Wer kennt "LoRa" Long Range Telemetrie?

#1
Hallo,
während es hierzu z.B. im englischsprachigen Forum www.rcgroups.com schon eine ganze Reihe von Beiträgen gibt, scheint das Thema "LoRa" bei uns noch keinerlei Rolle zu spielen. "LoRa" erlaubt die Übertragung von Telemetriedaten über Distanzen, die im Vergleich zur Nutzung von z.B. FSK-Modulation bei üblicherweise mehr als dem Zehnfachen liegen. Erreicht wird das durch Verwendung von Spread Spectrum Modulation. Hierbei ergibt sich ein Systemgewinn von 20dB und mehr, was ansonsten nur mit einer Erhöhung der Sendeleistungen um den Faktor 100 erreichbar sein würde.
Mit für wenige Euros erhältlichen Transceiverbausteinen und Sendeleistungen von nur wenigen Milliwatts, lassen sich somit z.B. im Rahmen von 433- oder 868-MHz-Allgemeinzulassungen schon Distanzen von ( natürlich geländeabhängig ) bis zu 20 Km und mehr überbrücken. In Verbindung mit Ballonprojekten konnten es aber auch schon mehrfach einige Hundert Kilometer sein.

Während "LoRA" allerdings nicht für Dauerverbindungen mit hohen Datenraten geeignet ist, kommen seine Vorzüge vor allem dort zum tragen, wo es um die Übertragung nur relativ geringer Datenmengen in nicht allzu häufiger Zeitfolge geht. Eine klassische Anwendung, so wie sie z.B. innerhalb eines Selbstbauprojektes in England auch bereits schon realisiert wurde, sind dagegen Systeme zum Auffinden von Modellen mit GPS-Standortdatenübertragung.

Bis jetzt habe ich zum Thema nur viel gelesen. Einige Transceiverbausteine ( HOPE RFM98W ) für das 433MHz-Band sind allerdings bereits schon vorhanden, so dass beabsichtigt ist, mit ihnen in den nächsten Monaten auch praktische Versuche durchzuführen. Die Steuerung soll dabei über Arduino-Software erfolgen.

Ich würde mich freuen, wenn sich hier auch ein Erfahrungsaustausch mit anderen LoRa-Interessenten ergeben würde.

Klaus
 

Rolf_

Erfahrener Benutzer
#2
Hallo Klaus, habe mir auch mal die RFM98W bestellt und möchte auch , da vorhanden, zunächst mit Arduinos ansteuern.
 
#3
Hallo Rolf,
Prima, wegen der Urlaubszeit hat es sich bei mir auch etwas verzögert, aber bis Ende kommender Woche denke ich, erste Versuchsergebnisse erzielt zu haben.

Klaus
 
#6
Hallo Rolf und Allerseits,
inzwischen konnte ich die ersten LoRa-Verbindungen auch praktisch testen. Der Aufbau ist noch sehr provisorisch, aber immerhin hatte die Funkverbindung auf Anhieb geklappt. Von der Sendeseite übertrage ich derzeit GPS-Standort- und Höhendaten. Sie stammen von einem kleinen GPS-Modul und werden mithilfe eines ARDUINO Pro-Mini (3.3V-Version ) aufbereitet. Selbiger steuert dann den LoRa-Baustein RFM98W.

Empfangsmäßig werden Funk- und auch ARDUINO-Baustein gleichen Typs verwendet.
Ankommende Navigationsdaten werden momentan mithilfe eines 0.96" OLED-Displays angezeigt. Dazu kommt auch noch die Ausgabe von SNR-Werten ( Empfangsstörabstand ) und den Werten eines nach jeder erfolgreichen Decodierung um eine Stelle hochzählenden Upcounters. Geplant ist noch der Anschluss eines GPS-Moduls, womit sich dann zusätzlich auch noch Distanz- und Richtungswerte bezogen auf den Empfangsstandort anzeigen lassen.
Versorgt werden beide Einheiten jeweils aus einem 3.7V-LiPo-Akku.

Über den seriellen UART-Ausgang des ARDUINO's werden zudem noch als entweder GGA- oder auch APRS-Protokolle aufbereitete Standortdaten ausgegeben. Dadurch lassen sie sich bei Bedarf auch noch z.B. auf Karten am PC oder Smartphone visualisieren. Als Verbindungsglied diente dabei eines der billig erhältlichen Bluetoothmoduln "JY-MCU" mit HC-06-Chip.
An dieser Stelle für z.B. ANDROID-Smartphones geeignete APP's sind "GPS Rocket Locator" ( wertet GGA-Protokolle aus ) oder auch APRS-Programme wie "W2APRS" und "APRSDROID".

Die von mir sowohl auf der Sende- als auch der Empfangsseite benutzten benutzten ARDUINO-Programme, basieren auf Veröffentlichungen von Stuart Robinson in http://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?t=2341299
Auf der Sendeseite verwende ich allerdings nicht seine neuste Softwareversion, sondern eine ältere, die noch keine EEPROM-Ablage von Positionsdaten vorsieht.
Auf der Empfangsseite habe ich sein entsprechendes Programm nur als Grundstock genommen. OLED-Datenanzeige und serielle Protokollausgabe wurden dann entsprechend hinzugefügt.

Zu erzielbaren Reichweiten lässt sich noch nicht viel sagen, aber der erste Eindruck war schon einmal positiv. Nach in der Fensterbank installierter Sendemimik bin ich im strömenden Regen mit der Empfangseinrichtung nur einige Male um das Haus geschlichen, ohne dass es zu einem Verbindungsabbruch kam, aber das ist natürlich wenig aussagekräftig.

Schaltbilder meiner Sende- und Empfangsanordnungen und einige Screenprints sind in Vorbereitung und werden hier in Kürze noch nachgereicht.

Klaus
 

Rolf_

Erfahrener Benutzer
#8
Hallo Klaus,
vielen Dank für die umfangreiche und sehr gute Beschreibung. Auch Deine LoRa-Seite ist gut.
Gratulation, dass die Verbindung auf Anhieb klappte.
Meine Module sind gestern angekommen, ich warte noch auf die Arduinos, dann kann es losgehen.
Gruß Rolf
 

Roman.C.

hat zu viele Baustellen
#9
Hi
Interessante Lösung.
Wäre dies auch möglich über den Audiokanal der Videoübertragung? Ist einfach nur analog...

Gruss Roman
 
#10
@ Rolf
Dann bin ich einmal gespannt, wenn es auch bei Dir losgeht. Hinsichtlich Software usw. leiste ich auf Wunsch gerne Hilfestellung.

@Roman
Sorry, aber für die Übertragung von Spread Spectrum Signalen in Audio-Kanälen sehe ich keine Chance und die mögliche Reichweite wird dabei auch durch das hier verwendete Übertragungsverfahren ( Videosignal plus Audio-Unterträger(n)) vorgegeben. Wie dagegen ein typisches LoRa-Signal im Spektrum aussieht, ist z.B. in Abb.2 meiner Seite erkennbar.

Toll würde noch sein, wenn irgendein netter Mensch ein passendes Platinenlayout für ProMinis plus LoRa-Boards erstellen würde. Ich selbst habe mit dem Entwurf von Miniaturplatinen so meine Probleme.

Hier noch eine interessante Zusammenstellung zum Thema LoRa von Stuart Robinson:
http://www.kh-gps.de/semtech lora.pdf

Klaus
 
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QuadMax

Erfahrener Benutzer
#11
first try. hope you like it ;).

Größe: 900mil x 1850mil (22.86mm x 46.99mm)
Keine SMD Teile! Alles gut lötbar.
Die Bilder:
1. Bild: Oben und unten
2. Bild: oberes Platinenlayout
3. Bild: unteres Platinenlayout

Zip: Board, Schaltplan, Library

War gerade so im EAGLE Fieber durch meine Bodenstation.

@Roman.C.: vill schaut sich ja mal jemand das hier an Zwecks Audioübertragung. Aber so weit kommt man mit Audio nicht wie mit LORA.
Ist auch hier eigentlich nicht Thema^^.

Gruß,
QuadMax
 

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QuadMax

Erfahrener Benutzer
#12
Ach ja:
Was mich stutzig gemacht hat war im Pdf die Größenbeschriftung: Dort ist 16x16mm angegeben. Die Pins des RFM98W sehen mir aber nach 2.54mm Raster aus. Aber 8x2.54 = 20.32.
Wäre nett wenn jemand der das Modul hat, dies mal nachmessen könnte.
 
#14
Ach ja:
Was mich stutzig gemacht hat war im Pdf die Größenbeschriftung: Dort ist 16x16mm angegeben. Die Pins des RFM98W sehen mir aber nach 2.54mm Raster aus. Aber 8x2.54 = 20.32.
Wäre nett wenn jemand der das Modul hat, dies mal nachmessen könnte.
Hallo QuadMax,
zuerst einmal herzlichen Dank für Deine Entwürfe. Was die Abmessungen des RFM betrifft, so habe ich gerade noch einmal nachgemessen. Es ist wie im Datenblatt angegeben. Die Gesamtabmessung des Boards beträgt 16x16mm und der Pinabstand liegt bei 2.0mm.

PS: Vielleicht ist es noch möglich, neben #A5 auch noch #A4 über die Steckleiste erreichbar zu machen.

Noch einen schönen Sonntagabend aus Meenz
Klaus
 
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QuadMax

Erfahrener Benutzer
#15
Ok, werde die Library und die Platine ändern.

Nochmal ein dritter Designvorschlag.
Antennenanschluss oben rechts direkt am Pin.
Man kann bestimmt auch gut einen sma Stecker anlöten, da dieser von 4 Pins gehalten wird.
Abmessung 22,86x31,75mm :)

Gruß,
QuadMax
 

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QuadMax

Erfahrener Benutzer
#16
So, Bibliothek geändert. Das Ganze ist jetzt extrem klein und leicht.

Das Sandwich baut sich wie folgt auf:
Arduino oben;
dann die Platine;
unten der RFM98W;

Das bedeutet, wenn man von oben, so wie auf dem Bild, auf die Platine schaut,
werden die Widerstände und die LED von unten angelötet.
A4 und A5 sind herausgeführt. Der Pinheader ist wie folgt belegt:
von oben nach unten:
-A5
-A4
-3.3V
-GND
-RAW
-GND

Für die Antenne wird ein U.FL Stecker aufgelötet.
Dieser liegt zwischen der Platine und dem RFM98W.
Dies verhindert ein ungwolltes Lösen der Antenne.
Gegebenenfalls die RFM98W Platine mit einem Stück Tesa isolieren; hat sich bewährt.

Die Platine hat ein Maß von 21,59mm x 31,75mm. Also unglaublich klein.
Hoch ist das Sandwich ca 10,5mm.

Am Besten mal mein Design durchchecken.
Für Hilfe beim Bestellen einfach Bescheid sagen.

Gruß,
QuadMax
 

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QuadMax

Erfahrener Benutzer
#17
Vom Transmitter zum Transciever...
Für euer Bluetoothmodul nimmt man einfach den header der vorne schon auf dem Ardu drauf ist.
Da liegen auch schon Vcc (3.3V) GND und TX sowie RX nebeneinander.

Gruß,
QuadMax
 

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#18
@QuadMax

> Am Besten mal mein Design durchchecken.
Klasse, so sollte es klappen.

>Für Hilfe beim Bestellen einfach Bescheid sagen.
An ein paar Exemplaren würde ich schon sehr interessiert sein.
Wie könnte man das abwickeln?

Gruß
Klaus
 

cesco1

Erfahrener Benutzer
#20
Bei dem schaltbild hier

frag ich mich warum das GPS an A5 hängt und nicht an RXI ?

Das ist ja kein I2C gps, das ist ein normales serielles dings.
Auch beim decoder darunter hängt bluetooth an D3 anstatt an TXO.

Auf die platine hat da skeine auswirkungen da man das eh an den PGM stecker ranmachen wird.

Gibs vielleicht eine möglichkeit auch das DRF1278F modul unterzubringen?
http://www.ebay.com/itm/Arduino-433...ge-RF-wireless-module-DRF1278F-/191279482237?
Die pin-abstände sind leider fast unlötbar klein :( gemessen (ohne garantie) 0.0833 mm
 
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RCLogger

FPV1

Banggood

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