ESP32 LoRa: Můžete dosáhnout až 6,5 km !: 8 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

6,5 km! To byl výsledek testu přenosu, který jsem provedl s ESP32 OLED TTGO LoRa32, a dnes to s vámi dále proberu. Protože model, který jsem použil, původně měl anténu, kterou považuji za špatnou, rozhodl jsem se v testu použít jiný model antény se ziskem 5 dB. Takže kromě povídání o rozsahu, který jsme měli s naším testem, budeme diskutovat o příčinách ztráty výkonu signálu. Při příjmu tohoto signálu také kvalitativně vyhodnotíme vlivy prostředí (terén, překážky a další).

Krok 1: Použité zdroje

• 2 moduly ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 UHF 5/8 vlnové antény 900 MHz - AP3900

• 2 x 5V přenosné napájecí zdroje

(Sada baterií s nastavitelným regulátorem napětí)

Datový list antény je zobrazen pomocí odkazu:

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

Tento druhý odkaz je pro ty, kteří mě požádali o návrhy, kde koupit antény:

Antény

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

Držák antény:

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

***** „Pozor, změnili jsme tovární konektor pro samčí SMA pro připojení k pig-tailu“

Krok 2: Antény

Na těchto obrázcích ukazuji datový list antény a graf jejího výkonu.

• Používáme také dvě UHF 5/8 mobilní 900MHz vlnové antény

• Jedna z antén byla umístěna na střeše auta a druhá na vysílači

Krok 3: Test dosahu

V našem prvním testu jsme dosáhli dosahu signálu 6,5 km. Položili jsme jednu z antén na budovu v bodě C a ušli jsme 6,5 km v městské oblasti, která se postupně stala venkovskou. Upozorňuji, že uprostřed cesty jsme v různých časech ztratili signál.

Proč k tomu dochází? Protože máme vlivy topologie, což jsou charakteristiky cestovaného prostoru ve vztahu k geografickým změnám. Příklad: pokud máme uprostřed silnice kopec, nebude naším signálem překročen a my budeme mít signál selhávající.

Připomínám vám, že je to jiné, než když používáte LoRa v okruhu 400 metrů, protože váš dosah je v tomto prostoru dost vysoký, například se schopností přejít zdi. Jak se tato vzdálenost zvětšuje, překážky mohou způsobovat rušení.

Krok 4: Druhý experiment

Udělali jsme druhý test a tentokrát místo toho, abychom nechali anténu na vrcholu budovy, byla na úrovni země nad bránou. Dal jsem druhou anténu do auta a dal se do jízdy. Výsledkem byl dosah v rozmezí 4,7 km. Tato vzdálenost i první, kterou jsme zaznamenali (6,5 km), překročily rozsahy vyjádřené společností Heltec (předpokládá se 3,6 km). Je důležité si uvědomit, že jsme použili pouze dva TTGO napájené bateriemi přes regulátory napětí.

Krok 5: Propojení nákladů v DB

Cena odkazu je velmi zajímavý koncept. Umožňuje vám vizualizovat, jak bude během přenosu ztracena energie a kde je třeba upřednostnit přesně nápravná opatření ke zlepšení spojení.

Cílem je změřit, kolik odeslaného signálu by se mělo dostat k přijímači, s přihlédnutím k ziskům a ztrátám signálu v procesu, nebo:

Přijatý výkon (dB) = vysílaný výkon (dB) + zisk (dB) - ztráta (dB)

Pro jednoduché rádiové spojení můžeme identifikovat 7 důležitých částí pro určení přijímaného výkonu:

1 - Výkon vysílače (+) T

2 - Ztráty přenosového vedení k anténě (-) L1

3 - Zisk antény (+) A1

4 - Ztráty v šíření vln (-) P

5 - Ztráty způsobené jinými faktory (-) D

6 - Zisk přijímací antény (+) A2

7 - Ztráty v přenosovém vedení k přijímači (-) L2

Přijatý výkon = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Udržováním hodnot v dBm a dBi lze grafy sečíst a přímo odečíst. K provedení těchto výpočtů můžete najít online kalkulačky, které vám pomohou zadat hodnoty do výrazu.

Někteří mají navíc reference na útlum některých komerčních kabelů. To umožňuje snadnější výpočet.

Kalkulačku najdete takto:

Krok 6: Vliv překážek

Kromě přijetí náležitých opatření k zamezení ztrát v integrálních částech obvodů vysílače a přijímače je dalším faktorem, který by neměl být ignorován, linie jasného vidění mezi vysílačem a přijímačem.

I s optimalizací vztahu mezi ziskem a ztrátou mohou překážky, jako jsou budovy, střechy, stromy, kopce a struktury, mimo jiné přerušit signál.

Přestože výpočet zohledňuje šíření vlny, předpokládá přímý přenos bez překážek.

Krok 7: Další test

Tento níže uvedený test, který dosáhl 800 metrů, byl proveden tak, že vysílač a anténa byly umístěny v malé věži označené na mapě jako „Vysílač“. Pomocí přijímače byla provedena trasa (purpurová). Označené body označují body s dobrým příjmem.

Body jsme zkontrolovali pomocí topologické mapy regionu a ve skutečnosti jsou nadmořské výšky přibližné. Data se zobrazují na obrázku níže a lze je získat na tomto webu:

Jak ukazuje obrázek níže, mezi dvěma body je v oblasti údolí prakticky bez překážek.

Krok 8: Závěr

Tyto testy mi dodaly větší důvěru v LoRa, protože jsem byl s dosaženými výsledky velmi spokojený. Poukazuji však na to, že existují i jiné antény, které nám mohou poskytnout ještě větší výkon. To znamená, že pro další videa máme nové výzvy.