Moduł Adafruit RFM95W LoRa Radio 868/915 MHz

LoRa - czyli LOng RAnge

Zastanawialiście się kiedyś jak przesłać dane z czujników na duże odległości? Ale takie naprawdę duże… Nie mówimy tu o 100, 200 czy nawet 500 m. Raczej chodzi nam o kilometry. W teorii można skorzystać z modemu NRF24L01+ PA LNA o deklarowanym zasięgu do 1000 m. Niemniej zasięg NRFa to sprawa wielce dyskusyjna. W praktyce dużo zależy od zakłóceń, umiejscowienia nadajników i wielu innych pomniejszych czynników. To wszystko powoduje, że NRF24L01 nie sprawdza się zbyt dobrze przy większych odległościach. I w tym miejscu należałoby spojrzeć na lidera dalekosiężnej komunikacji IoT - mowa o standardzie LoRa.

LoRa jest skrótem od słów “Long Range” co znaczy ni mniej ni więcej tylko “daleki zasięg”. W LoRa drastycznie zredukowano szerokość pasma, przez co uzyskano dużo większy zasięg, przy zachowaniu niskiej mocy nadawczej. Wąska szerokość pasma to także niestety niska przepustowość, ale kto by się tym przejmował przesyłając informację o temperaturze w sadzie, poziomie wody w rzece czy wilgotności w szklarni na drugim końcu pola. Gdy zasięg jest liczony w kilometrach otwierają się zupełnie nowe możliwości akwizycji danych. Gdy do tego dodamy energooszczędność i stosunkowo niską cenę zalety LoRa zdecydowanie wygrywają z ograniczoną przepustowością.

Zasięg do 20 km

Zasięg liczony w kilometrach? Brzmi zbyt dobrze jak na moduł o wielkości znaczka pocztowego. A jednak! Dla tego konkretnego modułu zasięg wynosi około 2 km w sytuacji gdy obie strony się widzą, przy zastosowaniu prostych anten z drutu. Jeżeli użyjemy anten kierunkowych i zoptymalizujemy ustawienia pracy, na tych modułach można uzyskać połączenie na odległościach nawet do 20 km.

Sprzedawany moduł to wersja 900 MHz, co oznacza, że może pracować zarówno w częstotliwości 868 MHz jak i 915 MHz. O tym na jakim pasmie pracuje moduł decyduje użytkownik wgrywając oprogramowanie. Moduł można dostrajać dynamicznie. Moduł pracuje w modulacji LoRa z wzmocnieniem +20dBm. Jest niekompatybilny z tańszym modelem opartym o RFM69, ale za to jest w stanie łączyć się na dużo większe odległości.

Kompatybilność

Moduły pracujące w modulacji LoRa mogą nawiązać połączenie z innymi modułami pracującymi w tej samej modulacji pod warunkiem, że częstotliwość bazowa na której pracują jest identyczna. Znaczy to że moduły pracujące na 868 MHz nie nawiążą połączenia z modułami 433 Mhz pomimo, że oba pracują w standardzie LoRa. Sprzedawany moduł co prawda może pracować z inną modulacją niż LoRa, np: FSK, GFSK, MSK, GMSK czy OOK i wówczas może nawiązać połączenie z innym modułem o takiej samej częstotliwości i modulacji sygnału, niemniej jest to nieopłacalne z punktu widzenia finansowego. Naszym zdaniem nie ma sensu dopłacać za obecność modulacji LoRa, gdy się z niej najzwyczajniej nie korzysta. W takim wypadku sensowniej jest wybrać tańszy moduł RFM69.

Specyfikacja:

• Zasilanie: 3-5V (wbudowany regulator napięcia)
• Logika: 3-5V (wbudowany konwerter poziomów logicznych)
• Modem radiowy pracujący w modulacji LoRa
• Pracuje na pasmach:
  • European ISM @ 868MHz
  • American ISM @ 915MHz
• Można zastosować antenę z drutu lub wlutować złącze uFL lub SMA
• Zbudowany w oparciu o układ SX1276 LoRa® z interfejsem SPI
• od +5 do +20 dBm wzmnocnienia przy maksymalnie 100 mW mocy nadawczej (mocą steruje się z poziomu oprogramowania)
• około 100mA w szczycie podczas nadawania (+20dBm)
• około 30mA podczas prowadzenia nasłuchu
• Wymiary: 29 mm x 25 mm x 4 mm
• Waga: 3.1 g

Prezentacja modułów LoRa:

Linki:

• Strona produktu w serwisie Adafruit
• Datasheet, pliki EagleCAD, schemat, biblioteki do Fritzinga i tutorial
• Poradnik dotyczący zasięgu modułu