ESP32 LoRa : vous pouvez atteindre jusqu'à 6,5 km ! : 8 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:09

6,5km ! C'était le résultat d'un test de transmission que j'ai effectué avec ESP32 OLED TTGO LoRa32, et aujourd'hui je vais en discuter plus en détail avec vous. Comme le modèle que j'ai utilisé à l'origine avait une antenne que je considère comme mauvaise, j'ai choisi d'utiliser un autre modèle d'antenne avec un gain de 5 dB dans le test. Ainsi, en plus de parler de la portée que nous avions avec notre test, nous discuterons des causes de la perte de puissance du signal. Nous évaluerons également qualitativement les influences environnementales (terrain, obstacles et autres) lors de la réception de ce signal.

Étape 1: Ressources utilisées

• 2 modules ESP32 OLED TTG LoRa32

• 2 antennes UHF 5/8 ondes 900MHz - AP3900

• 2 alimentations portables 5 V

(Batterie avec régulateur de tension réglable)

Une fiche technique de l'antenne s'affiche via le lien:

www.steelbras.com.br/wp-content/uploads/201…

Ce deuxième lien est pour ceux qui m'ont demandé des suggestions sur où acheter des antennes:

Antennes

www.shopantenas.com.br/antena-movel-uhf-5-8…

Support d'antenne:

www.shopantenas.com.br/suporte-magnetico-preto-p--antena-movel/p

***** "Attention, nous avons changé le connecteur d'usine pour un SMA mâle à connecter avec le pig-tail"

Étape 2: Antennes

Dans ces images, je montre la fiche technique de l'antenne et son graphique de performance.

• Nous utilisons également deux antennes mobiles UHF 5/8 à ondes 900MHz

• L'une des antennes était placée sur le toit de la voiture et l'autre sur l'émetteur

Étape 3: Test d'atteinte

Lors de notre premier test, nous avons atteint une portée de signal de 6,5 km. Nous avons placé l'une des antennes au sommet d'un immeuble, au point C, et nous avons marché 6,5 km dans une zone urbaine qui est progressivement devenue rurale. Je précise qu'au milieu du trajet, à différents moments, nous avons perdu le signal.

Pourquoi cela se produit-il ? Parce que nous avons des influences topologiques, qui sont les caractéristiques de l'espace parcouru par rapport aux changements géographiques. Un exemple: si nous avons une colline au milieu de la route, elle ne sera pas traversée par notre signal, et nous aurons un signal défaillant.

Je vous rappelle que c'est différent lorsque vous utilisez une LoRa dans un rayon de 400 mètres, car votre portée est assez élevée dans cet espace, avec la possibilité de franchir des murs, par exemple. Au fur et à mesure que cette distance augmente, des obstacles peuvent provoquer des interférences.

Étape 4: Deuxième expérience

Nous avons fait un deuxième test, et cette fois, au lieu de laisser une antenne au sommet d'un bâtiment, c'était au niveau du sol au-dessus d'un portail. J'ai mis la deuxième antenne dans la voiture et j'ai commencé à conduire. Le résultat a été une portée de 4,7 km. Cette distance et la première que nous avons enregistrée (6,5 km) dépassaient les portées exprimées par Heltec (projetées à 3,6 km). Il est important de se rappeler que nous n'avons utilisé que les deux TTGO alimentés par des batteries via des régulateurs de tension.

Étape 5: Coût du lien dans la base de données

Le coût du lien est un concept très intéressant. Il vous permet de visualiser comment l'énergie sera perdue pendant la transmission, et où exactement les actions correctives doivent être priorisées pour améliorer le lien.

L'idée est de mesurer quelle quantité du signal envoyé devrait atteindre le récepteur, en tenant compte des gains et des pertes du signal dans le processus, ou:

Puissance reçue (dB) = Puissance transmise (dB) + Gain (dB) - Perte (dB)

Pour une simple liaison radio, on peut identifier 7 portions importantes pour déterminer la puissance reçue:

1 - La puissance de l'émetteur (+) T

2 - Les pertes de la ligne de transmission vers l'antenne (-) L1

3 - Le gain d'antenne (+) A1

4 - Pertes de propagation des ondes (-) P

5 - Pertes dues à d'autres facteurs (-) D

6 - Le gain de l'antenne de réception (+) A2

7 - Pertes dans la ligne de transmission vers le récepteur (-) L2

Puissance reçue = T - L1 + A1 - P - D + A2 - L2

En gardant les valeurs en dBm et dBi, les tracés peuvent être additionnés et soustraits directement. Pour effectuer ces calculs, vous pouvez trouver des calculatrices en ligne qui vous aident à saisir les valeurs dans l'expression.

De plus, certains ont des références sur l'atténuation de certains câbles commerciaux. Cela permet un calcul plus facile.

Vous pouvez trouver une calculatrice comme celle-ci sur:

Étape 6: Influence des obstacles

En plus de prendre les précautions nécessaires pour éviter les pertes dans les parties intégrantes des circuits de l'émetteur et du récepteur, un autre facteur à ne pas négliger est la ligne de vision claire entre l'émetteur et le récepteur.

Même avec l'optimisation de la relation entre le gain et la perte, des obstacles tels que des bâtiments, des toits, des arbres, des collines et des structures, entre autres, peuvent interrompre le signal.

Bien que le calcul prenne en compte la propagation de l'onde, il présuppose une transmission directe sans obstacles.

Étape 7: Test supplémentaire

Ce test ci-dessous, qui a atteint 800 mètres, a été effectué en gardant l'émetteur et l'antenne dans une petite tour, marquée sur la carte étiquetée "Émetteur". A l'aide d'un récepteur, le parcours (en violet) a été exécuté. Les points marqués indiquent les points avec une bonne réception.

Nous avons vérifié les points à l'aide d'une carte topologique de la région et, en fait, les altitudes sont approximatives. Les données apparaissent dans l'image ci-dessous et sont accessibles sur ce site:

Comme le montre l'image ci-dessous, il y a une vallée avec pratiquement aucun obstacle dans la région entre les deux points.

Étape 8: Conclusion

Ces tests m'ont donné plus de confiance en LoRa, car j'étais très satisfait des résultats obtenus. Cependant, je précise qu'il existe d'autres antennes qui peuvent nous donner encore plus de puissance à atteindre. Cela signifie que nous avons de nouveaux défis pour les prochaines vidéos.