شاهد على يوتيوب

13 ميل 20 كم بدون واي فاي؟ كيف أرسل LoRa الجهد عبر مسافات شاقة! (Heltec WiFi LoRa 32 V3)

ابنِ جهاز مراقبة جهد خارجي بطول 13 ميلاً باستخدام تقنية LoRa وESP32

هل سبق لك أن احتجت لمراقبة مصدر طاقة بعيد، مثل لوحة شمسية في كوخ، أو بنك بطاريات على قارب، أو معدات على مزرعة كبيرة، من على بعد أميال؟ ستوجهك هذه الدليل للمشروع في بناء جهاز مراقبة جهد طويل المدى، خارج الشبكة، يمكنه نقل البيانات حتى مسافة مذهلة13 ميل (أو 21 كيلومتر)، دون رسوم اشتراك أو الاعتماد على الشبكات اللاسلكية أو الشبكات الخلوية.

سوف نستخدم اثنينهيلتك واي فاي لورا 32وحدات، كل واحدة منها موجودة في هيكل قويحافظة مكشنولوجي N32مع بطارية بسعة 3000 مللي أمبير، لإنشاء جهاز إرسال وجهاز استقبال. سيقوم جهاز الإرسال بقياس جهد محدد (من عدة فولتات حتى 100 فولت أو أكثر) باستخدام دائرة قسيمة جهد بسيطة وإرسال القراءة لاسلكيًا باستخدام تقنية LoRa. بعد ذلك، سيقوم جهاز الاستقبال بعرض هذا الجهد في الوقت الحقيقي، مما يتيح لك مراقبة أنظمتك من مسافة أميال.

كيف يعمل: قسيم الجهد

جوهر هذا المشروع هو القدرة على قياس مجموعة واسعة من الفولتية. نظرًا لأن دبابيس الإدخال في ESP32 يمكنها قياس الفولتية بأمان حتى 3.3 فولت فقط، لا يمكننا توصيل مصدر 12 فولت أو 100 فولت مباشرة. لحل هذه المشكلة، نستخدم دائرة بسيطة تسمىقسيم الجهد، الذي يقلل الجهد إلى مستوى آمن لقراءة المتحكم الدقيق. يتم شرح ذلك في الفيديو عند12:26.

يستخدم الدائرة مقاومان (R1 و R2) متصلان على التوالي. مصدر الفولتية العالية (V_فييتم تطبيقها عبر المقاومين، وتقرأ وحدة ESP32 الجهد المنخفض النسبي (V_خارج) عبر مقاومة R2 فقط. مع قيم المقاومات الصحيحة، يمكنك قياس الفولطيات العالية بدقة.

عند اختيار المقاومات، تعتبر قاعدة جيدة أن تختار قيمًا تبقي جهد الخرج بعيدًا عن حد 3.3 فولت، حتى عند قياس أقصى جهد تتوقعه. لتحقيق أفضل دقة، يجب قياس المقاومة الفعلية لمقاوماتك باستخدام الم multimeter واستخدام تلك القيم الدقيقة في الكود.

تجميع الأجهزة والأسلاك

يتضمن التجميع وضع وحدة Heltec LoRa 32 وبطارية بسعة 3000 مللي أمبير في صندوق N32. يحتوي الصندوق على فتحات للشاشة والأزرار، وثقب لتركيب الهوائي الخارجي. واحدة من أهم ملاحظات السلامة هي أنتأكد دائمًا من توصيل الهوائي قبل تشغيل الجهاز، حيث إن الإرسال بدون هوائي قد يتسبب في إتلاف وحدة LoRa.

إعداد بيئة تطوير أريدوينو والمكتبات

https://resource.heltec.cn/download/package_heltec_esp32_index.json

لبرمجة وحدات هيلتك، يجب أولاً تكوين بيئة تطوير أريوندو. هذه الإعدادات لمرة واحدة ضرورية ومفصلة في٢٠:٤١في الفيديو.

1. تثبيت ألواح ESP32:أضف رابط لوحات Espressif ESP32 الرسمية في ملف > تفضيلات وقم بتثبيت حزمة "esp32" من إدارة اللوحات.
2. تثبيت دعم Heltec:أضف عنوان URL الخاص بـ Heltec بتنسيق JSON إلى تفضيلاتك. ثم، في مدير اللوحات، ابحث عن حزمة "Heltec ESP32" وقم بتثبيتها.
3. تثبيت المكتبات المطلوبة:باستخدام مدير المكتبة (Sketch > تضمين المكتبة > إدارة المكتبات)، قم بتثبيت ما يلي:
   • Heltec ESP32 dev boards
   • Adafruit GFX Library(والاعتماديات الخاصة بها)
4. تثبيت مكتبة روبوجَکس:ستحتاج إلى تنزيل المخصصRobojax_HeltecLoRa32المكتبة، التي تُقدم كملف .zip. قم بتثبيتها في بيئة التطوير المتكاملة عبر Sketch > تضمين المكتبة > إضافة مكتبة .ZIP.
5. اختر الطاولة:أخيرًا، انتقل إلى الأدوات > اللوحة واختر الـهيلتيك واي فاي لورا 32 (الإصدار 3)ور port COM الصحيح.

شرح تكوين الشيفرة

المشروع يستخدم رسمين منفصلين: أحدهما لـمرسل (TX)وواحد لـالمستقبل (RX). عليك فقط تكوين بعض الإعدادات الأساسية في كود المرسل ليعمل، كما هو موضح في٢٥:٠٢يتطلب كود المستلم مطابقة إعدادات LoRa.

#define VOLTAGE_READING_PIN 4  // The pin reading the voltage
const int R1 = 39120; // Your measured value for R1 in ohms
const int R2 = 3312; // Your measured value for R2 in ohms

const float CALIB_FACTOR = 1.007f; // Calibration factor to match a multimeter

const char *displayTexttitle = "Voltage:"; // Text for the OLED
const char *displayTexTX = "(TX)";

// This security key MUST be IDENTICAL on the TX and RX devices
const char *userKey = "YOUR_SECRE8888";

// These LoRa settings MUST be IDENTICAL on the TX and RX devices
#define RF_FREQUENCY      915000000 // LoRa Frequency in Hz
#define TX_OUTPUT_POWER   2         // TX Power in dBm (2-21)

• VOLTAGE_READING_PINالدبوس GPIO على ESP32 الذي قمت بتوصيله بمخرج مقسم الجهد لديك.
• R1وR2ادخل القيم المقاومة الدقيقةمن المقاومتين اللتين تقيسهما باستخدام مقياس متعدد. هذا أمر حاسم للدقة.
• CALIB_FACTORإذا كانت الجهد المعروض لديك مختلفًا قليلاً عن جهاز قياس متعدد موثوق، يمكنك ضبط هذه القيمة لأعلى أو لأسفل (مثل 1.008 أو 0.995) لضبط القراءة بدقة. اضبطه إلى1.0لتعطيل.
• userKeyهذا هو مفتاح الأمان الخاص بك. يمكن للأجهزة التي تحمل نفس المفتاح بالضبط فقط التواصل.
• RF_FREQUENCYتردد التشغيل لـ LoRa. يجب أن يتطابق هذا على كلا الجهازين وأن يكون قانونيًا لمنطقتك (مثل 915 ميجاهرتز لأمريكا الشمالية).
• TX_OUTPUT_POWERقوة الإرسال، من 2 (طاقة منخفضة، نطاق قصير) إلى 21 (طاقة عالية، نطاق طويل). تستخدم الطاقة الأعلى المزيد من البطارية. لاختبار الـ 13 ميلاً، تم استخدام قيمة 20. للاختبار على مكتبك، يكفي 2.

الكود المستقبل له إعدادات مشابهة لـuserKeyوRF_FREQUENCYيجب أن يتطابق مع إعدادات المرسل.

مشروع حي قيد التنفيذ

بمجرد تحميل الكود، ستبدأ وحدة الإرسال في قياس الجهد من المصدر المتصل بك، وستعرضه على شاشتها OLED الخاصة بها مع مؤشر "(TX)"، وسيتم بث البيانات عبر LoRa. ستستمع وحدة الاستقبال، عند برمجتها مع مفتاح الأمان والتردد المطابقين، إلى الإشارة. فور تلقيها لإرسال صالح، ستعرض نفس الجهد على شاشتها مع مؤشر "(RX)".

كما تم توضيحه في الاختبار بعيد المدى عند٣١:٣٩هذا الإعداد فعال للغاية. مع هوائيات عالية الكسب وخط رؤية واضح، نجح النظام في نقل واستقبال قراءات الجهد بدقة من مسافة 13 ميلاً، مما يثبت أنه حل قوي وموثوق لمهام المراقبة عن بُعد الجادة.

فصول الفيديو

• 00:00- ابدأ
• 03:33- مقدمة إلى اللوحة وLoRa
• 05:47حافظة N32 لوحدة WiFi LoRa 32
• 12:26- مقسم جهد لقياس حتى 150 فولت
• ١٩:٤٧- تجهيز السلك لقياس الجهد
• ٢٠:٤١- تثبيت المكتبة لـ WiFi LoRa 32
• 25:02- شرح رمز النقل
• :16- شرح رمز المستلم
• ٢٨:٣٦- عرض قراءة الجهد
• ٣١:٣٩- اختبار مدى المسافة في العالم الحقيقي (13 ميل)