Afgeleide Deurwaarskuwingstelsel vanaf 13 myl 21 km weg Met LoRa – Van die Netwerk af! (Heltec WiFi LoRa 32 V3)

Afgeleide Deurwaarskuwingstelsel vanaf 13 myl 21 km weg Met LoRa – Van die Netwerk af! (Heltec WiFi LoRa 32 V3)

Stel jou voor dat jy die voordeur van 'n afgeleë hut, die hek van 'n plaas, of die ingang van 'n bergingseenheid van meer as 13 myl (21 km) af kan monitor—sonder 'n Wi-Fi-verbinding, 'n sellulêre SIM-kaart, of enige maandelikse fooie. Dit is nie 'n futuristiese konsep nie; dit is 'n praktiese werklikheid deur LoRa (Long Range) tegnologie te gebruik. In hierdie projek sal ons 'n langafstand-deurmoniteringstelsel bou met die Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3-module, netjies verpak in 'n Meshnology N32-kas met 'n 3000 mAh-battery vir langdurige, off-grid werkverrigting.

Hierdie projek gebruik 'n Hall-effek-sensor om te bepaal of 'n deur oop of toe is en stuur daardie status oor die LoRa-band. Dit is 'n perfekte oplossing vir hutte, skure, bergingseenhede, of enige plek waar jy betroubare afstandmonitering nodig het sonder om op bestaande infrastruktuur staat te maak. Jy kan selfs 'n gonser of relais by die ontvanger voeg om 'n plaaslike alarmstelsel te skep.

Hier is 'n paar praktiese maniere waarop jy hierdie projek kan gebruik:

• Monitor 'n afgeleë kweekhuisdeur om te verseker dit is toe vir temperatuurbeheer.
• Kyk of 'n skuur- of stal deur oopgelaat is nadat jy die eiendom verlaat het.
• Skep 'n langafstand-sekuriteitsalarm vir 'n skuur of werkswinkel.
• Kry kennisgewing wanneer 'n posbus of hek oopgemaak word.
• Monitor toegang tot 'n omheinde area of konstruksieterrein.

Hierdie gids is die vierde in 'n reeks oor die Wi-Fi LoRa 32 V3. Vorige video's het gedek om temperatuurdata te stuur, tot 150V GS te lees, en 'n relais op afstand te beheer—alles oor LoRa. Hierdie projek bou op daardie konsepte om 'n volledige, praktiese moniteringstelsel te skep.

Hardeware Benodig

Om hierdie projek te bou, sal jy die volgende komponente nodig hê:

• 2x Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3-modules
• 2x Meshnology N32-kaste (of soortgelyke omhulsels)
• 2x 3000 mAh 3.7V LiPo-batterye
• 1x Hall-effek-sensormodule (met digitale uitset)
• 1x Klein magneet (vir die deur)
• 1x Gonser (5V werk met 3.3V) of 'n 5V-relaismodule
• 1x 2N2222 NPN-transistor (vir gonserkring)
• 1x 1kΩ-weerstand
• Verbindingsdraad en 'n soldeerbout

Die Meshnology N32-kas is 'n goeie opsie vir hierdie bou. Dit is ontwerp om die Heltec-module en 'n 3000 mAh-battery te huisves, wat 'n skoon, professionele afwerking bied. Jy kan ook 'n eenvoudige broodbord of 'n pasgemaakte 3D-gedrukte omhulsel gebruik om te begin.

Bedradingsgids

Daar is twee hoofkringe om te bou: die sender en die ontvanger. Die sender is gekoppel aan die Hall-effek-sensor, terwyl die ontvanger aan 'n gonser of relaismodule vir alarms gekoppel kan word.

Senderbedrading:

Hierdie opstelling is baie eenvoudig. Die Hall-effek-sensor het vier penne: VCC, GND, DO (Digitale Uitset), en AO (Analoog Uitset). Vir hierdie projek benodig ons net die digitale uitset.

• VCC op die sensor verbind aan die 3.3V-pen op die Heltec-bord.
• GND op die sensor verbind aan 'n GND-pen op die Heltec-bord.
• DO op die sensor verbind aan GPIO 4 op die Heltec-bord.
• Die AO-pen word onverbind gelaat.

Ontvangerbedrading (Gonser):

Om 'n gonser aan te dryf, word 'n transistor as 'n skakelaar gebruik omdat die gonser meer stroom kan trek as wat die mikrobeheerder se GPIO-pen veilig kan verskaf. Die kring is eenvoudig:

• Die positiewe draad van die gonser verbind aan die 3.3V-pen.
• Die negatiewe draad van die gonser verbind aan die kollektor van die 2N2222-transistor.
• Die emitter van die transistor verbind aan GND.
• Die basis van die transistor verbind aan GPIO 4 op die ontvanger se Heltec-bord deur 'n 1kΩ-weerstand.

Ontvangerbedrading (Relais):

As jy 'n las soos 'n lig of 'n sirene wil beheer, kan jy 'n relaismodule gebruik. Die bedrading is selfs eenvoudiger:

• VCC op die relaismodule verbind aan die 3.3V-pen (of 5V as jy 'n boost-omskakelaar gebruik).
• GND op die relaismodule verbind aan GND.
• IN op die relaismodule verbind aan GPIO 4 op die Heltec-bord.

Jy kan dan jou GS- of WS-las aan die relais se uitsetterminale verbind. Die relais dien as 'n elektromagnetiese skakelaar wat die kring sluit wanneer die deur oopgemaak word.

Vir die gonserkring word die 2N2222-transistor gebruik om die stroom van die GPIO-pen te versterk. 'n 1kΩ-weerstand word tussen die GPIO-pen en die basis geplaas om die stroom na die transistor te beperk. Die gonser is tussen 3.3V en die kollektor verbind, sodat wanneer die transistor aangeskakel word, dit die kring voltooi en die gonser klink.

Opstel van die Sagteware

Voordat jy die kode kan oplaai, moet jy die nodige sagteware en biblioteke in jou Arduino IDE installeer. Maak eers seker dat jy die Arduino IDE geïnstalleer het. Volg dan hierdie stappe:

1. Installeer ESP32-bordondersteuning: Maak die Boards Manager oop (Tools > Board > Boards Manager), soek vir "ESP32", en installeer die pakket deur Espressif Systems.
2. Voeg Heltec-bord-URL by: Gaan na File > Preferences, en in die "Additional Boards Manager URLs"-veld, plak die JSON-URL https://resource.heltec.cn/download/package_heltec_esp32_index.json vir die Heltec ESP32-borde. Jy kan hierdie skakel op die Heltec-dokumentasiebladsy vind. Gaan dan terug na Boards Manager, soek vir "Heltec ESP32", en installeer dit.
3. Installeer Biblioteke: Gaan na Tools > Manage Libraries en installeer die volgende:
   • Heltec ESP32 Dev Boards deur Heltec Automation
   • Adafruit GFX Library deur Adafruit (installeer alle afhanklikhede wanneer gevra word)
   • Robojax Heltec LoRa 32-biblioteek (laai die .zip-lêer af van die skakel in die video-beskrywing en installeer dit via Sketch > Include Library > Add .ZIP Library).

Nadat jy die biblioteke geïnstalleer het, kan jy die korrekte bord kies deur na Tools > Board > Heltec ESP32 Arduino > Heltec Wi-Fi LoRa 32(V3) te gaan. Maak seker dat die korrekte poort gekies is.

Kode-verduideliking

Hierdie projek gebruik twee aparte kodelêers: een vir die sender en een vir die ontvanger. Beide is ingesluit in die Robojax Heltec LoRa 32-biblioteek onder die voorbeelde-kieslys. Die kode is grootliks vooraf geskryf; jy hoef net 'n paar sleutelveranderlikes aan die bokant van elke lêer aan te pas om jou netwerk te konfigureer.

Sender-kode (Door Alarm TX):

Maak die sender-kode oop vanaf File > Examples > Robojax Heltec LoRa 32 > Door Alarm TX. Die sleutelinstellings wat jy moet wysig is:

• Deursensor-pen: Dit is die GPIO-pen wat aan die Hall-effek-sensor se digitale uitset gekoppel is. Die verstek is pen 4, maar jy kan dit verander as jy dit anders bedraad het.
• Teksstringe: Jy kan die teks wat vertoon en gestuur word verander, soos "Door is OPEN" en "Door is CLOSED". Hou die dubbelaanhalingstekens aangesien dit stringe is.
• Sekuriteitsleutel: Dit is 'n geheime string wat tussen die sender en ontvanger moet ooreenstem. Dit verhoed dat ander LoRa-toestelle jou alarm aktiveer. Verander dit na 'n unieke waarde.
• Frekwensie: Dit moet ingestel word op die korrekte frekwensie vir jou streek (bv. 915 MHz vir die VSA, 868 MHz vir Europa). Dit moet ooreenstem met die ontvanger se frekwensie.
• TX-krag: Dit stel die transmissiekrag in dBm. Jy kan dit van 2 tot 20 stel. Vir 'n kortafstand-toets is 'n lae waarde soos 2 goed. Vir die langafstand-toets van 13 myl is dit op 20 gestel. Hoër krag sal die battery vinniger laat leegloop.

Ontvanger-kode (Door Alarm RX):

Maak die ontvanger-kode oop vanaf File > Examples > Robojax Heltec LoRa 32 > Door Alarm RX. Die sleutelinstellings is:

• Relais-pen: Die GPIO-pen wat aan die relais- of gonser-beheerkring gekoppel is. Die verstek is pen 4.
• Alarmduur: Hierdie veranderlike stel hoe lank die relais of gonser aktief bly nadat 'n "Door Open"-sein ontvang is. Die verstek is 1000 millisekondes (1 sekonde). Jy kan dit verhoog na 10,000 of 20,000 ms as jy wil hê die alarm moet langer klink.
• Sekuriteitsleutel: Dit moet identies wees aan die sleutel wat jy in die sender-kode gestel het.
• Frekwensie: Dit moet ooreenstem met die sender se frekwensie vir jou streek.

Sodra jy hierdie instellings gekonfigureer het, kan jy die kode na elke onderskeie bord oplaai.

Lewende Projek en Demonstrasie

In die video word die projek beide op 'n werkbank en in 'n werklike scenario gedemonstreer. In die laboratorium is die sender aan 'n Hall-effek-sensor gekoppel, en 'n magneet word gebruik om die deur se oop- en toemaak te simuleer. Wanneer die magneet naby die sensor is, wys die stelsel "CLOSED," en wanneer dit verwyder word, wys dit "OPEN." Hierdie status word na die ontvanger gestuur, wat 'n gonser of relais aktiveer.

Die werklike toets het behels dat die Hall-effek-sensor en magneet op 'n deur gemonteer is. Toe die deur oopgemaak is, het die ontvanger onmiddellik "OPEN" vertoon en die alarm geaktiveer. Deur die deur toe te maak, is die "CLOSED"-sein gestuur en die alarm afgeskakel.

Om die langafstand-vermoëns te bewys, is die sender op 'n driepoot by 'n meer geplaas met 'n duidelike siglyn. Die ontvanger is toe na 'n plek meer as 13 myl (21 km) daarvandaan gery. Op hierdie afstand kon die ontvanger steeds die sein optel en die gestuurde data vertoon, wat die krag en betroubaarheid van LoRa vir buite-netwerk-kommunikasie demonstreer.

Vir 'n reikafstand-toets kan jy die TX-krag op 20 dBm stel. Vir daaglikse gebruik in 'n laboratorium of kort afstande, sal dit op 2 dBm stel battery lewe bespaar. Met 'n 3000 mAh-battery kan die sender vir etlike dae hou, afhangende van die transmissiekrag en frekwensie van opdaterings.

Hoofstukke

• [00:00] Inleiding tot die Afstanddeurwaarskuwingstelsel
• [01:04] Oorsig van die LoRa-projekreeks
• [02:01] Komponente en hardeware-oorsig
• [05:42] Meshnology N32-kas en battery-opsies
• [07:20] Montering van die Meshnology N32-kas
• [11:41] Toets van die verbindings en batteryveiligheid
• [12:22] Bedrading van die Hall-effek-sensor en relais
• [13:51] Bedrading van die gonser met 'n transistor
• [17:48] Finale montering en sensor-aanpassing
• [23:20] Installeer sagteware en biblioteke
• [27:42] Konfigureer en laai die senderkode op
• [30:22] Konfigureer en laai die ontvangerkode op
• [31:56] Laboratoriumdemonstrasie van die deuralarmstelsel
• [33:03] Toets op 'n werklike deur
• [34:08] 13-myl-afstandstoets en gevolgtrekking