13英里21公里外嘅遙距門警報系統 用LoRa – 完全離網！（Heltec WiFi LoRa 32 V3）

13英里21公里外嘅遙距門警報系統 用LoRa – 完全離網！（Heltec WiFi LoRa 32 V3）

想像吓你可以喺超過13英里（21公里）之外監測一間偏遠小屋嘅前門、農場嘅閘門，或者儲物室嘅入口——唔使Wi-Fi連接、唔使流動SIM卡，亦都冇任何月費。呢個唔係未來概念；呢個係用LoRa（長距離）技術實現嘅實際現實。喺呢個項目入面，我哋會用Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3模組嚟整一個長距離門監測系統，整齊咁裝喺一個Meshnology N32外殼入面，配備3000 mAh電池，提供持久、離網嘅性能。

呢個項目用霍爾效應感測器嚟偵測門係開定關，然後通過LoRa頻段傳輸嗰個狀態。對於小屋、穀倉、儲物室，或者任何你需要可靠遠程監測而唔依賴現有基礎設施嘅地方，呢個係一個完美嘅解決方案。你甚至可以喺接收器加一個蜂鳴器或者繼電器，嚟建立一個本地警報系統。

以下係一啲你可以用呢個項目嘅實際方法：

• 監測一個偏遠溫室嘅門，確保佢關閉以控制溫度。
• 檢查你離開物業之後，穀倉或者馬廄嘅門有冇留低開咗。
• 為棚屋或者工場建立一個長距離保安警報。
• 當郵箱或者閘門被打開時收到通知。
• 監測一個圍欄區域或者建築工地嘅出入。

呢個指南係Wi-Fi LoRa 32 V3系列嘅第四部分。之前嘅影片涵蓋咗發送溫度數據、讀取高達150V直流電，以及遠程控制繼電器——全部都係通過LoRa。呢個項目建立喺嗰啲概念之上，嚟建立一個完整、實用嘅監測系統。

所需硬件

要建立呢個項目，你需要以下組件：

• 2個Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3模組
• 2個Meshnology N32外殼（或者類似嘅外殼）
• 2個3000 mAh 3.7V鋰聚合物電池
• 1個霍爾效應感測器模組（帶數碼輸出）
• 1個細磁鐵（用於門）
• 1個蜂鳴器（5V可以用3.3V）或者一個5V繼電器模組
• 1個2N2222 NPN晶體管（用於蜂鳴器電路）
• 1個1kΩ電阻
• 連接線同埋一支焊接烙鐵

Meshnology N32外殼係呢個製作嘅一個好選擇。佢設計嚟裝住Heltec模組同一個3000 mAh電池，提供一個乾淨、專業嘅外觀。你亦都可以用一個簡單嘅麵包板或者一個自訂3D打印外殼嚟開始。

接線指南

有兩個主要電路要建立：發射器同接收器。發射器連接霍爾效應感測器，而接收器可以連接蜂鳴器或者繼電器模組嚟做警報。

發射器接線：

呢個設置非常直接。霍爾效應感測器有四個針腳：VCC、GND、DO（數碼輸出）同AO（模擬輸出）。對於呢個項目，我哋只需要數碼輸出。

• 感測器上嘅VCC連接到Heltec板上嘅3.3V針腳。
• 感測器上嘅GND連接到Heltec板上嘅一個GND針腳。
• 感測器上嘅DO連接到Heltec板上嘅GPIO 4。
• AO針腳保持唔連接。

接收器接線（蜂鳴器）：

要驅動一個蜂鳴器，會用一個晶體管作為開關，因為蜂鳴器可能會消耗比微控制器GPIO針腳可以安全提供嘅更多電流。電路好簡單：

• 蜂鳴器嘅正極引線連接到3.3V針腳。
• 蜂鳴器嘅負極引線連接到2N2222晶體管嘅集電極。
• 晶體管嘅發射極連接到GND。
• 晶體管嘅基極通過一個1kΩ電阻連接到接收器Heltec板上嘅GPIO 4。

接收器接線（繼電器）：

如果你想控制一個負載，好似燈或者警報器，你可以用一個繼電器模組。接線更加簡單：

• 繼電器模組上嘅VCC連接到3.3V針腳（如果使用升壓轉換器就用5V）。
• 繼電器模組上嘅GND連接到GND。
• 繼電器模組上嘅IN連接到Heltec板上嘅GPIO 4。

然後你可以將你嘅交流或者直流負載連接到繼電器嘅輸出端子。繼電器作為一個電磁開關，當門被打開時會閉合電路。

對於蜂鳴器電路，2N2222晶體管用嚟放大GPIO針腳嘅電流。一個1kΩ電阻放喺GPIO針腳同基極之間，嚟限制流入晶體管嘅電流。蜂鳴器連接喺3.3V同集電極之間，所以當晶體管被打開時，佢會完成電路，蜂鳴器就會響。

設定軟件

喺你可以上傳代碼之前，你需要喺你嘅Arduino IDE入面安裝必要嘅軟件同程式庫。首先，確保你已經安裝咗Arduino IDE。然後，跟住以下步驟：

1. 安裝ESP32開發板支援：開啟開發板管理員（工具 > 開發板 > 開發板管理員），搜尋「ESP32」，然後安裝由Espressif Systems提供嘅套件。
2. 加入Heltec開發板網址：去檔案 > 偏好設定，喺「其他開發板管理員網址」欄位入面，貼上JSON網址 https://resource.heltec.cn/download/package_heltec_esp32_index.json，呢個係用嚟支援Heltec ESP32開發板嘅。你可以喺Heltec文檔頁面搵到呢條連結。然後，返去開發板管理員，搜尋「Heltec ESP32」，再安裝佢。
3. 安裝程式庫：去工具 > 管理程式庫，然後安裝以下項目：
   • Heltec ESP32 Dev Boards 由Heltec Automation提供
   • Adafruit GFX Library 由Adafruit提供（提示時安裝所有依賴項目）
   • Robojax Heltec LoRa 32 程式庫（從影片描述入面嘅連結下載.zip檔案，然後透過草稿碼 > 匯入程式庫 > 加入.ZIP程式庫嚟安裝）。

安裝完程式庫之後，你可以透過工具 > 開發板 > Heltec ESP32 Arduino > Heltec Wi-Fi LoRa 32(V3)嚟選擇正確嘅開發板。確保揀咗正確嘅連接埠。

程式碼解釋

呢個項目用咗兩個獨立嘅程式碼檔案：一個用於發射器，一個用於接收器。兩個都包含喺Robojax Heltec LoRa 32程式庫嘅範例選單入面。程式碼大部分已經寫好；你只需要調整每個檔案頂部嘅幾個關鍵變數嚟設定你嘅網絡。

發射器程式碼（門警報TX）：

從檔案 > 範例 > Robojax Heltec LoRa 32 > Door Alarm TX開啟發射器程式碼。你需要修改嘅關鍵設定包括：

• 門感應器引腳：呢個係連接到霍爾效應感應器數碼輸出嘅GPIO引腳。預設係引腳4，但如果你接線唔同，可以更改佢。
• 文字字串：你可以更改顯示同傳輸嘅文字，例如「門係開住」同「門係閂住」。保留雙引號，因為佢哋係字串。
• 安全金鑰：呢個係一條秘密字串，必須喺發射器同接收器之間一致。佢可以防止其他LoRa裝置觸發你嘅警報。將佢更改為一個獨特嘅值。
• 頻率：呢個必須設定為你所在地區嘅正確頻率（例如美國用915 MHz，歐洲用868 MHz）。佢必須同接收器嘅頻率一致。
• 發射功率：呢個設定以dBm為單位嘅發射功率。你可以由2設定到20。對於短距離測試，用2呢啲低值就得。對於13英里嘅長距離測試，就設定為20。功率越高，電池消耗越快。

接收器程式碼（門警報RX）：

從檔案 > 範例 > Robojax Heltec LoRa 32 > Door Alarm RX開啟接收器程式碼。關鍵設定包括：

• 繼電器引腳：連接到繼電器或蜂鳴器控制電路嘅GPIO引腳。預設係引腳4。
• 警報持續時間：呢個變數設定收到「門開」訊號之後，繼電器或蜂鳴器保持啟動嘅時間。預設係1000毫秒（1秒）。如果你想警報響耐啲，可以增加到10,000或20,000毫秒。
• 安全金鑰：呢個必須同你喺發射器程式碼入面設定嘅金鑰完全一樣。
• 頻率：呢個必須同你所在地區嘅發射器頻率一致。

一旦你設定好呢啲選項，就可以將程式碼上傳到各自嘅開發板。

實際項目同示範

喺影片入面，呢個項目喺工作枱同真實場景都有示範。喺實驗室入面，發射器連接到一個霍爾效應感應器，用一塊磁鐵模擬門嘅開關。當磁鐵靠近感應器時，系統顯示「閂住」，而當磁鐵移開時，就顯示「開住」。呢個狀態會傳輸到接收器，接收器會啟動蜂鳴器或繼電器。

真實世界測試涉及將霍爾效應感應器同磁鐵安裝喺一道門上面。當門打開時，接收器即刻顯示「開住」並觸發警報。閂門就會發送「閂住」訊號並關閉警報。

為咗證明長距離能力，發射器被放置喺湖邊一個三腳架上，有清晰嘅視線。然後將接收器揸車帶到超過13英里（21公里）遠嘅地方。喺呢個距離，接收器仍然能夠接收到訊號並顯示傳輸嘅數據，證明咗LoRa喺離網通訊方面嘅強大同可靠性能。

對於範圍測試，你可以將發射功率設定為20 dBm。不過，對於實驗室日常使用或短距離，設定為2 dBm可以慳電。用3000 mAh電池，發射器可以持續幾日，具體取決於發射功率同更新頻率。

章節

• [00:00] 遙距門鈴警報系統簡介
• [01:04] LoRa 項目系列概覽
• [02:01] 組件同硬件概覽
• [05:42] Meshnology N32 外殼同電池選項
• [07:20] 組裝 Meshnology N32 外殼
• [11:41] 測試連接器同電池安全
• [12:22] 接線霍爾效應感應器同繼電器
• [13:51] 用晶體管接線蜂鳴器
• [17:48] 最終組裝同感應器調整
• [23:20] 安裝軟件同程式庫
• [27:42] 配置同上傳發射器代碼
• [30:22] 配置同上傳接收器代碼
• [31:56] 門鈴警報系統實驗室示範
• [33:03] 喺真實門上測試
• [34:08] 13 英里範圍測試同總結