MIT LoRa RF1276 ÜBER DEN HORIZONT HINAUSGEHEN - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:20

Ich habe gefunden, dass RF1276 Transceiver liefert

die herausragendste Leistung in Bezug auf Signalreichweite und -qualität. Bei meinem ersten Flug konnte ich mit kleinen Viertelwellenlängenantennen eine Entfernung von 56 km bei -70 dB Signalpegel erreichen.

Schritt 1: Stückliste (Stückliste)

1.

ARDUINO PRO Mini

2. Ublox NEO-6M GPS-Modul

3. BMP-085 barometrischer Drucksensor

4. SD-Kartenadapter

5. 3Watt-LED

6. 2x 18650 2600mAh Batterien

7. DC-DC-Abwärtsspannungswandler

8. 2x RF1276-Transceiver von appconwireless.com

Schritt 2: HARDWARE-KONNEKTIVITÄT

- BMP085 Sensor ist an A4 (SDA) und A5 (SCL) angeschlossen

- SD-Karte ist mit 10 (SS), 11 (MISO), 12 (MOSI), 13 (SCK) verbunden

- GPS ist mit 6(TX), 7(RX) verbunden – Software seriell

- RF1276 ist mit TX->RX, RX->TX – Hardware-Seriell verbunden

- Batteriespannungswächter ist über Spannungsteiler an A0 angeschlossen

- Die LED-EIN/AUS-Steuerung erfolgt über N-FET (IRLZ44N), der über einen Pulldown-Widerstand mit Pin 9 verbunden ist.

- Pin 8 ist mit RST verbunden (für einen Remote-Reset des Mikrocontrollers)

- Batterie ist an DC/DC-Abwärtswandler angeschlossen, der auf 5V-Ausgang geregelt wird

Schritt 3: ANTENNEN

Ich habe diese Dipolantenne auf der gefunden

Sendeende und Drahtpeitschenantenne am Empfangsende liefern die besten Ergebnisse

Schritt 4: RADIO-Konfiguration

Um die maximale Reichweite zu erreichen, muss man

verstehen die grundlegende Physik hinter der Funkkommunikation.

- Erhöhen der Bandbreite verringert die Empfindlichkeit (und umgekehrt)

- Erhöhung des Antennengewinns reduziert die erforderliche Sendeleistung

- Sichtlinie ist ein Muss

Basierend auf den obigen Regeln habe ich die folgenden Parameter für das RF-Tool ausgewählt:

- SF: 2048

- BW: 125kHz

- Sendeleistung: 7 (max.)

- UART-Geschwindigkeit: 9600bps

Die obigen Einstellungen ergeben nur 293 bps, ermöglichen jedoch eine Empfangsempfindlichkeit von -135 dB. Das heißt, Sie können kleine Pakete (z. B. Breiten- oder Längengrad) ca. alle 2 Sekunden. Wenn Sie auch Ihre Elektronik fernsteuern möchten, müssen Sie z. B. 1 Sekunde Zeit lassen, um die Bodenbefehle zu hören. So können die Daten alle 3 Sekunden übertragen werden.

Schritt 5: MODULKONFIGURATION

Die Firmware benötigt sowohl das GPS-Modul

und RF1276 für 9600bps UART konfiguriert werden. Die GPS-Konfiguration kann mit der u-blox U-Center-Software vorgenommen werden.

Ansicht->Nachrichten->UBX->CFG->PRT->Baudrate->9600. Dann, Empfänger->Aktion->Konfiguration speichern.

Die RF1276-Konfiguration kann mit dem RF1276-Tool vorgenommen werden.

Schritt 6: FIRMWARE

Firmware wird:

- Überwachen Sie den atmosphärischen Druck und die Temperatur

- Batteriespannung überwachen

- Erfassen Sie verschiedene GPS-Werte

- Alle Daten auf SD-Karte protokollieren

- Alle Daten übertragen

Die Firmware ermöglicht die folgenden Fernbedienungsoptionen:

- Modul zurücksetzen

- schalten Sie die LED EIN / AUS

- Internen Zähler aktualisieren, nachdem ein Ping-Paket vom Boden empfangen wurde

Sowohl der SD-Kartenleser als auch der BMP-Drucksensor sind für fehlertoleranten Betrieb programmiert. Wenn einer dieser Fehler fehlschlägt, wird das Modul nicht zum Absturz gebracht.

Schritt 7: FLUG-SETUP

Ich habe die Nutzlast an den Ballon angeschlossen.

Das Nutzlastgewicht liegt etwas über 300g. Der Ballon ist schwerer – ca. 1 kg. Ich habe ihn mit 2 Kubikmeter Helium gefüllt, was 700g Freiauftrieb ergibt. Ich habe es aufgeblasen, um bei 1,5 km (85 % des Volumens) zu platzen.

Schritt 8: ERGEBNISSE

Der Ballon hat eine Höhe von 4,6 km erreicht und

Entfernung von 56km. Es fuhr mit 40 km/h über eine riesige Stadt und ist irgendwo in einem Sumpf gelandet. Es ist erst bei 4,6 km geplatzt, daher war seine Zugfestigkeit dreimal besser als ich ursprünglich geschätzt hatte.

Ich habe die Nutzlast nicht wiederhergestellt, da ich nicht fahren und mich auf die Überwachung der Echtzeit-Telemetrie allein konzentrieren konnte.

Ich habe die letzten Päckchen eingefangen, als der Ballon bei ca. 1km Höhe. Dies war, als es über den Horizont hinausging.

Schritt 9: FLUGDATEN

Ich habe viele weitere Parameter gesammelt, aber

diese zusätzlichen sind hauptsächlich GPS. Die rekonstruierte Flugbahn ist im Bild oben dargestellt, und hier sind die internen Sensordaten.

Schritt 10: SCHLUSSFOLGERUNGEN

RF1276 ist definitiv ein herausragendes

Transceiver. Ich habe nichts besseres als dieses getestet. Beim Fliegen über einer riesigen Stadt (hohe Interferenzbedingungen) bei starkem Wind mit instabiler Antennenposition konnte es einen Signalpegel von -70 dB in 56 km Entfernung und 1 km über dem Boden liefern, wodurch ein Link-Budget von -65 dB übrig blieb! (die konfigurierte Empfindlichkeitsgrenze betrug -135 dB). Wenn es nur nicht hinter den Horizont gegangen wäre (oder wenn ich höher wäre – z. B. auf einem Hügel oder einem Telekommunikationsturm) hätte ich seinen Landeort erfassen können. Oder alternativ, wenn der Ballon nicht geplatzt wäre, hätte ich die Entfernung doppelt oder dreifach erreichen können!