چراغ خیابانی هوشمند با استفاده از LoRa: 5 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

چراغ های خیابانی یک شهر شرایط تردد ایمن تری را ایجاد می کنند ، محیط عابران پیاده ایمن تری را ارائه می دهند و می توانند پیشرفت بزرگی را در خروجی های گردشگری و تجاری معماری شهر نشان دهند.

هدف این پروژه توسعه نمونه اولیه ای از نور خیابان هوشمند است که مدیریت سطح لامپ و بازخورد عملکرد را برای کاربر فراهم می کند.

این نمونه اولیه بر روی پیکربندی Master-slave کار می کند ، جایی که هر چراغ خیابانی به عنوان برده عمل می کند و LoRa Gateway به عنوان اصلی عمل می کند. از آنجا که دروازه لورا نسبت به سایر خدمات ارتباطی مانند wifi ، بلوتوث ، NFC و غیره برد بیشتری دارد ، اگرچه GSM دارای برد بیشتری است اما شامل هزینه های اشتراک می شود که در آنجا وجود ندارد LoRa (رایگان) و همچنین LoRa مقدار بسیار کمتری از برق را مصرف می کند در حین عملیات Master به اینترنت متصل است تا کاربر بتواند از راه دور چراغ های خیابان را کنترل کند. بنابراین تعداد زیادی چراغ خیابانی را می توان از دروازه Master متصل و کنترل کرد.

مرحله 1: اجزای مورد نیاز

• باتری لیتیوم یونی
• چراغ LED و درایور LED
• سنسور اولتراسونیک
• نودمکو (ESP8266 12E)
• آردوینو UNO (ATMEGA 328P)
• فرستنده و گیرنده SX 1728 لورا

مرحله 2: شرح اجزاء

نودمکو:

ESP8266 ، GPIO ، PWM ، I2C ، SPI و ADC را در یک برد ادغام می کند. این میکروکنترلر دارای WiFi داخلی است که به ما کمک می کند پروژه خود را به اینترنت متصل کنیم. همه پین های GPIO Nodemcu را می توان به عنوان پین PWM استفاده کرد ، علاوه بر این ، 1 پین آنالوگ نیز دارد.

درایورهای LED:

AN30888A و AN30888B کنترلرهای DC-DC ایده آل برای رانندگی LED های با روشنایی بالا برای روشنایی LED هستند. آنها به 2 حالت تنظیم روشنایی (کنترل PWM و کنترل ولتاژ مرجع) مجهز هستند و می توان با تغییر اجزای خارجی با ولتاژ بوست ، باک یا بوک بوست سازگار شد.

ماژول LORA:

ماژول LoRa (رادیو برد بلند) پروژه های اینترنت اشیاء شما را با ارتباطات در طیف وسیع برد دور ، از راه دور دور می کند. این شکل از ارتباطات بی سیم باعث پهنای باند بیشتر ، افزایش مقاومت در برابر تداخل ، به حداقل رساندن مصرف فعلی و افزایش امنیت می شود.

این ماژول از IC SX1278 استفاده می کند و روی فرکانس 433 مگاهرتز کار می کند. پرش فرکانس-که به شما تعادل شیرینی از کیفیت انتقال سیگنال را می دهد-محدوده 420-450 مگاهرتز را پوشش می دهد. این قابلیت بی سیم دوربرد در یک بسته کوچک (17 16 16 میلی متر) بسته بندی شده و از طریق آنتن فنری تحویل داده می شود.

با LoRa Ra-01 ، لازم نیست در تعادل محدوده ، مصونیت تداخل یا مصرف انرژی مصالحه کنید. فناوری پشت این IC به این معنی است که برای پروژه هایی که نیاز به محدوده و قدرت دارند مناسب است.

امکانات:

• LoRaTM ارتباط طیف را گسترش می دهد
• ارتباطات SPI نیمه دوبلکس
• نرخ بیت قابل برنامه ریزی می تواند به 300 کیلوبیت بر ثانیه برسد
• محدوده موج RSSI 127 دسی بل

مشخصات فنی:

• استاندارد بی سیم: 433 مگاهرتز
• محدوده فرکانس: 420 - 450 مگاهرتز
• بندر: SPI/GPIO
• ولتاژ کار: 1.8 - 3.7V ، پیش فرض 3.3V
• جریان کار ، دریافت: کمتر از 10.8mA (LnaBoost بسته شده ، باند 1)
• انتقال: کمتر از 120mA (+20dBm) ،
• مدل خواب: 0.2uA

مرحله 3: شماتیک Master و Slave

اتصالات را طبق طرح کلی ارائه دهید.

Master به عنوان یک دروازه و متصل به اینترنت عمل خواهد کرد. هر برده به چراغ های خیابان متصل است و روشنایی نور را کنترل می کند.

SX1728 و سنسور اولتراسونیک مطابق شماتیک به Arduino uno متصل است. پین Trig و Echo pin به پین های دیجیتالی Arduino UNO متصل است. ماژول SX1728 LoRa با ارتباط SPI به آردوینو متصل می شود.

SX1728 در 433 مگاهرتز عمل می کند. هر کشور پهنای باند مربوطه برای LoRa دارد. در هند باند رایگان در 866-868 مگاهرتز. برای مدل اولیه ، ماژول 433 مگاهرتز در اینجا استفاده می شود.

مرحله 4: عملیات

هنگامی که مانعی از نور خیابان عبور می کند (SLAVE) ، سنسور اولتراسونیک مانع را تشخیص داده و روشنایی آن نور خیابان را افزایش می دهد. و این همچنین پیام هایی را به چراغ های خیابانی آینده به عنوان بسته های RF ارسال می کند. بنابراین زنجیره ای از چراغ های خیابان روشنایی آن را به طور پیوسته افزایش می دهد. سپس به حالت عادی باز می گردد. علاوه بر این ، هر چراغ خیابانی را می توان به صورت جداگانه با ارسال پیام به برده خاص ، از استاد کنترل کرد.

من از باتری لیتیوم یون 3.2 ولت و درایور LED در حالت تقویت استفاده کرده ام تا ولتاژ لازم را برای LED فراهم کنم

Slave در اینجا در 3 حالت کار می کند که می تواند در نرم افزار پیکربندی شود

• حالت "1" همیشه روشنایی کامل (روزهای بارانی و روزهای اضطراری)
• حالت "2" روشنایی متناوب (عصرها - زمانهای کم نور)
• حالت "3" کنترل کامل با اولتراسونیک (نیمه شب و زمان استفاده کم)

استاد پیام را با آدرس خاصی پخش می کند. برده با آدرس مربوطه فقط پیام را می پذیرد و مطابق آن عمل می کند.

برای کنترل روشنایی LED ، می توان از درایور LED مانند AN30888A/B استفاده کرد. من یکی از این لامپ ها را از لامپ اضطراری قدیمی تهیه کرده ام و آن را مهندسی معکوس کرده ام.

مرحله 5: کدها

در اینجا من کدهای مورد استفاده برای Master و Slave ، Datasheet را برای درایور LED که استفاده کرده ام ارائه می دهم.

github.com/sandeepmistry/arduino-LoRa - در اینجا می توانید کتابخانه LoRa را بارگیری کنید.