Proiect DIY cu releu remote: 13 mile fără Wi-Fi/fără SIM cu modulul Heltec LoRa 32

Proiect DIY cu releu remote: 13 mile fără Wi-Fi/fără SIM cu modulul Heltec LoRa 32

Control Remote LoRa pe Distanțe Lungi cu Heltec WiFi LoRa 32

Imaginează-ți că poți controla un ventilator, o lumină, o pompă de apă sau o alarmă de securitate de la peste 15 mile sau 21 de kilometri distanță, totul fără a avea nevoie de o cartelă SIM sau a plăti taxe. Acest lucru este posibil folosind tehnologia LoRa (Long Range), iar în acest ghid îți vom arăta exact cum să construiești un astfel de sistem. Vom folosi puternicul modul Heltec WiFi LoRa 32, amplasat convenabil în interiorul carcasei rezistente Meshnology N35, care include o baterie de 3000mAh pentru o funcționare de lungă durată.

Acest proiect va demonstra cum să configurezi un transmițător și un receptor pentru a controla o sarcină în două moduri diferite: o funcție simplă de pornire/oprire și o funcție de comutare. Vom acoperi asamblarea hardware-ului, cablarea, setările de cod și îți vom arăta un test real de rază de acțiune.

Componente și Hardware

În centrul proiectului nostru se află câteva componente cheie concepute să lucreze împreună pentru o rază de acțiune și o fiabilitate maximă.

• Heltec WiFi LoRa 32 V3: Acesta este un microcontroler versatil care vine cu un cip de comunicare LoRa integrat, precum și cu capacități Wi-Fi și Bluetooth. Este complet programabil ca un Arduino, permițându-ne să citim intrări și să controlăm ieșiri.
• Carcasa și bateria Meshnology N35: Aceasta este o carcasă durabilă concepută special pentru modulul Heltec. Când este achiziționată ca kit, include o baterie de 3000mAh, esențială pentru transmisia și recepția pe termen lung, în special în locații îndepărtate.
• Antenă cu câștig ridicat: Pentru a obține cea mai bună rază de acțiune posibilă, vom folosi o antenă cu câștig ridicat, care îmbunătățește semnificativ puterea semnalului comparativ cu antena standard.
• Releu sau Buzzer: Pentru receptor, poți conecta un releu pentru a controla dispozitive de curent alternativ sau continuu de mare putere, cum ar fi ventilatoare și lumini, sau un simplu buzzer pentru aplicații de alarmă.

Asamblarea Hardware-ului

Asamblarea unității este un proces simplu, așa cum se arată în videoclip începând cu aproximativ 05:56. Kitul N35 vine cu modulul Heltec, bateria de 3000mAh, carcasa, o antenă cu cablu prelungitor și conectori cu pini.

Pașii principali implică plasarea butoanelor în carcasă, trecerea firului bateriei prin interior, conectarea cablului prelungitor al antenei la modul, plasarea modulului în interior și conectarea bateriei. Apoi, pur și simplu închizi carcasa și fixezi suportul antenei pe exterior. Este de remarcat faptul că o versiune timpurie a carcasei necesita o mică modificare pentru a monta suportul antenei, dar Meshnology a rezolvat această problemă în loturile mai noi.

Cablarea Sarcinii Receptorului

Pe partea receptorului, vei conecta dispozitivul de ieșire. Mai jos sunt instrucțiunile de cablare atât pentru un releu, cât și pentru un buzzer, așa cum sunt detaliate în videoclip la 11:17.

Cablarea unui Releu

Un releu acționează ca un întrerupător operat electric, permițându-ți să controlezi o sarcină de mare putere.

• Pinul de semnal al releului se conectează la pinul 4 al modulului Heltec LoRa.
• Pinul de masă al releului se conectează la un pin GND al modulului.
• Important: Pinul VCC (alimentare) al releului ar trebui alimentat de la o sursă de alimentare externă de 5V. Ieșirea de 3.3V a modulului nu poate gestiona în mod fiabil consumul de curent al releului.
• Trebuie să creezi o masă comună conectând masa sursei externe de alimentare la masa modulului Heltec. Acest lucru este esențial pentru ca circuitul să funcționeze.

Cablarea unui Buzzer cu un Tranzistor

Pentru o alarmă audio simplă, poți folosi un buzzer. Pentru a preveni consumul excesiv de curent din pinul microcontrolerului, folosim un tranzistor NPN 2N2222 pentru a-l acționa.

• Conectează pinul 4 al modulului la un rezistor de 1kΩ. Celălalt capăt al rezistorului se conectează la baza (pinul din mijloc) a tranzistorului.
• Emitorul tranzistorului (pinul din stânga, cu partea plată îndreptată spre tine) se conectează la GND.
• Colectorul tranzistorului (pinul din dreapta) se conectează la terminalul negativ (-) al buzzerului.
• Terminalul pozitiv (+) al buzzerului se conectează la pinul 3.3V al modulului Heltec.

Configurarea Arduino IDE și a Bibliotecilor

Înainte de a putea încărca codul, trebuie să configurezi Arduino IDE pentru a lucra cu plăcile Heltec. Procesul începe la 14:37 în videoclip.

1. Instalarea plăcilor ESP32: În Arduino IDE, accesați Managerul de plăci și căutați ESP32. Instalați pachetul de la Espressif Systems.
2. Adăugarea URL-ului plăcii Heltec: Accesați Fișier > Preferințe. În „URL-uri suplimentare pentru Managerul de plăci”, adăugați linkul JSON pentru seria Heltec ESP32. Acest link va fi furnizat pe pagina de resurse de sub articol.
3. Instalarea plăcilor Heltec ESP32: Reveniți la Managerul de plăci, căutați Heltec ESP32 și instalați pachetul.
4. Instalarea bibliotecilor necesare: Accesați Managerul de biblioteci și instalați următoarele:
   • Heltec ESP32 dev boards
   • Adafruit GFX Library (și faceți clic pe „Install All” pentru dependențele sale)
5. Instalarea bibliotecii Robojax: Descărcați biblioteca personalizată Robojax Heltec LoRa 32 în format zip de pe pagina de resurse. În Arduino IDE, accesați Schiță > Include Bibliotecă > Adaugă Bibliotecă .ZIP și selectați fișierul descărcat.
6. Selectarea plăcii: În final, accesați Instrumente > Placă și selectați Heltec WiFi LoRa 32 (V3).

Setările codului explicate

Avem trei schițe de cod diferite pentru acest proiect: una pentru emițătorul simplu pornit/oprit, una pentru emițătorul cu comutare și una pentru receptor. Biblioteca se ocupă de părțile complexe, astfel încât trebuie doar să ajustați câteva setări în partea de sus a fiecărui fișier. Explicația codului începe la 19:00 în videoclip.

Emițător (TX) - Setări cod simplu pornit/oprit

Acest cod activează releul doar cât timp butonul este ținut apăsat.

// Text de afișat pe ecranul OLED
const char *displayTexttitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayON = "ON";
const char *displayTextRelayOFF = "OFF";

// Cheia de securitate și frecvența (TREBUIE SĂ SE POTRIVEASCĂ CU RECEPTORUL)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Puterea de transmisie (2-21, mai mare este mai puternic)
#define TX_OUTPUT_POWER 14 

Emițător (TX) - Setări cod cu comutare

Acest cod comută starea releului (din pornit în oprit, sau din oprit în pornit) la fiecare apăsare a butonului.

// Setați true pentru depanare prin monitorul serial, false pentru utilizare normală
bool debug = true; 
// Pinul butonului integrat al utilizatorului este 0
#define PUSH_BUTTON_PIN 0  

// Text de afișat pe ecranul OLED
const char *displayTextTitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayToggleON = "TOG-ON";
const char *displayTextRelayToggleOFF = "TOG-OFF";

// Cheia de securitate și frecvența (TREBUIE SĂ SE POTRIVEASCĂ CU RECEPTORUL)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!"; 
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Puterea de transmisie (2-21)
#define TX_OUTPUT_POWER 2 

Setări cod receptor (RX)

Acest cod unic de receptor funcționează atât cu emițătorul simplu, cât și cu cel cu comutare.

// Pinul conectat la intrarea de semnal a releului
#define RELAY_CONTROL_PIN 4

// Text de afișat pe ecranul OLED
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"; 

// Cheia de securitate și frecvența (TREBUIE SĂ SE POTRIVEASCĂ CU EMITĂTORUL)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

În mod crucial, userKey și RF_FREQUENCY trebuie să fie identice atât pe emițător, cât și pe receptor pentru ca acestea să comunice.

Demonstrație și test de rază de acțiune de 13 mile

Sistemul funcționează impecabil într-un mediu de laborator, releul receptorului sau soneria răspunzând instantaneu la apăsările butoanelor de pe emițător. Dar adevărata putere a LoRa este raza sa de acțiune.

A fost efectuat un test de rază lungă, vizibil de la 25:03 încolo. Emițătorul a fost setat la un nivel de putere de 20, echipat cu o antenă cu câștig ridicat și plasat pe un trepied la aproximativ 10 metri deasupra nivelului apei pe malul unui lac pentru a asigura o linie clară de vedere. Receptorul a fost apoi dus pe cealaltă parte a lacului.

Rezultatul a fost un succes uimitor. Un semnal stabil a fost recepționat de la o distanță de 13,04 mile, sau 20,98 kilometri. Aceasta demonstrează că, cu configurația potrivită, puteți controla în mod fiabil dispozitive pe distanțe mari, făcându-l perfect pentru aplicații precum monitorizarea agricolă la distanță, controlul porților sau un sistem de alarmă anti-efracție cu rază lungă.

Marcaje temporale din videoclip

• 00:00 - Introducere în controlul pe rază lungă
• 02:42 - Ce este LoRa?
• 03:20 - Prezentarea componentelor (Heltec, carcasă N35)
• 05:56 - Despachetare și asamblare hardware
• 11:17 - Conexiunile explicate: releu și sonerie
• 14:37 - Configurare Arduino IDE și biblioteci
• 19:00 - Setările codului explicate (TX și RX)
• 25:03 - Demonstrație și test de rază de acțiune de 13 mile