LoRa w przystępnej formie

LoRa32u4 jest ciekawym modułem zaprojektowanym w Europie na potrzeby rynku europejskiego. Jak można się domyślić po frazie “LoRa” w nazwie - moduł ten cechuje niski pobór prądu i duży zasięg. Został on oparty na układzie ATmega32u4 znanym z Arduino Leonardo czy Teensy 2.0. Dzięki temu zyskujemy wysoką kompatybilność z bibliotekami dedykowanymi dla tych płytek.

Za łączność odpowiedzialny jest moduł LoRa oparty o układ Semtech SX1276 znany chociażby z modułów HopeRF RFM95W. Radio może pracować na dwóch częstotliwościach: europejskiej 868MHz oraz na amerykańskiej 915MHz. W Polsce można korzystać jedynie z 868MHz. Użycie modulacji LoRa pozwala na uzyskanie zasięgu do 7km przy SF8 (w linii wzorku, pełna widoczność anten). Do modułu należy podłączyć antenę - na początek polecamy którąś z antenę 868MHz. Pamiętaj, że bez podłączonej anteny najprawdopodobniej uszkodzisz radio.

Moduł LoRa32u4 II posiada także wbudowane złącze akumulatora LiPo oraz układ ładujący. Zatem praca w terenie nie jest mu straszna. Pomarańczowa dioda informuje o stanie ładowania akumulatora.

Zmiany w wersji 1.3

Ta płytka jest w wersji 1.3. W porównaniu z poprzednią (1.2) zmiany wydają się niewielkie, ale z praktycznego punkty widzenia istotne. Na drugim zdjęciu produktowym wyraźnie widać wyprowadzone pola lutownicze (w pobliżu modułu LoRa i złącza antenowego). Te pola lutownicze pozawalają na połączenie wyprowadzań IO modułu LoRa z pinami ATmega32u4 (oraz pinami IO modułu). Są to:

• DIO1 - pin 5 (domyślnie połączony)
• DIO2 - pin 6 (domyślnie odłączony)
• DIO3 - pin 14 (domyślnie odłączony)

Dzięki tym polom i ich konfiguracji w łatwy sposób można podłączyć się do TTN - The Things Network. Szczegółowy opis na Forum TTN.

Do czego się to przyda?

Moduł doskonale nadaje się do budowy urządzeń i sensorów, które po pierwsze muszą komunikować się na dużo większe odległości niż pozwalają na to inne rozwiązania jak WiFi, NRF24L01+ czy Bluetooth. Pod drugie mamy ograniczenia co do zasilania i mocy nadawczej. Zależy nam na długim czasie pracy na baterii. Po trzecie nie przesyłamy dużych ilości danych.

Wysoką energooszczędność uzyskano zmniejszając częstotliwość bazową układu ATmega32u4 do 8 MHz. Układ pracuje na napięciu 3.3V. Parametry układu ATmega32u4 powinny być dobrze znane wszystkim, którzy mieli styczność z Arduino Leonardo. Posiada on 32KB pamięci flash i 2KB RAM. Oferuje wbudowaną obsługę USB. Więc można go używać bez konwerter USB-Serial. Co więcej może się on przedstawiać jako urządzenie HID (mysz, klawiatura, joystick, MIDI, itp.)

Łączność LoRa bazuje na module HPDTEK HPD13A, który ma identyczny układ płytki PCB jak moduły HopeRF RFM95W oraz porównywalne osiągi. Nie ma się co dziwić, w obu radiach zastosowano ten sam układ - Semtech SX1276.

Wykorzystując modulację LoRa i odpowiednie ustawienia można uzyskać zasięg na około 7km (przy SF8). Technologia LoRa pozwala na komunikację na duże odległości przy jednoczesnym bardzo małym zużyciu prądu. W porównaniu do standardowego radia (np. modulacja FSK) LoRa oferuje dużo większą odporność na zakłócenia i stabilność połączenia. Niestety to wszystko odbywa się kosztem prędkości transmisji. W sytuacji gdy zależy nam na wyższej przepustowości, możemy ją uzyskać kosztem zasięgu - wystarczy przejść na modulację FSK.

W zestawie:

• moduł LoRa32U4 II w wersji 1.3
• zestaw goldpinów

Specyfikacja:

• Moduł główny:
  • Oparty o ATmega32u4 @ 8MHz z 3.3V logika/zasilanie
  • Posiada regulator napięcia 3.3V 500mA (w szczycie)
  • Natywna obsługa USB (wgrany bootloader)
  • Wbudowany układ ładowania baterii LiPo. Domyślny prąd ładowania 100mA, może być ustawiony do 1A za pomocą rezystora
  • Złącze baterii: JST PH 2.0mm (pasujący kabel)
  • Dioda ładowania
  • Przycisk reset
• Moduł LoRa:
  • Natężenie prądu podczas odbierania: 10 ~ 14 mA
  • Interfejs: SPI
  • Temperatura pracy: -40 ~ +85°C
  • Cyfrowa funkcja RSSI
  • Automatyczna korekcja częstotliwości
  • Automatyczna kontrola wzmocnienia
  • Funkcja budzenia po radiu (Radio wake-up)
  • Detekcja niskiego napięcia zasilania i temperatury
  • Szybkie budzenie ze skakaniem po częstotliwościach (frequency hopping)
  • Konfigurowalna obsługa pakietów
  • Ekranowany