ESP32 LoRa: Sie können bis zu 6,5 km erreichen! - Gunook

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

6,5km! Dies war das Ergebnis eines Transmissionstests, den ich mit ESP32 OLED TTGO LoRa32 durchgeführt habe, und heute werde ich dies mit Ihnen weiter besprechen. Da das von mir verwendete Modell ursprünglich eine Antenne hatte, die ich für schlecht halte, habe ich mich im Test für ein anderes Antennenmodell mit einem Gewinn von 5 dB entschieden. Daher werden wir nicht nur über den Umfang unseres Tests sprechen, sondern auch die Ursachen für den Signalverlust. Wir werden auch Umwelteinflüsse (Gelände, Hindernisse und andere) beim Empfang dieses Signals qualitativ bewerten.

Schritt 1: Verwendete Ressourcen

• 2 Module ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 UHF 5/8-Wellen-Antennen 900MHz - AP3900

• 2 x tragbare 5-V-Netzteile

(Akkupack mit einstellbarem Spannungsregler)

Ein Antennendatenblatt wird über den Link angezeigt:

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

Dieser zweite Link ist für diejenigen, die mich um Vorschläge zum Kauf von Antennen gebeten haben:

Antennen

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

Antennenhalterung:

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

***** "Achtung, wir haben den Werksstecker für einen männlichen SMA geändert, um ihn mit dem Pigtail zu verbinden"

Schritt 2: Antennen

In diesen Bildern zeige ich das Datenblatt der Antenne und ihr Leistungsdiagramm.

• Wir verwenden auch zwei UHF 5/8 mobile 900MHz Wellenantennen

• Eine der Antennen wurde auf dem Autodach platziert, die andere auf dem Sender

Schritt 3: Reichweitentest

In unserem ersten Test haben wir eine Signalreichweite von 6,5km erreicht. Wir stellten eine der Antennen am Punkt C auf ein Gebäude und gingen 6,5 km in einem urbanen Gebiet, das immer ländlicher wurde. Ich weise darauf hin, dass wir während der Fahrt zu verschiedenen Zeiten das Signal verloren haben.

Warum tritt dies auf? Denn wir haben Topologieeinflüsse, die die Eigenschaften des befahrenen Raums in Bezug auf geographische Veränderungen sind. Ein Beispiel: Wenn wir einen Hügel in der Mitte der Straße haben, wird dieser von unserem Signal nicht überquert und wir haben ein ausgefallenes Signal.

Ich erinnere Sie daran, dass dies anders ist, als wenn Sie einen LoRa in einem Radius von 400 Metern verwenden, da Ihre Reichweite in diesem Raum ziemlich hoch ist, beispielsweise mit der Möglichkeit, Wände zu überqueren. Mit zunehmendem Abstand können Hindernisse Störungen verursachen.

Schritt 4: Zweites Experiment

Wir machten einen zweiten Test, und diesmal war die Antenne nicht auf einem Gebäude, sondern ebenerdig über einem Tor. Ich steckte die zweite Antenne ins Auto und fuhr los. Das Ergebnis war eine Reichweite im Bereich von 4,7 km. Sowohl diese Distanz als auch die erste von uns aufgezeichnete (6,5 km) übertrafen die von Heltec angegebenen Reichweiten (projiziert auf 3,6 km). Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass wir nur die beiden TTGOs verwendet haben, die mit Batterien über Spannungsregler betrieben werden.

Schritt 5: Linkkosten in DB

Die Kosten für den Link sind ein sehr interessantes Konzept. Es ermöglicht Ihnen zu visualisieren, wie Energie während der Übertragung verloren geht und wo genau Korrekturmaßnahmen priorisiert werden müssen, um die Verbindung zu verbessern.

Die Idee ist, zu messen, wie viel des gesendeten Signals den Empfänger erreichen soll, unter Berücksichtigung der Verstärkungen und Verluste des Signals dabei, oder:

Empfangsleistung (dB) = Sendeleistung (dB) + Verstärkung (dB) - Verlust (dB)

Für eine einfache Funkverbindung können wir 7 wichtige Teile identifizieren, um die empfangene Leistung zu bestimmen:

1 - Die Leistung des Senders (+) T

2 - Die Verluste der Übertragungsleitung zur Antenne (-) L1

3 - Der Antennengewinn (+) A1

4 - Verluste bei der Wellenausbreitung (-) P

5 - Verluste aufgrund anderer Faktoren (-) D

6 - Der Gewinn der Empfangsantenne (+) A2

7 - Verluste in der Übertragungsleitung zum Empfänger (-) L2

Empfangene Leistung = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

Durch Beibehaltung der Werte in dBm und dBi können die Diagramme aufsummiert und direkt subtrahiert werden. Um diese Berechnungen durchzuführen, finden Sie Online-Rechner, die Ihnen bei der Eingabe der Werte in den Ausdruck helfen.

Darüber hinaus enthalten einige Referenzen zur Dämpfung einiger handelsüblicher Kabel. Dies ermöglicht eine einfachere Berechnung.

Einen solchen Rechner finden Sie unter:

Schritt 6: Einfluss von Hindernissen

Neben den richtigen Vorkehrungen zur Vermeidung von Verlusten in den integralen Teilen der Sender- und Empfängerschaltungen ist ein weiterer Faktor, der nicht vernachlässigt werden sollte, die Clear Vision Line zwischen Sender und Empfänger.

Auch bei der Optimierung des Verhältnisses zwischen Verstärkung und Verlust können Hindernisse wie Gebäude, Dächer, Bäume, Hügel und Bauwerke unter anderem das Signal unterbrechen.

Die Berechnung berücksichtigt zwar die Ausbreitung der Welle, setzt aber eine direkte Übertragung ohne Hindernisse voraus.

Schritt 7: Zusätzlicher Test

Dieser Test unten, der 800 Meter erreichte, wurde durchgeführt, indem der Sender und die Antenne in einem kleinen Turm gehalten wurden, der auf der Karte mit der Bezeichnung "Sender" markiert ist. Mit einem Empfänger wurde die Route (in Lila) abgefahren Die markierten Punkte zeigen Punkte mit gutem Empfang an.

Wir haben die Punkte anhand einer topologischen Karte der Region überprüft und tatsächlich sind die Höhen ungefähre Angaben. Die Daten erscheinen im Bild unten und sind auf dieser Seite zu erreichen:

Wie im Bild unten zu sehen ist, befindet sich im Bereich zwischen den beiden Punkten ein Tal ohne Hindernisse.

Schritt 8: Fazit

Diese Tests gaben mir mehr Vertrauen in LoRa, da ich mit den erzielten Ergebnissen sehr zufrieden war. Ich weise jedoch darauf hin, dass es andere Antennen gibt, mit denen wir noch mehr Leistung erreichen können. Das heißt, wir haben neue Herausforderungen für die nächsten Videos.