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Projet de relais à distance DIY : module Heltec LoRa 32 sans Wi-Fi/sans SIM sur 13 miles

Télécommande LoRa à longue portée avec Heltec WiFi LoRa 32

Imagine pouvoir contrôler un ventilateur, une lumière, une pompe à eau ou une alarme de sécurité à plus de 15 miles ou 21 kilomètres de distance, le tout sans avoir besoin d'une carte SIM ni de payer des frais. Cela est possible grâce à la technologie LoRa (Long Range), et dans ce guide, nous allons vous montrer exactement comment construire un tel système. Nous utiliserons le puissantModule Heltec WiFi LoRa 32, commodément logé à l'intérieur du robusteBoîtier Meshnology N35ce qui inclut une batterie de 3000mAh pour un fonctionnement prolongé.

Ce projet démontrera comment mettre en place un émetteur et un récepteur pour contrôler une charge de deux manières différentes : une fonction simple marche/arrêt et une fonction de basculement. Nous aborderons l'assemblage matériel, le câblage, les paramètres de code et vous montrerons un test de portée dans le monde réel.

Composants et matériel

Au cœur de notre projet se trouvent quelques composants clés conçus pour fonctionner ensemble afin d'optimiser la portée et la fiabilité.

• Heltec WiFi LoRa 32 V3:C'est un microcontrôleur polyvalent qui est équipé d'une puce de communication LoRa intégrée, ainsi que de capacités Wi-Fi et Bluetooth. Il est entièrement programmable comme un Arduino, ce qui nous permet de lire des entrées et de contrôler des sorties.
• Boîtier et batterie Meshnology N35 :Ceci est un étui durable conçu spécifiquement pour le module Heltec. Lorsqu'il est acheté en kit, il comprend une batterie de 3000mAh, qui est essentielle pour une transmission et une réception à long terme, en particulier dans des emplacements éloignés.
• Antenne à Haute Gain :Pour atteindre la meilleure portée possible, nous allons utiliser une antenne à gain élevé, qui améliore considérablement la force du signal par rapport à l'antenne d'origine.
• Relais ou Buzzer :Pour le récepteur, vous pouvez connecter un relais pour contrôler des appareils CA ou CC à haute puissance comme des ventilateurs et des lumières, ou un simple buzzer pour des applications d'alarme.

Assemblage de matériel

L'assemblage de l'unité est un processus simple, comme le montre la vidéo à partir de05:56Le kit N35 comprend le module Heltec, la batterie de 3000mAh, le boîtier, une antenne avec un câble d'extension et des connecteurs à broches.

Les étapes principales consistent à placer les boutons dans le boîtier, à faire passer le fil de la batterie, à connecter le câble d'extension de l'antenne au module, à placer le module à l'intérieur et à connecter la batterie. Ensuite, il suffit de fermer le boîtier et de fixer le support de l'antenne à l'extérieur. Il convient de noter qu'une version antérieure du boîtier nécessitait une petite modification pour adapter le support de l'antenne, mais Meshnology a depuis résolu ce problème dans les nouveaux lots.

Câblage pour la charge du récepteur

Sur le côté récepteur, vous connecterez votre dispositif de sortie. Ci-dessous se trouvent les instructions de câblage pour un relais et un buzzer, comme détaillé dans la vidéo à11:17.

Câblage d'un relais

Un relais agit comme un interrupteur actionné électriquement, vous permettant de contrôler une charge haute puissance.

• Le pin de signal du relais se connecte àbroche 4du module Heltec LoRa.
• La broche de masse du relais se connecte à unGNDbroche sur le module.
• Important :La broche VCC (alimentation) du relais doit être alimentée par unalimentation externe 5VLa sortie 3,3 V du module ne peut pas gérer de manière fiable le courant tiré par le relais.
• Vous devez créer unterrain d'ententeen connectant la masse de l'alimentation externe à la masse du module Heltec. Cela est crucial pour le fonctionnement du circuit.

Câbler un buzzer avec un transistor

Pour une alarme audio simple, vous pouvez utiliser un buzzer. Pour éviter de tirer trop de courant du pin du microcontrôleur, nous utilisons un transistor NPN 2N2222 pour le piloter.

• Connectezbroche 4du module à une résistance de 1kΩ. L'autre extrémité de la résistance se connecte à lebase(la broche du milieu) du transistor.
• Le transistor deémetteur(le broche gauche, avec le côté plat tourné vers vous) se connecte àGND.
• Le transistor'scollecteur(le broche droit) se connecte aunégatif (-)terminaux de la sonnette.
• Lepositif (+)le terminal du buzzer se connecte au3,3Vbroche sur le module Heltec.

Configuration de l'IDE et de la bibliothèque Arduino

Avant de pouvoir télécharger le code, vous devez configurer l'IDE Arduino pour qu'il fonctionne avec les cartes Heltec. Le processus commence par14:37dans la vidéo.

1. Installer les cartes ESP32 :Dans l'IDE Arduino, allez dans le gestionnaire de cartes et recherchezESP32Installez le package d'Espressif Systems.
2. Ajouter l'URL de la carte Heltec :Allez dans Fichier > Préférences. Dans "URLs supplémentaires du gestionnaire de cartes", ajoutez le lien JSON pour la série Heltec ESP32. Ce lien sera fourni sur la page des ressources sous l'article.
3. Installer les cartes Heltec ESP32 :Retournez au Gestionnaire de tableaux, recherchezHeltec ESP32, et installez le paquet.
4. Installer les bibliothèques requises :Allez dans le Gestionnaire de bibliothèque et installez ce qui suit :
   • Heltec ESP32 dev boards
   • Adafruit GFX Library(et cliquez sur "Installer tout" pour ses dépendances)
5. Installer la bibliothèque Robojax :Téléchargez le personnaliséRobojax Heltec LoRa 32bibliothèque zip depuis la page des ressources. Dans l'IDE Arduino, allez dans Croquis > Inclure une bibliothèque > Ajouter une bibliothèque .ZIP et sélectionnez le fichier que vous avez téléchargé.
6. Sélectionnez le conseil :Enfin, allez dans Outils > Tableau et sélectionnez leHeltec WiFi LoRa 32 (V3).

Explication des paramètres du code

Nous avons trois différentes esquisses de code pour ce projet : une pour le transmetteur simple marche/arrêt, une pour le transmetteur à bascule et une pour le récepteur. La bibliothèque gère les parties complexes, vous n’avez donc qu’à ajuster quelques paramètres en haut de chaque fichier. L'explication du code commence à19:00dans la vidéo.

Émetteur (TX) - Paramètres de code Simple On/Off

Ce code active le relais uniquement tant que le bouton est maintenu enfoncé.

// Text to display on the OLED screen
const char *displayTexttitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayON = "ON";
const char *displayTextRelayOFF = "OFF";

// Security key and frequency (MUST MATCH RECEIVER)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Transmission power (2-21, higher is stronger)
#define TX_OUTPUT_POWER 14 

Transmetteur (TX) - Modifier les paramètres de code

Ce code change l'état du relais (de on à off, ou de off à on) à chaque pression sur le bouton.

// Set to true for serial monitor debugging, false for normal use
bool debug = true; 
// The built-in user button pin is 0
#define PUSH_BUTTON_PIN 0  

// Text to display on the OLED screen
const char *displayTextTitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayToggleON = "TOG-ON";
const char *displayTextRelayToggleOFF = "TOG-OFF";

// Security key and frequency (MUST MATCH RECEIVER)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!"; 
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Transmission power (2-21)
#define TX_OUTPUT_POWER 2 

Paramètres du code du récepteur (RX)

Ce code de récepteur unique fonctionne avec les émetteurs simples et à bascule.

// The pin connected to the relay's signal input
#define RELAY_CONTROL_PIN 4

// Text to display on the OLED screen
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"; 

// Security key and frequency (MUST MATCH TRANSMITTER)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

Crucialement, theuserKeyetRF_FREQUENCYdoit être identique à la fois sur l'émetteur et le récepteur pour qu'ils puissent communiquer.

Démonstration et test de portée de 13 miles

Le système fonctionne parfaitement dans un environnement de laboratoire, le relais ou le buzzer du récepteur répondant instantanément aux pressions sur le bouton du transmetteur. Mais la véritable puissance du LoRa réside dans sa portée.

Un test à long terme a été effectué, comme on peut le voir de25:03à partir de là. L'émetteur était réglé sur un niveau de puissance de 20, équipé d'une antenne à gain élevé, et placé sur un trépied à environ 10 mètres au-dessus du niveau de l'eau sur la rive d'un lac pour garantir une ligne de vue dégagée. Le récepteur a ensuite été emmené de l'autre côté du lac.

Le résultat a été un succès époustouflant. Un signal stable a été reçu à une distance de13,04 miles, ou 20,98 kilomètresCela démontre qu'avec le bon système, vous pouvez contrôler de manière fiable des dispositifs sur de vastes distances, ce qui le rend parfait pour des applications telles que la surveillance agricole à distance, le contrôle des portails ou un système d'alarme anti-intrusion à longue portée.

Horodatages vidéo

• 00:00- Introduction au contrôle à longue portée
• 02:42Qu'est-ce que le LoRa ?
• 03:20- Vue d'ensemble des composants (Heltec, boîtier N35)
• 05:56- Déballage et assemblage du matériel
• 11:17- Explication du câblage : Relais et Buzzer
• 14:37- Configuration de l'IDE et des bibliothèques Arduino
• 19:00- Explication des paramètres de code (TX et RX)
• 25:03- Démonstration et test d'autonomie de 21 kilomètres