LoRa-Modul LoRa1280 Feldmessung

Der Test ist eine Feldmessung, die von unseren Kunden durchgeführt wird. Das Produkt zur Entfernungsmessung ist unser LoRa-Modul LoRa1280 . Der Arbeitsfrequenzbereich von LoRa1280 beträgt 2,4 G. Es unterstützt die Schiffstyp-UART-Schnittstelle und die SPI-Schnittstelle. Beim Test wird ausschließlich die SPI-Schnittstelle verwendet. LoRa1280 unterstützt LoRa-Bandbreiten von 203 kHz, 406 kHz, 812 kHz und 1625 kHz.

Erster Test: Kurzstreckentest

Testwerkzeuge:

Das LoRa1280-Funkmodul wurde in das Steckbrett eingesetzt. Es gab zunächst keine Möglichkeit, das LoRa-Modul LoRa1280 in das Steckbrett einzusetzen . Der Kunde hat selbst einen Adapter hergestellt, wie in der Abbildung gezeigt:

Testumgebung:

Die Wohnung des Kunden heißt Walcott Hall in Shropshire und vor dem Haus gibt es einen großen offenen Raum.

Die folgende Abbildung zeigt das Ergebnis des ersten Tests (die Abbildung zeigt einige vorläufige Entfernungscodes und Testentfernungen).

Der zweite Test: Langstreckentest

Testwerkzeuge:

Schließen Sie zunächst das LoRa-Modul LoRa1280 an die 2,4-GHz-Antenne an und stellen Sie einige Mikrobusse und Steckbretter her, wie in der Abbildung gezeigt:

Die größere grüne Platine ist ein vom Kunden entworfener Mini-Logger auf Basis des ATMega328P. Es kann mit Mikrobus-kompatiblen Platinensteckern ausgestattet werden. Das LoRa-Modul LoRa1280 benötigt mehr Pins als das Standard-Mikrobus-Modul, daher fügte der Kunde zwei Pins zu den normalen 8 auf beiden Seiten der Busy- und DI03-Pins hinzu. Das LoRa-Modul LoRa1280 ist für standardmäßige 2 x 8 Mikrobus-Buchsen ausgelegt. Dies erfordert, dass der mit dem Microbus-AN-Pin verbundene Pin ein dualer analoger/digitaler Pin ist.

Testumgebung:

Im Norden von Cardiff, wo der Kunde lebt, gibt es einen Bergrücken, und der Standort liegt etwa 150 m höher als der Ort, an dem sich das Haus des Kunden in der Stadt befindet. Vom Bergrücken aus können Sie die schöne Aussicht auf die Stadt genießen. Das Haus des Kunden ist mit dem drahtlosen Sendermodul LoRa1280 auf der Spitze des 6-Meter-Masts verbunden. Vom Grat bis zur Ausrüstung am Mast besteht eine relativ klare Sichtlinie, die Distanz beträgt 4,4 km.

Der Kunde hat die Messsoftware selbst geschrieben. Es sendet zunächst eine Ranging-Anfrage mit hoher Leistung (10 dBm!) und meldet, ob die Ranging-Anfrage abgeschlossen ist. Reduzieren Sie dann die Sendeleistung und stellen Sie eine weitere Entfernungsanforderung. Auf diese Weise kann die für die Entfernungsmessung mindestens erforderliche Leistung berechnet werden.

Bei einer 4,4 km langen Verbindung verringert sich die Reichweite auf -14 dBm. Wenn Sie also die volle Leistung von 10 dBm nutzen, zeigt der Test, dass die Entfernungsmessung möglicherweise mehr als 69 km Arbeit erfordert. Ausgehend von den Testergebnissen von 4,4 Kilometern ist das LoRa-Modul LoRa1280 für längere Distanzen geeignet, sodass der Kunde beabsichtigt, die Sichtlinienentfernung von der Spitze des 40 Kilometer langen Berges bis zur Spitze der Mendip Hills aus dem Norden zu messen von Cardiff durch den Bristol River.

40-km-Entfernungstest

Der Standort Cardiff für den 40 Kilometer langen Verbindungstest liegt im Norden der Stadt (264 Meter über dem Meeresspiegel), und das andere Ende der 40 Kilometer langen Sichtlinie ist Mendips' Black Down (325 Meter über dem Meeresspiegel). auf der anderen Seite der Bristol Passage.

Die Marconi-Route auf der Karte ist der Ort, an dem 1897 die erste Funkübertragung von Herrn Marconi über das Wasser stattfand.

Die Route verfügt über eine gute Sichtlinie und eine ausreichende Höhe in der Mitte der Route, um den Fresnelzoneneffekt zu reduzieren. Bitte beachten Sie das Abschnittsdiagramm unten.

An einem Ende von Cardiff ist ein LoRa-Modul LoRa1280-Entfernungsempfänger an einem Mast befestigt, und das andere wird für grundlegende Verbindungstests verwendet. Das Folgende ist die 40-km-Testumgebung:

Auf der Mendips-Seite gibt es eine Reihe passender Geräte, von denen eines als Initiator/Sender für Entfernungstests und das andere zum Empfangen grundlegender Verbindungstestpakete verwendet wird. Notieren Sie die Ergebnisse zur späteren Analyse auf einer Micro-SD-Karte.

Auf der Seite von Cardiff hört der Entfernungsempfänger des LoRa-Moduls LoRa1280 die Entfernungsanfrage des Senders ab und sendet eine Antwort auf der Seite von Mendips. An beiden Enden werden einfache 2dBi-Antennen verwendet.

Am Mendips-Ende gibt der Entfernungsanforderungssender zu Beginn der Testsequenz einen langen Piepton aus, sendet eine Entfernungsanforderung von 10 dBm und dann 9 dBm, 8 dBm usw. Wenn die Entfernungsanforderung erfolgreich ist, ertönt ein Kurzschluss Piepton. Um den Leistungspegel zu berechnen, wenn die Entfernungsmessung nicht mehr funktioniert, müssen Sie daher nur den langen Piepton hören und dann den kurzen Piepton berechnen.

LoRa für die Entfernungsmessung ist auf SF10 und eine Bandbreite von 406 kHz eingestellt. Dies ist die längste Reichweiteneinstellung für SX1280, um den Entfernungsmodus zu ermöglichen. Im Modus mit der größten Reichweite sollte ein Linkdefizit von 8 dBm vorliegen. SX1280 kann auf Punkt-zu-Punkt-LoRa eingestellt werden.

Maßberechnung

Da der Kunde die Berechnung des Ergebnisses der Entfernungsmessung im Testcode für die Entfernungsmessung nicht vollständig realisiert hat, liest das Programm das Ergebnis aus dem Ergebnisregister der Entfernungsmessung (3 Bytes) und zeichnet das Ergebnis auf der SD-Karte im Rekorder auf. Der für den oben erwähnten „4,4 km-Entfernungstest“ verwendete Pfad wird zum Testen und Kalibrieren der Entfernungsfunktion verwendet. Die auf Google Maps gemessene Bodenentfernung beträgt 4,42 km. Das durchschnittliche Entfernungsergebnis des SX1280 beträgt 24515. Dies ergibt einen Umrechnungsfaktor von 0,1803 Metern.

Das durchschnittliche Ranking-Ergebnis der Verbindung von Cardiff nach Mendips beträgt 225982. Die Anwendung des Umrechnungsfaktors 0,1803 ergibt eine Entfernung von 40,745 km. Die von Google Maps ermittelte Entfernung beträgt 40,65 Kilometer. Daher beträgt der tatsächliche Messwert des SX1280-Bereichs + 0,2 %.

Zusammenfassen

Die auf der 40-km-Verbindung empfangene Entfernungsanfrage beträgt nur 4 dBm. Dies bedeutet, dass eine potenzielle Reichweite von 10 dBm 80 km Sichtlinie beträgt. Selbst eine moderat modifizierte Antenne an beiden Enden (siehe Antennenvergleich oben) kann diese Reichweite verdoppeln.

Im Punkt-zu-Punkt-Modus sollte die größte Reichweiteneinstellung SF12 und die Bandbreite 203 kHz einen Verbindungsvorteil von 8 dBm gegenüber der höheren Reichweiteneinstellung SF10 und der Bandbreite 406 kHz haben. Die Umrechnung dieses 8-dBm-Verbindungsvorteils in eine Entfernungseinstellung zeigt, dass die potenzielle Reichweite von LoRa Punkt-zu-Punkt innerhalb eines 200-km-Bereichs ist.

Eigentlicher Tester: Stuart Robinson