysoce svítivých LED diod pro LED osvětlení. Jsou vybaveny 2 režimy nastavení osvětlení (řízení PWM a řízení referenčního napětí) a lze je přizpůsobit změnám externích komponent s napětím boost, buck nebo buck-boost

Modul LORA:

Modul LoRa (rádio s dlouhým dosahem) ujme vaše projekty IoT vzdálenost s komunikací v širokém spektru. Tato forma bezdrátové komunikace má za následek větší šířku pásma, zvýšení odolnosti proti rušení, minimalizaci spotřeby proudu a zvýšení zabezpečení.

Tento modul používá SX1278 IC a pracuje na frekvenci 433 MHz. Přeskakování frekvence-což vám dává sladkou rovnováhu přenosu kvalitního signálu-pokryje rozsah 420-450MHz. Tato bezdrátová funkce s dlouhým dosahem je zabalena v malém (17 x 16 mm) balení a dodávána prostřednictvím pružinové antény.

S LoRa Ra-01 nemusíte dělat kompromisy v rovnováze dosahu, odolnosti proti rušení nebo spotřeby energie. Technologie za tímto integrovaným obvodem znamená, že je ideální pro projekty, které vyžadují dosah a sílu.

Funkce:

• Komunikace s rozšířeným spektrem LoRaTM
• Half-duplex SPI komunikace
• Programovatelný datový tok může dosáhnout až 300 kb / s
• Rozsah vln RSSI 127 dB.

Specifikace:

• Bezdrátový standard: 433 MHz
• Frekvenční rozsah: 420 - 450 MHz
• Port: SPI/GPIO
• Provozní napětí: 1,8 - 3,7V, výchozí 3,3V
• Pracovní proud, příjem: méně než 10,8 mA (LnaBoost uzavřen, pásmo 1)
• Vysílání: méně než 120mA (+20dBm),
• Režim spánku: 0,2uA

Krok 3: Schéma Master a Slave

Připojte připojení podle schématu.

Master bude fungovat jako brána a bude připojen k internetu. Každý otrok je připojen k jednotlivým pouličním světlům a ovládá jas světla.

SX1728 a ultrazvukový senzor je připojen k Arduino uno podle schématu. Trig pin a Echo pin je připojen k digitálním pinům Arduino UNO. Modul SX1728 LoRa je připojen k Arduinu komunikací SPI.

SX1728 pracuje s frekvencí 433 MHz. každá země má příslušnou šířku pásma pro LoRa. V Indii volné pásmo 866-868 MHz. U prototypu modelu je zde použit modul 433 MHz.

Krok 4: Provoz

Když překážka překročí pouliční osvětlení (SLAVE), ultrazvukový senzor detekuje překážku a zvýší jas konkrétního pouličního světla. A to také odesílá zprávy na nadcházející pouliční osvětlení jako RF pakety. Řetěz pouličních světel tak bude trvale zvyšovat svůj jas. Poté se vrátí do normálního režimu. Kromě toho lze každé pouliční osvětlení ovládat individuálně z masteru odesíláním zpráv konkrétnímu slave.

Použil jsem 3,2 V lithium-iontovou baterii a ovladač LED v režimu boost, abych poskytl LED potřebné napětí

Slave zde bude fungovat ve 3 režimech, které lze konfigurovat v softwaru

• Režim „1“vždy plný jas (Deštivé dny a nouzové dny)
• Režim „2“Alternativní jas (večerní časy - časy slabého osvětlení)
• Režim „3“Plné ovládání pomocí ultrazvuku (půlnoc a nízké doby používání)

Master bude vysílat zprávu s konkrétní adresou. Otrok s odpovídající adresou zprávu pouze přijme a bude se podle toho chovat.

Pro ovládání jasu LED lze použít ovladač LED, například AN30888A/B. Získal jsem jeden takový ze staré nouzové lampy a provedl jsem reverzní inženýrství.

Krok 5: Kódy

Zde uvádím kódy použité pro Master a Slave, Datový list pro LED ovladač, který jsem použil.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - zde si můžete stáhnout knihovnu pro LoRa.