LoRa APRS I-Gate

Τον τελευταίο καιρό χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο το σύστημα επικοινωνίας LoRa (Long Range). Το LoRa χρησιμοποιεί διαμόρφωση Chirp Spread Spectrum (CSS) η οποία μπορεί να αποκωδικοποιηθεί σε πολύ χαμηλά επίπεδα σήματος έως -140dBm. Δηλαδή με ισχύ εκπομπής +18dBm μπορούμε να καλύψουμε αρκετές δεκάδες χιλιόμετρα.

Πρόκειται για ψηφιακό τρόπο μετάδοσης μηνυμάτων σε χαμηλούς ρυθμούς (bitrate) και έχει χρήση σε τηλεχειρισμούς, συστήματα τηλεμετρίας και σε συστήματα IOT όταν δεν υπάρχει internet ή δεν θέλουμε να χρησιμοποιήσουμε υπηρεσίες 4G, 5G.

Μια πολύ διαδεδομένη χρήση είναι τα δίκτυα LoraWAN. Οι ραδιοερασιτέχνες χρησιμοποιούν μια παραλλαγή του γνωστού APRS και ονομάζεται LoRa APRS. Λειτουργεί στα 70cm (UHF 433MHz).

Το κύκλωμα:

Το συγκεκριμένο project υποστηρίζει πολλές πλακέτες με τον controller ESP32 όπως TTGO Lilygo LoRa32 στο οποίο δεν χρειάζεται κάποια εξειδικευμένη σύνδεση μεταξύ των modules, εφόσον είναι όλα ενσωματωμένα στην πλακέτα. Αρκεί μόνο ο προγραμματισμός του firmware στην flash του ESP32. Εδώ επέλεξα να συναρμολογήσω το παρακάτω κύκλωμα σε perfboard με διακριτά modules. Βασικά υπάρχει ένα άρθρωμα ESP32S, ένα Ra-02 που είναι ο πομποδέκτης LoRa με το chip SX1278 για τους 433MHz, μια οθόνη Oled μονόχρωμη και προαιρετικά ένας αισθητήρας περιβαλλοντολογικών μετρήσεων όπως BMP280 ή BME280.

Η οθόνη μπορεί να αφαιρεθεί εφόσον διαπιστώσουμε την σωστή λειτουργία του κυκλώματος.

Ο προγραμματισμός γίνεται μέσω σειριακής θύρας με ένα μετατροπέα από USB σε σειριακή FT232 ή CH340.

Συναρμολόγηση σε perfboard:

Λογισμικό (Firmware)

Το λογισμικό και οι οδηγίες εγγραφής στην συσκευή υπάρχουν στο αποθετήριο του CA2RXU στο Github: Εδώ

Κάλυψη

Το I-Gate έχει τοποθετηθεί σε μικρό ύψος 10m μέσα σε αστικό ιστό και η κεραία είναι μια απλή Ground Plane λ/4. Εδώ φαίνεται η κάλυψη σύμφωνα με τα δεδομένα των προηγούμενων ημερών στο https://aprs.to

Το ίδιο στο aprs.fi

Ένταση σήματος στο https://lora-aprs.live/track_multi.html?tx_callsign=....

Παρατηρούμε ότι έχουν ληφθεί σήματα έντασης -138 έως -140dBm.

Κεραία

Όπως έγραψα και παραπάνω, η κεραία είναι μια απλή Ground Plane λ/4 κατασκευασμένη με μπρούτζο οξυγονοκόλλησης. Η κάθοδος είναι περίπου 4m.

Εμβέλεια

Είναι εντυπωσιακή η εμβέλεια της συγκεκριμένης τεχνολογίας με πραγματική ισχύ εκπομπής μόλις +15dBm. Τους θερινούς μήνες όταν οι καιρικές συνθήκες το επιτρέπουν παρατηρήθηκε το φαινόμενο της τροποσφαιρικής σκέδασης. Στην παρακάτω εικόνα φαίνεται ότι ακούστηκε στα ανατολικά παράλια της Σικελίας στις περιοχές Κατάνια, Συρακούσες και στην Απούλια της Ιταλίας, σε μέγιστη απόσταση 530Km!!!