Uključite uređaj sa udaljenosti od 13 milja (21 km) – Ultimativni off-grid LoRa projekat sa WiFi LoRa 32!

Uključite uređaj sa udaljenosti od 13 milja (21 km) – Ultimativni off-grid LoRa projekat sa WiFi LoRa 32!

Ovaj vodič vas provodi kroz cijeli proces, od sastavljanja hardvera u izdržljivom kućištu do uploada koda i izvođenja testa dometa u stvarnom svijetu. Ovo nije samo laboratorijski eksperiment; to je praktično rješenje za različite primjene.

• Daljinska poljoprivreda: Uključite pumpe za navodnjavanje ili ventilatore u stakleniku s centralne lokacije.
• Pristup imovini: Otvorite i zatvorite garažna vrata ili udaljenu kapiju dok se približavate.
• Off-grid automatizacija: Upravljajte rasvjetom, grijačima ili drugim uređajima u kolibi, brodu ili kamperu.
• Sigurnosni sistemi: Aktivirajte ili deaktivirajte daljinski sigurnosni alarm ili sistem kamera.
• Praćenje divljih životinja: Aktivirajte kameru zamku ili neletalno sredstvo odvraćanja s udaljenosti.

Srž ovog projekta je Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3 modul, koji ćemo smjestiti u profesionalno Meshnology N32 kućište s 3000mAh baterijom za istinsku prenosivost. Istražit ćemo ožičenje za relej i zujalicu, objasniti ključnu konfiguraciju koda i pokazati vam kako postaviti sigurnu vezu koja neće ometati druge LoRa uređaje. Rezultat je samostalan, moćan daljinski prekidač koji radi potpuno besplatno, na udaljenostima koje bi tradicionalna Wi-Fi ili Bluetooth rješenja učinile nemogućim.

Hardver i komponente

Za izgradnju ovog projekta trebat će vam sljedeće komponente. Glavni dijelovi često su dostupni kao komplet od Meshnologyja, što pojednostavljuje proces sastavljanja.

• 2x Heltec Wi-Fi LoRa 32 V3 modula: Glavni mikrokontroler s integriranim LoRa, Wi-Fi i Bluetoothom. (u videu na 00:23)
• 2x Meshnology N32 kućišta: Izdržljivo, profesionalno kućište dizajnirano za Heltec modul i veliku bateriju. (u videu na 02:00)
• 2x 3000mAh 3.7V LiPo baterije: Omogućavaju dugotrajno, prenosivo napajanje za off-grid rad. (u videu na 02:14)
• 1x Relej modul: 5V relej modul za prebacivanje vašeg opterećenja velike snage (npr. motora, svjetla ili pumpe).
• 1x Zujalica (opcionalno): 5V aktivna zujalica za audio povratnu informaciju, pokretana 2N2222 tranzistorom.
• 1x 2N2222 tranzistor (opcionalno): NPN tranzistor koji se koristi za sigurno pokretanje zujalice.
• 1x 1kΩ otpornik (opcionalno): Otpornik za ograničavanje struje za bazu tranzistora.
• 2x antene s visokim pojačanjem: Za maksimiziranje dometa prijenosa i osjetljivosti prijemnika. (u videu na 04:35)
• Različite žice i konektori: Za pravljenje potrebnih veza.

Instaliranje Heltec ESP32 ploča

Dodajte ovu putanju u postavke vašeg Arduino IDE-a kao što je prikazano u videu:https://resource.heltec.cn/download/package_heltec_esp32_index.json

Potrebna biblioteka

Morate instalirati Robojax_HeltecLoRa32 biblioteku. Preuzmite je s linka ispod ovog članka.

Instalirajte ovu ZIP biblioteku putem Arduino IDE-a prije učitavanja bilo kojeg koda.

Vodič za povezivanje

Ovaj projekt uključuje dva odvojena kruga: predajnik i prijemnik. Povezivanje za oba je jednostavno. Ako koristite Meshnology kućište, morat ćete izbušiti malu rupu kako biste provukli žice za relej ili zujalicu prema van. Video prikazuje čistu montažu, ali osnovne veze su sljedeće:

Predajnik: Predajnik koristi ugrađeno korisničko dugme na Heltec modulu. Nije potrebno vanjsko povezivanje za kontrolni signal. Samo osigurajte da je antena spojena prije uključivanja uređaja.

Prijemnik: Pin GPIO 4 na prijemniku koristi se za kontrolu releja ili zujalice. Povezivanje je prikazano ispod. Imajte na umu da je relej izoliran od ESP32-a, pa će vam trebati zaseban izvor napajanja za strujni krug opterećenja releja.

Povezivanje releja:

• Spojite pin 3.3V Heltec modula na pin VCC relejnog modula (ili na pozitivni ulaz boost pretvarača ako trebate stabilnih 5V).
• Spojite pin GND Heltec modula na pin GND relejnog modula.
• Spojite pin GPIO 4 Heltec modula na pin IN (signal) relejnog modula. (u videu na 14:54)

Povezivanje zujalice (s tranzistorom): GPIO pinovi ESP32-a ne mogu osigurati dovoljno struje za direktno pokretanje zujalice. Tranzistor djeluje kao prekidač za zaštitu mikrokontrolera. (u videu na 16:47)

• Spojite pin 3.3V na pozitivni (+) terminal zujalice.
• Spojite negativni (-) terminal zujalice na kolektor tranzistora 2N2222.
• Spojite emiter tranzistora na pin GND.
• Spojite bazu tranzistora na jedan kraj otpornika od 1kΩ.
• Spojite drugi kraj otpornika na pin GPIO 4.

Objašnjenje koda

Kod za ovaj projekt nalazi se u Robojax Heltec LoRa 32 biblioteci. Morat ćete instalirati ovu biblioteku i potrebne pakete podrške za ploču u svom Arduino IDE-u. Proces postavljanja detaljno je prikazan u videu. Nakon što su biblioteke instalirane, možete otvoriti primjere skica: Relay_Secure_TX_Sample za predajnik i Relay_Secure_RX za prijemnik. (u videu na 26:12)

I kod predajnika i kod prijemnika postoji nekoliko korisnički konfigurabilnih varijabli na vrhu koje morate postaviti kako biste osigurali pravilnu komunikaciju. Ove varijable su ključ za funkcioniranje projekta u vašoj specifičnoj postavci.

// KORISNIČKI PODEŠIVE VARIJABLE
// ============================
bool debug = false; // Postavite na true za omogućavanje Serial Monitor izlaza

// Postavke predajnika
const int userPin = 0; // GPIO pin za korisničko dugme
String relayOnText = "Relej UKLJUČEN"; // Tekst prikazan na ekranu
String relayOffText = "Relej ISKLJUČEN"; // Tekst prikazan na ekranu

// Postavke prijemnika
const int relayPin = 4; // GPIO pin povezan na relej ili tranzistor
int relayOnDuration = 3000; // Vrijeme u milisekundama koliko relej ostaje uključen za "Sample" kod

// Sigurnosne postavke (MORAJU BITI IDENTIČNE NA OBA UREĐAJA)
String securityKey = "your_secret_key"; // Dijeljena tajna za sigurnu komunikaciju
String secret = "your_secret"; // Još jedna tajna za dodatnu sigurnost

// LoRa postavke (MORAJU BITI IDENTIČNE NA OBA UREĐAJA)
#define LORA_FREQUENCY 915.0 // Frekvencija u MHz (npr. 868.0 za Evropu, 915.0 za SAD)
int power = 20; // Snaga prijenosa u dBm (2 do 20)
// ============================

Evo šta svaka od ovih postavki radi:

• debug: Kada je postavljeno na true, kod će ispisivati detaljne informacije na Serial Monitor u Arduino IDE-u. Ovo je korisno za rješavanje problema, ali bi trebalo biti postavljeno na false za normalan rad radi uštede energije.
• userPin (Predajnik): Ovo definira GPIO pin povezan na dugme koje ćete pritisnuti za slanje signala. Podrazumijevana vrijednost je 0, što je ugrađeno korisničko dugme na Heltec modulu.
• relayPin (Prijemnik): Ovo je GPIO pin koji će slati signal za kontrolu vašeg releja ili tranzistora. Podrazumijevana vrijednost je 4. Ako povežete relej na drugi pin, morate promijeniti ovu vrijednost.
• relayOnDuration (Prijemnik): Ovo se koristi u "Sample" kodu. Određuje koliko dugo relej ostaje uključen nakon što se primi signal. Na primjer, postavljanje na 1000 će zadržati relej uključenim 1 sekundu. Ovo je korisno za "trenutnu" akciju poput otvaranja vrata. "Toggle" primjer koda će ignorirati ovo i mijenjati stanja pri svakom pritisku.
• securityKey i secret: Ovo su vaše lozinke za LoRa vezu. Moraju biti potpuno iste i na predajniku i na prijemniku. Ovo sprječava neovlaštene korisnike da kontroliraju vaše uređaje. (u videu na 27:19)
• LORA_FREQUENCY: Ovo postavlja radio frekvencijski opseg. Mora biti isto na oba uređaja i legalno u vašoj zemlji (npr. 868 MHz u Evropi, 915 MHz u Sjevernoj Americi). (u videu na 27:36)
• power: Ovo postavlja snagu prijenosa u dBm. Vrijednost 2 je niska snaga za testiranje, dok je 20 maksimum za najduži domet. (u videu na 27:43)

Postoje tri glavne vrste koda za predajnik: Sample, Toggle i Momentary. "Sample" kod uključuje relej na zadano vrijeme. "Toggle" kod mijenja stanje releja (uključeno/isključeno) pri svakom pritisku dugmeta. "Momentary" kod uključuje relej samo dok je dugme pritisnuto. Odaberite onaj koji najbolje odgovara vašoj primjeni.

Živi projekat i demonstracija

U videu, kreator demonstrira projekat u dvije faze. Prvo, laboratorijski test pokazuje sistem koji radi i sa relejem koji kontrolira motor i sa tranzistorski vođenim zujalicom. Relej i zujalica se uspješno uključuju i isključuju sa predajničke ploče, dokazujući osnovnu funkcionalnost i sigurnu komunikacijsku vezu.

Druga, impresivnija faza je test dometa u stvarnom svijetu. Predajnik je postavljen na stativ pored jezera, a prijemnik je odnesen na tačku udaljenu 13,04 milje (20,98 km) sa jasnom linijom vidljivosti. Video prikazuje prijemnik koji prikazuje vrijednost napona koja se prenosi sa udaljene lokacije, uspješno primajući podatke preko dometa od 21 km. Ovo potvrđuje sposobnost projekta da kontrolira uređaje na ogromnim udaljenostima besplatno, bez ikakve postojeće infrastrukture.

Poglavlja

• [00:00] Uvod u Off-Grid LoRa kontrolu
• [01:01] Pregled projekta i uvod u seriju
• [01:57] Raspakivanje i pregled hardvera
• [04:56] Razumijevanje Heltec modula i antene
• [07:57] Sastavljanje Meshnology N32 kućišta
• [13:56] Povezivanje relejnih i zujaličnih krugova
• [19:41] Završno sastavljanje i modifikacija kućišta
• [21:51] Instalacija potrebnog softvera i biblioteka
• [26:12] Konfigurisanje koda predajnika
• [28:46] Konfigurisanje koda prijemnika
• [30:02] Živa demonstracija: Kontrola releja i zujalice
• [33:06] Test dometa od 13 milja u stvarnom svijetu i zaključak

Slike

617_WiFi_LoRa32_Relay_wiring_boost

641_Heltec_Wifi_LoRA_Rotary_Encoder_wiring

Heltec_Wifi_LoRA_32_wiring_uzzer

Heltec_WiFi_LoRa_32_V3_N35-1-package

617_WiFi_LoRa32_Relay_wiring_boost

641_Heltec_Wifi_LoRA_Rotary_Encoder_wiring

Heltec_Wifi_LoRA_32_wiring_uzzer

Heltec_WiFi_LoRa_32_V3_N35-1-package