DIY проект за далечински реле: 13 милји без Wi-Fi/без SIM Heltec LoRa 32 модул

DIY проект за далечински реле: 13 милји без Wi-Fi/без SIM Heltec LoRa 32 модул

Далечински управувач со долг домет LoRa со Heltec WiFi LoRa 32

Замислете дека можете да управувате со вентилатор, светилка, водена пумпа или безбедносен аларм од повеќе од 15 милји или 21 километар, без да ви треба SIM картичка или да плаќате такси. Ова е можно со користење на LoRa (Long Range) технологијата, и во ова упатство ќе ви покажеме точно како да изградите таков систем. Ќе го користиме моќниот Heltec WiFi LoRa 32 модул, практично сместен во цврстата Meshnology N35 кутија која вклучува 3000mAh батерија за долготрајна работа.

Овој проект ќе демонстрира како да поставите предавател и приемник за да управувате со оптоварување на два различни начини: едноставна функција за вклучување/исклучување и функција за префрлување. Ќе ги покриеме склопувањето на хардверот, жиците, поставките на кодот и ќе ви покажеме тест на домет во реални услови.

Компоненти и хардвер

Во срцето на нашиот проект се неколку клучни компоненти дизајнирани да работат заедно за максимален домет и доверливост.

• Heltec WiFi LoRa 32 V3: Ова е разновиден микроконтролер кој доаѓа со вграден LoRa комуникациски чип, како и Wi-Fi и Bluetooth можности. Тој е целосно програмиран како Arduino, што ни овозможува да читаме влезови и да управуваме со излези.
• Meshnology N35 Кутија и батерија: Ова е издржлива кутија дизајнирана специјално за Heltec модулот. Кога се купува како комплет, вклучува 3000mAh батерија, што е од суштинско значење за долгорочно пренесување и примање, особено на оддалечени локации.
• Антена со висок засилување: За да постигнеме најдобар можен домет, ќе користиме антена со висок засилување, што значително ја подобрува јачината на сигналот во споредба со стандардната антена.
• Реле или зумер: За приемникот, можете да поврзете реле за управување со уреди со висока моќност на наизменична или еднонасочна струја, како вентилатори и светилки, или едноставен зумер за апликации за алармирање.

Склопување на хардверот

Склопувањето на уредот е едноставен процес, како што е прикажано во видеото почнувајќи од околу 05:56. Комплетот N35 доаѓа со Heltec модулот, 3000mAh батеријата, кутијата, антена со продолжен кабел и пински конектори.

Главните чекори вклучуваат поставување на копчињата во кутијата, поминување на жицата од батеријата низ неа, поврзување на продолжниот кабел на антената со модулот, поставување на модулот внатре и поврзување на батеријата. Потоа, едноставно ја затворате кутијата и го прицврстувате држачот за антената однадвор. Вреди да се напомене дека порана верзија на кутијата бараше мала модификација за да се смести држачот за антената, но Meshnology оттогаш го поправи овој проблем во поновите серии.

Поврзување на оптоварувањето на приемникот

На страната на приемникот, ќе го поврзете вашиот излезен уред. Подолу се дадени упатствата за поврзување и за реле и за зумер, како што е детално прикажано во видеото на 11:17.

Поврзување на реле

Релето дејствува како електрично управуван прекинувач, што ви овозможува да управувате со оптоварување со висока моќност.

• Сигналниот пин на релето се поврзува на пин 4 од Heltec LoRa модулот.
• Заземјувачкиот пин на релето се поврзува на GND пин на модулот.
• Важно: VCC (напојувачкиот) пин на релето треба да се напојува од надворешно 5V напојување. Излезот од 3.3V на модулот не може сигурно да ја поднесе струјата што ја троши релето.
• Мора да создадете заедничка земја со поврзување на земјата од надворешното напојување со земјата на Heltec модулот. Ова е критично за колото да работи.

Поврзување на зумер со транзистор

За едноставен звучен аларм, можете да користите зумер. За да спречите повлекување премногу струја од пинот на микроконтролерот, користиме 2N2222 NPN транзистор за да го управуваме.

• Поврзете го пин 4 од модулот со отпорник од 1kΩ. Другиот крај на отпорникот се поврзува на базата (средниот пин) на транзисторот.
• Емитерот на транзисторот (левиот пин, со рамната страна свртена кон вас) се поврзува на GND.
• Колекторот на транзисторот (десниот пин) се поврзува на негативниот (-) терминал на зумерот.
• Позитивниот (+) терминал на зумерот се поврзува на 3.3V пинот на Heltec модулот.

Поставување на Arduino IDE и библиотеки

Пред да можете да го поставите кодот, треба да го конфигурирате Arduino IDE да работи со Heltec плочите. Процесот започнува на 14:37 во видеото.

1. Инсталирајте ESP32 плочи: Во Arduino IDE, одете во Boards Manager и пребарајте ESP32. Инсталирајте го пакетот од Espressif Systems.
2. Додадете Heltec Board URL: Одете во File > Preferences. Во „Additional Boards Manager URLs,“ додадете ја JSON врската за Heltec ESP32 серијата. Оваа врска ќе биде обезбедена на страницата со ресурси под статијата.
3. Инсталирајте Heltec ESP32 плочи: Вратете се во Boards Manager, пребарајте Heltec ESP32, и инсталирајте го пакетот.
4. Инсталирајте ги потребните библиотеки: Одете во Library Manager и инсталирајте ги следниве:
   • Heltec ESP32 dev boards
   • Adafruit GFX Library (и кликнете „Install All“ за нејзините зависности)
5. Инсталирајте Robojax библиотека: Преземете ја прилагодената Robojax Heltec LoRa 32 zip библиотека од страницата со ресурси. Во Arduino IDE, одете во Sketch > Include Library > Add .ZIP Library и изберете ја датотеката што ја преземавте.
6. Изберете ја плочата: На крај, одете во Tools > Board и изберете го Heltec WiFi LoRa 32 (V3).

Објаснување на поставките на кодот

Имаме три различни кодни скици за овој проект: една за едноставен вклучи/исклучи предавател, една за toggle предавател, и една за приемник. Библиотеката ги обработува сложените делови, така што треба само да прилагодите неколку поставки на врвот од секоја датотека. Објаснувањето на кодот започнува во 19:00 во видеото.

Предавател (TX) - Едноставни поставки за вклучи/исклучи код

Овој код го вклучува релето само додека копчето е притиснато.

// Текст за прикажување на OLED екранот
const char *displayTexttitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayON = "ON";
const char *displayTextRelayOFF = "OFF";

// Безбедносен клуч и фреквенција (МОРА ДА СЕ СОВПАЃААТ СО ПРИЕМНИКОТ)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Моќност на пренос (2-21, повисокото е посилно)
#define TX_OUTPUT_POWER 14 

Предавател (TX) - Поставки за toggle код

Овој код ја менува состојбата на релето (вклучено во исклучено, или исклучено во вклучено) со секое притискање на копчето.

// Поставете на true за сериско мониторско дебагирање, false за нормална употреба
bool debug = true; 
// Вградениот пин на корисничкото копче е 0
#define PUSH_BUTTON_PIN 0  

// Текст за прикажување на OLED екранот
const char *displayTextTitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayToggleON = "TOG-ON";
const char *displayTextRelayToggleOFF = "TOG-OFF";

// Безбедносен клуч и фреквенција (МОРА ДА СЕ СОВПАЃААТ СО ПРИЕМНИКОТ)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!"; 
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Моќност на пренос (2-21)
#define TX_OUTPUT_POWER 2 

Поставки на кодот за приемник (RX)

Овој единствен приемнички код работи и со едноставниот и со toggle предавателот.

// Пинот поврзан со сигналниот влез на релето
#define RELAY_CONTROL_PIN 4

// Текст за прикажување на OLED екранот
const char *displayTextTitle = "Relay:"; 
const char *displayTextTX = "(RX)"; 
const char *displayTextRelayON = "ON"; 
const char *displayTextRelayOFF = "OFF"; 
const char *displayTextRelayToggleON = "TOG-ON"; 
const char *displayTextRelayToggleOFF = "TOG-OFF"; 

// Безбедносен клуч и фреквенција (МОРА ДА СЕ СОВПАЃААТ СО ПРЕДАВАТЕЛОТ)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

Клучно, userKey и RF_FREQUENCY мора да бидат идентични и на предавателот и на приемникот за да комуницираат.

Демонстрација и тест на опсег од 13 милји

Системот работи беспрекорно во лабораториска средина, при што релето или зумерот на приемникот реагираат веднаш на притискањата на копчињата на предавателот. Но, вистинската моќ на LoRa е нејзиниот опсег.

Беше извршен тест на долг опсег, како што се гледа од 25:03 натаму. Предавателот беше поставен на ниво на моќност од 20, опремен со антена со високо засилување, и поставен на статив околу 10 метри над нивото на водата на брегот на езеро за да се обезбеди јасна линија на видливост. Приемникот потоа беше однесен на другата страна на езерото.

Резултатот беше неверојатен успех. Беше примен стабилен сигнал од далечина од 13.04 милји, или 20.98 километри. Ова покажува дека со правилна поставеност, можете сигурно да контролирате уреди на огромни далечини, што го прави совршен за апликации како далечинско земјоделско следење, контрола на порти, или систем за аларм против крадци на долг опсег.

Временски ознаки на видеото

• 00:00 - Вовед во контрола на долг опсег
• 02:42 - Што е LoRa?
• 03:20 - Преглед на компоненти (Heltec, N35 куќиште)
• 05:56 - Распакување и хардверска монтажа
• 11:17 - Објаснување на жици: Реле и зумер
• 14:37 - Arduino IDE и поставување библиотеки
• 19:00 - Објаснување на поставките на кодот (TX и RX)
• 25:03 - Демонстрација и тест на опсег од 13 милји