Digitrode

Модули беспроводных датчиков дальнего действия используются во многих приложениях, в том числе системах отслеживания активов, системах безопасности общественных зданий, беспроводных устройствах управления роботами, промышленных дистанционных средствах управления, телеметрии, устройствах автоматического сбора данных, автомобильных системах бесключевого доступа, беспроводных сетях ПК, игрушках, дронах и пр.

Для создания таких дальнодействующих беспроводных сетей нужны модули беспроводной связи, и здесь мы приведем пять наиболее доступных модулей, которые смогут обеспечить передачу данных на 1 километр и дальше.

В некоторых случаях, например, когда нет доступа к сотовой связи, необходимо передать короткие, но важные сообщения в точку, расположенную за несколько километров, а то и несколько десятков километров (если на открытом пространстве). В данном случае может помочь стандарт передачи данных по беспроводному каналу LoRa, который в последнее время заметно набирает популярность.

В рамках данного проекта мы сделаем своеобразный мессенджер на основе микроконтроллера ESP32 и LoRa-модуля RFM95W.

Благодаря большой дальности и простоте использования протокол беспроводной передачи данных LoRa обрел большую популярность, как у профессиональных разработчиков, так и у радиолюбителей. В связи с этим на рынке стало появляться все больше и больше модулей LoRa, и сегодня мы рассмотрим один из недавних продуктов – RYLR998 компании Reyax.

В мире Интернета вещей (IoT) связь — это все. Хотя еще никогда не было так просто добавить возможность подключения к продукту, устройству или машине, выбор правильного варианта подключения для решения по-прежнему сопряжен с трудностями. В некоторых случаях может быть очевидно, что Ethernet или Wi-Fi – правильный выбор, например, дома или на производстве. В других случаях связь ближнего радиуса действия (NFC) или Bluetooth может быть предпочтительным вариантом, поскольку ваше решение требует связи между устройствами, расположенными рядом. Однако, если ваш продукт является мобильным или используется в городских, сельскохозяйственных или других условиях, где сложность настройки Wi-Fi просто не подходит, вам остается искать другие варианты. В частности, решением может быть сотовая связь или LoRa (сеть дальнего радиуса действия) и LoRaWAN (сеть дальнего действия с охватом широких территорий).

Глобальный охват сотовой связи за счет гармонизации частотных диапазонов и соглашений о роуминге между операторами, а также наличие соединений с высокой пропускной способностью делают этот подход привлекательным для многих вариантов использования. Несмотря на привлекательность, некоторые отдают предпочтение LoRa, где сигналы устойчивы к помехам, а наличие бесплатных нелицензируемых частотных диапазонов значительно снижает удельные затраты на отдельные устройства. Учитывая, что разные потребности заставят вас выбрать либо сотовую связь, либо LoRa, и что эти подходы скорее дополняют друг друга, чем конкурируют, но давайте углубимся в LoRa.

SX1303 от Semtech Corporation – это процессор основной полосы частот LoRa нового поколения, который обеспечивает покрытие сети LoRaWAN по всему миру и возможности в нескольких вертикальных отраслях, включая отслеживание активов, строительство, сельское хозяйство, измерения, автоматизацию производства и приложения Интернета вещей (IoT). Этот новый чипсет обеспечивает сетецентрическую геолокацию устройств LoRa без включения оборудования GPS на каждом отдельном конечном узле.

LoRa – это беспроводная радиочастотная технология, представленная компанией Semtech и предназначенная для двунаправленной передачи информации на большие расстояния без большого потребления энергии.

В этом материале мы узнаем, как мы можем использовать модуль LoRa SX1278 с ESP32. Здесь мы будем использовать два модуля LoRa – один с ESP32, а другой с платой Arduino. ESP32 с LoRa запросит данные о погоде из API для любого конкретного города и отправит их в Arduino с LoRa. Затем Arduino с LoRa получит данные и отобразит их на ЖК-дисплее 16x2. Таким образом, ESP32 с LoRa будет действовать как передатчик, а Arduino с LoRa как приемник. OLED-дисплей также подключен к ESP32 для отображения температуры и влажности на стороне отправителя.

В последнее время для передачи данных на относительно большие расстояния все чаще используют связь LoRa (Long Range или связь на дальние расстояния). LoRa, по сути, является грамотным способом получить очень хорошую чувствительность приемника и низкую частоту ошибок по битам (BER) при использовании недорогих чипов. Это означает, что приложения с низкой скоростью передачи данных могут получить гораздо большую дальность, используя LoRa, а не другие схожие технологии радиосвязи.

На сегодняшний день на рынке представлено довольно большое количество микросхем и отладочных плат для сети LoRa, и сегодня мы поработаем с одной из них. TTGO LoRa32 SX1276 OLED – это плата разработки ESP32 со встроенным чипом LoRa и 0,96-дюймовым OLED-дисплеем SSD1306. В этом руководстве мы покажем, как отправлять и получать пакеты LoRa (соединение точка-точка) и использовать OLED-дисплей с Arduino IDE.

Ожидается, что к 2020 году в мире будет 25 миллиардов устройств, подключенных к Интернету. Это более чем в три раза больше население Земли. С учетом того, что концепции Интернета вещей (IoT) и Четвертой промышленной революции (Industry 4.0) реализуются весьма успешно, это, скорее всего, произойдет. У нас уже есть несколько беспроводных протоколов, таких как BLE, Wi-Fi, сотовая связь и т. д., но эти технологии не были идеальными для сенсорных узлов Интернета вещей, поскольку им необходимо было передавать информацию на большие расстояния без использования большого количества энергии. Это привело к появлению технологии LoRa, которая может выполнять передачу на очень большие расстояния с низким энергопотреблением.

Так же как и модули ESP становятся синонимами для приложений Wi-Fi, эта технология LoRa также обладает калибром для построения обширной сети. Ранее мы создавали много проектов IoT с использованием ESP8266 и Arduino, здесь, в этой статье, мы узнаем о LoRa и о том, как использовать ее с платформой разработки Arduino.

С популяризацией сети LoRaWAN стали появляться новые микросхемы и интегрированные решения для организации беспроводной связи по LoRa. До момента адаптации микроконтроллерной экосистемы Arduino к LoRa слишком долго ждать не пришлось.

Компания Things Network предоставляет совместимые с экосистемой Arduino аппаратные средства, который позволяют легко развертывать сети LoRaWAN. На данный момент компания в основном продвигает датчик Things Node и совместимую с Arduino плату Things Uno.

Что такое LoRaWAN, и чем это отличается от LoRa? LoRaWAN определяет протокол связи и системную архитектуру сети, в то время как физический уровень LoRa обеспечивает связь по каналу передачи данных на дальние расстояния. Протокол и сетевая архитектура оказывают наибольшее влияние на время работы батареи узла, пропускную способность сети, качество обслуживания, безопасность и различные приложения, обслуживаемые сетью.

Обратите внимание, что LoRa является проприетарным протоколом – и права на интеллектуальную собственность принадлежат компании Semtech (они приобрели Cycleo – компанию, которая изобрела LoRa). Впрочем, за использование LoRa не нужно платить, развертывание этой сети не является нарушением авторских прав. Чтобы начать работу с применением LoRa / LoRaWAN, вам понадобятся четыре элемента, речь о которых пойдет далее.