Intelligente Straßenlaterne mit LoRa - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19

Die Straßenlaternen einer Stadt sorgen für sicherere Verkehrsbedingungen, eine sicherere Umgebung für Fußgänger und können eine große Verbesserung der architektonischen touristischen und kommerziellen Leistung der Stadt darstellen.

Dieses Projekt zielt auf die Entwicklung eines Prototyps einer intelligenten Straßenbeleuchtung ab, die dem Benutzer ein Lampenniveaumanagement und Feedback über die Leistung bietet.

Dieser Prototyp arbeitet mit einer Master-Slave-Konfiguration, bei der jede Straßenlaterne als Slave und LoRa Gateway als Master fungiert. Da das Lora-Gateway im Vergleich zu anderen Kommunikationsdiensten wie WLAN, Bluetooth, NFC usw. eine größere Reichweite hat. Obwohl GSM die größere Reichweite hat, beinhaltet es Abonnementgebühren, die es nicht gibt, ist LoRa (kostenlos) und auch LoRa verbraucht sehr wenig Strom während der Operation. Der Master ist mit dem Internet verbunden, damit der Benutzer die Straßenlaternen aus der Ferne überwachen kann. So kann eine große Anzahl von Straßenlaternen über das Master-Gateway angeschlossen und gesteuert werden.

Schritt 1: BENÖTIGTE KOMPONENTEN

• Litium-Ionen-Batterie
• LED-Licht und LED-Treiber
• Ultraschallsensor
• Nodemcu (ESP8266 12E)
• Arduino UNO (ATMEGA 328P)
• SX 1728 Lora-Transceiver

Schritt 2: Beschreibung der Komponenten

Nodemcu:

ESP8266, integriert GPIO, PWM, I2C, SPI und ADC in einem Board. Dieser Mikrocontroller hat WiFi integriert, das uns hilft, unser Projekt mit dem Internet zu verbinden. Alle GPIO-Pins von Nodemcu können als PWM-Pins verwendet werden, zusätzlich hat es noch 1 analogen Pin.

LED-Treiber:

AN30888A und AN30888B sind DC-DC-Controller, die sich ideal zum Ansteuern von LEDs mit hoher Leuchtdichte für LED-Beleuchtung eignen. Sie sind mit 2 Beleuchtungsanpassungsmodi (PWM-Steuerung und Referenzspannungssteuerung) ausgestattet und können durch Ändern der externen Komponenten mit Boost-, Buck- oder Buck-Boost-Spannung kompatibel gemacht werden

LORA-Modul:

Das LoRa-Modul (Long-Range Radio) bringt Ihre IoT-Projekte mit der Kommunikation über ein weitreichendes Streuspektrum über die Distanz. Diese Form der drahtlosen Kommunikation führt zu einer größeren Bandbreite, erhöht die Störfestigkeit, minimiert den Stromverbrauch und erhöht die Sicherheit.

Dieses Modul verwendet den SX1278-IC und arbeitet mit einer Frequenz von 433 MHz. Das Frequenzsprungverfahren, das Ihnen eine ausgewogene Qualität der Signalübertragung bietet, deckt einen Bereich von 420 bis 450 MHz ab. Diese kabellose Funktion mit großer Reichweite ist in einem kleinen (17 x 16 mm) Paket verpackt und wird über eine Federantenne geliefert.

Mit dem LoRa Ra-01 müssen Sie keine Kompromisse in Bezug auf Reichweite, Störfestigkeit oder Energieverbrauch eingehen. Die Technologie hinter diesem IC bedeutet, dass er perfekt für Projekte geeignet ist, die Reichweite und Stärke erfordern.

Merkmale:

• LoRaTM-Spreizspektrum-Kommunikation
• Halbduplex-SPI-Kommunikation
• Die programmierbare Bitrate kann bis zu 300 kbps erreichen
• 127dB RSSI-Wellenbereich.

Spezifikationen:

• Drahtloser Standard: 433MHz
• Frequenzbereich: 420 - 450MHz
• Port: SPI/GPIO
• Betriebsspannung: 1,8 - 3,7 V, Standard 3,3 V
• Arbeitsstrom, Empfang: weniger als 10,8 mA (LnaBoost geschlossen, Band 1)
• Senden: weniger als 120mA (+20dBm),
• Schlafmodell: 0.2uA

Schritt 3: Schema von Master und Slave

Geben Sie die Anschlüsse gemäß Schaltplan an.

Der Master fungiert als Gateway und ist mit dem Internet verbunden. Jeder Slave ist mit einzelnen Straßenlaternen verbunden und steuert die Helligkeit des Lichts.

SX1728 und Ultraschallsensor sind gemäß Schaltplan mit dem Arduino uno verbunden. Trig-Pin und Echo-Pin sind mit digitalen Pins von Arduino UNO verbunden. Das SX1728 LoRa-Modul ist über SPI-Kommunikation mit Arduino verbunden.

SX1728 arbeitet mit 433Mhz. jedes Land hat eine entsprechende Bandbreite für LoRa. In Indien freies Band in 866-868 MHz. Für das Prototypmodell wird hier ein 433MHz-Modul verwendet.

Schritt 4: Betrieb

Wenn ein Hindernis die Straßenlaterne (SLAVE) überquert, erkennt der Ultraschallsensor das Hindernis und erhöht die Helligkeit dieser bestimmten Straßenlaterne. Und diese senden auch Nachrichten als RF-Pakete an kommende Straßenlaternen. Dadurch erhöht die Straßenlaterne ihre Helligkeit stetig. Dann kehrt es in den normalen Modus zurück. Außerdem kann jede Straßenlaterne einzeln vom Master gesteuert werden, indem Nachrichten an den jeweiligen Slave gesendet werden.

Ich habe 3,2 V Lithium-Ionen-Akku und LED-Treiber im Boost-Modus verwendet, um LED die notwendige Spannung zu liefern

Der Slave arbeitet hier in 3 Modi, die in der Software konfiguriert werden können

• Modus "1" Immer volle Helligkeit (Regentage und Notfalltage)
• Modus "2" Alternate Brightness (Abendzeiten - Low Light Zeiten)
• Modus „3“Volle Kontrolle mit Ultraschall (Mitternacht und geringe Nutzungszeiten)

Der Master sendet die Nachricht mit einer bestimmten Adresse. Der Slave mit entsprechender Adresse nimmt nur die Nachricht an und verhält sich entsprechend.

Für die Helligkeitssteuerung von LED können LED-Treiber wie AN30888A/B verwendet werden. Ich habe eine solche von einer alten Notlampe erhalten und sie nachgebaut.

Schritt 5: Codes

Hier präsentiere ich die für Master und Slave verwendeten Codes, Datenblatt für den von mir verwendeten LED-Treiber.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - hier können Sie die Bibliothek für LoRa herunterladen.