Mradi wa Relay ya Mbali ya DIY: Moduli ya Heltec LoRa 32 ya Maili 13 Bila Wi-Fi/Bila SIM

Mradi wa Relay ya Mbali ya DIY: Moduli ya Heltec LoRa 32 ya Maili 13 Bila Wi-Fi/Bila SIM

Kidhibiti cha Mbali cha Masafa Marefu cha LoRa kwa Heltec WiFi LoRa 32

Fikiria uwezo wa kudhibiti feni, taa, pampu ya maji, au kengele ya usalama kutoka zaidi ya maili 15 au kilomita 21 mbali, bila kuhitaji SIM kadi au kulipa ada zozote. Hili linawezekana kwa kutumia teknolojia ya LoRa (Masafa Marefu), na katika mwongozo huu, tutakuonyesha jinsi ya kujenga mfumo kama huo. Tutatumia moduli yenye nguvu ya Heltec WiFi LoRa 32, iliyowekwa vizuri ndani ya kipochi kigumu cha Meshnology N35 ambacho kinajumuisha betri ya 3000mAh kwa uendeshaji wa muda mrefu.

Mradi huu utaonyesha jinsi ya kusanidi kisambazaji na kipokezi ili kudhibiti mzigo kwa njia mbili tofauti: kazi rahisi ya kuwasha/kuzima na kazi ya kubadilisha. Tutashughulikia uunganishaji wa vifaa, wiring, mipangilio ya msimbo, na kukuonyesha jaribio halisi la masafa.

Vipengele na Vifaa

Katika kiini cha mradi wetu kuna vipengele muhimu vilivyoundwa kufanya kazi pamoja kwa masafa ya juu na kuegemea.

• Heltec WiFi LoRa 32 V3: Hii ni kidhibiti kidogo chenye matumizi mengi ambacho kina chip ya mawasiliano ya LoRa iliyojengewa ndani, pamoja na uwezo wa Wi-Fi na Bluetooth. Inaweza kupangwa kikamilifu kama Arduino, ikituruhusu kusoma pembejeo na kudhibiti matokeo.
• Kipochi na Betri ya Meshnology N35: Hiki ni kipochi cha kudumu kilichoundwa mahsusi kwa moduli ya Heltec. Kinaponunuliwa kama seti, kinajumuisha betri ya 3000mAh, ambayo ni muhimu kwa usambazaji na upokeaji wa muda mrefu, hasa katika maeneo ya mbali.
• Antena ya Faida ya Juu: Ili kufikia masafa bora zaidi, tutatumia antena ya faida ya juu, ambayo inaboresha kwa kiasi kikubwa nguvu ya ishara ikilinganishwa na antena ya kawaida.
• Relay au Buzzer: Kwa kipokezi, unaweza kuunganisha relay ili kudhibiti vifaa vya nguvu ya juu vya AC au DC kama vile feni na taa, au buzzer rahisi kwa matumizi ya kengele.

Uunganishaji wa Vifaa

Kuunganisha kifaa ni mchakato rahisi, kama inavyoonyeshwa kwenye video kuanzia karibu 05:56. Seti ya N35 inakuja na moduli ya Heltec, betri ya 3000mAh, kipochi, antena yenye kebo ya upanuzi, na pini za kichwa.

Hatua kuu zinahusisha kuweka vitufe ndani ya kipochi, kupitisha waya wa betri kupitia, kuunganisha kebo ya upanuzi ya antena kwenye moduli, kuweka moduli ndani, na kuunganisha betri. Kisha, unafunga tu kipochi na kuweka mlima wa antena nje. Inafaa kutambua kwamba toleo la awali la kipochi lilihitaji marekebisho madogo ili kutoshea mlima wa antena, lakini Meshnology imerekebisha tatizo hili katika makundi mapya zaidi.

Wiring kwa Mzigo wa Kipokezi

Kwenye upande wa kipokezi, utaunganisha kifaa chako cha matokeo. Hapa chini ni maagizo ya wiring kwa relay na buzzer, kama ilivyoelezwa kwenye video saa 11:17.

Wiring ya Relay

Relay hufanya kazi kama swichi inayoendeshwa kwa umeme, inayokuruhusu kudhibiti mzigo wa nguvu ya juu.

• Pini ya ishara ya relay inaunganishwa kwenye pini 4 ya moduli ya Heltec LoRa.
• Pini ya ardhi ya relay inaunganishwa kwenye pini ya GND kwenye moduli.
• Muhimu: Pini ya VCC (nguvu) ya relay inapaswa kuendeshwa na usambazaji wa nguvu wa nje wa 5V. Matokeo ya 3.3V ya moduli hayawezi kushughulikia kwa uaminifu mkondo wa relay.
• Lazima uunde ardhi ya pamoja kwa kuunganisha ardhi ya usambazaji wa nguvu wa nje kwenye ardhi ya moduli ya Heltec. Hii ni muhimu kwa mzunguko kufanya kazi.

Wiring ya Buzzer na Transistor

Kwa kengele rahisi ya sauti, unaweza kutumia buzzer. Ili kuzuia kuchota mkondo mwingi kutoka kwenye pini ya microcontroller, tunatumia transistor ya 2N2222 NPN kuendesha.

• Unganisha pini 4 ya moduli kwenye resistor ya 1kΩ. Mwisho mwingine wa resistor unaunganishwa kwenye base (pini ya kati) ya transistor.
• Emitter ya transistor (pini ya kushoto, ikiwa upande wa gorofa unakuelekea) inaunganishwa kwenye GND.
• Collector ya transistor (pini ya kulia) inaunganishwa kwenye terminal ya hasi (-) ya buzzer.
• Terminal ya chanya (+) ya buzzer inaunganishwa kwenye pini ya 3.3V kwenye moduli ya Heltec.

Arduino IDE na Usanidi wa Maktaba

Kabla ya kupakia msimbo, unahitaji kusanidi Arduino IDE kufanya kazi na bodi za Heltec. Mchakato unaanza saa 14:37 kwenye video.

1. Sakinisha Bodi za ESP32: Katika Arduino IDE, nenda kwenye Boards Manager na utafute ESP32. Sakinisha kifurushi cha Espressif Systems.
2. Ongeza URL ya Bodi ya Heltec: Nenda kwenye File > Preferences. Katika "Additional Boards Manager URLs," ongeza kiungo cha JSON kwa mfululizo wa Heltec ESP32. Kiungo hiki kitatolewa kwenye ukurasa wa rasilimali chini ya makala.
3. Sakinisha Bodi za Heltec ESP32: Rudi kwenye Boards Manager, tafuta Heltec ESP32, na usakinishe kifurushi.
4. Sakinisha Maktaba Zinazohitajika: Nenda kwenye Library Manager na usakinishe zifuatazo:
   • Heltec ESP32 dev boards
   • Adafruit GFX Library (na bofya "Install All" kwa vitegemezi vyake)
5. Sakinisha Maktaba ya Robojax: Pakua maktaba maalum ya zip ya Robojax Heltec LoRa 32 kutoka ukurasa wa rasilimali. Katika Arduino IDE, nenda kwenye Sketch > Include Library > Add .ZIP Library na uchague faili ulilopakua.
6. Chagua Bodi: Hatimaye, nenda kwenye Tools > Board na uchague Heltec WiFi LoRa 32 (V3).

Maelezo ya Mipangilio ya Msimbo

Tuna msimbo tatu tofauti kwa mradi huu: moja kwa kisambaza rahisi cha kuwasha/kuzima, moja kwa kisambaza cha kubadilisha hali, na moja kwa kipokezi. Maktaba inashughulikia sehemu ngumu, kwa hivyo unahitaji tu kurekebisha mipangilio michache juu ya kila faili. Maelezo ya msimbo yanaanza saa 19:00 kwenye video.

Kisambaza (TX) - Mipangilio Rahisi ya Msimbo wa Kuwasha/Kuzima

Msimbo huu unawasha relay tu wakati kitufe kinashikiliwa chini.

// Maandishi ya kuonyesha kwenye skrini ya OLED
const char *displayTexttitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayON = "ON";
const char *displayTextRelayOFF = "OFF";

// Ufunguo wa usalama na masafa (LAZIMA ULINGANE NA KIPOKEZI)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Nguvu ya utangazaji (2-21, juu ni nguvu zaidi)
#define TX_OUTPUT_POWER 14 

Kisambaza (TX) - Mipangilio ya Msimbo wa Kubadilisha Hali

Msimbo huu unabadilisha hali ya relay (kuwasha hadi kuzima, au kuzima hadi kuwasha) kwa kila kubonyeza kitufe.

// Weka kuwa true kwa utatuzi wa serial monitor, false kwa matumizi ya kawaida
bool debug = true; 
// Pini ya kitufe cha mtumiaji iliyojengewa ndani ni 0
#define PUSH_BUTTON_PIN 0  

// Maandishi ya kuonyesha kwenye skrini ya OLED
const char *displayTextTitle = "Relay:";
const char *displayTextTX = "(TX)";
const char *displayTextRelayToggleON = "TOG-ON";
const char *displayTextRelayToggleOFF = "TOG-OFF";

// Ufunguo wa usalama na masafa (LAZIMA ULINGANE NA KIPOKEZI)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!"; 
#define RF_FREQUENCY 915555000 

// Nguvu ya utangazaji (2-21)
#define TX_OUTPUT_POWER 2 

Mipangilio ya Msimbo wa Kipokezi (RX)

Msimbo huu mmoja wa kipokezi unafanya kazi na visambaza vyote viwili: rahisi na kubadilisha hali.

// Pini iliyounganishwa kwenye pembejeo ya ishara ya relay
#define RELAY_CONTROL_PIN 4

// Maandishi ya kuonyesha kwenye skrini ya 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"; 

// Ufunguo wa usalama na masafa (LAZIMA ULINGANE NA KISAMBAZA)
const char *userKey = "6tfDs$wEq3!";
#define RF_FREQUENCY 915555000 

Muhimu sana, userKey na RF_FREQUENCY lazima zifanane kabisa kwenye kisambaza na kipokezi ili ziweze kuwasiliana.

Maonyesho na Jaribio la Masafa ya Maili 13

Mfumo unafanya kazi vizuri kabisa katika mazingira ya maabara, huku relay ya kipokezi au buzzer ikijibu mara moja kwa kubonyeza kitufe kwenye kisambaza. Lakini nguvu halisi ya LoRa ni masafa yake.

Jaribio la masafa marefu lilifanyika, kama inavyoonekana kuanzia 25:03. Kisambaza kiliwekwa kwa kiwango cha nguvu cha 20, kikiwa na antena ya faida ya juu, na kuwekwa kwenye tripod karibu mita 10 juu ya usawa wa maji kwenye ufuo wa ziwa ili kuhakikisha mwonekano wazi. Kipokezi kilipelekwa upande mwingine wa ziwa.

Matokeo yalikuwa mafanikio makubwa. Ishara thabiti ilipokelewa kutoka umbali wa maili 13.04, au kilomita 20.98. Hii inaonyesha kwamba kwa usanidi sahihi, unaweza kudhibiti vifaa kwa umbali mkubwa sana, na kuifanya kuwa bora kwa matumizi kama ufuatiliaji wa kilimo cha mbali, udhibiti wa lango, au mfumo wa kengele wa wizi wa masafa marefu.

Vidokezo vya Muda kwenye Video

• 00:00 - Utangulizi wa Udhibiti wa Masafa Marefu
• 02:42 - LoRa ni Nini?
• 03:20 - Muhtasari wa Vipengele (Heltec, Kesi ya N35)
• 05:56 - Kufungua na Kuunganisha Vifaa
• 11:17 - Uunganishaji Umeelezwa: Relay na Buzzer
• 14:37 - Usanidi wa Arduino IDE na Maktaba
• 19:00 - Mipangilio ya Msimbo Imeelezwa (TX na RX)
• 25:03 - Maonyesho na Jaribio la Masafa ya Maili 13