konstrukcja 8 (stacja)
: 17 listopada 2024, 23:51
artykuł ostatnio aktualizowano 13.06.2025 r.
zalety:
- Prosta możliwość instalacji stacji. Wystarczy nałożyć na klamerkę odskoczni i dokręcić śruby zacisku.
- Możliwość zdalnej aktualizacji FirmWare'u z poziomu ulicy.
- Prosty sposób montażu anteny LoRa (w konstrukcji nr. 5 osadzenie anteny było karkołomne)
- W stacji tej zastosowano filtry, zarówno dla anteny 868 [MHz] jak i anteny 2,4 [GHz].
wady:
- Zastosowanie kupnej anteny LoRa generuje dodatkowy koszt ~100zł.
- Potrzeba dokupienia kierunkowej anteny na częstotliwość 2,4 [GHz] to dodatkowy koszt ~100zł.
- Wystające przewody antenowe (konstrukcja nr. 5 nie miała tej wady)
- W stacji tej (RAK) nie zastosowano układu watchdog (zobaczymy jak mimo tego będzie się sprawdzać. Mimo kilku miesięcy testów nie zaobserwowani wieszania się, więc WatchDog niepotrzebny).
- Dnia 20.03.2025 r. udało się potwierdzić fakt, że moduły CN3791 podczas ładowania wprowadzają zakłócenia radiowe. Nie zaleca się ich stosowania. Nie mam jeszcze konkretnej propozycji zamiennika. Jest to dosyć świeża informacja.
Z niniejszego tematu dowiemy się o ciekawych możliwościach poniżej opisanego urządzenia "RAK", który został po raz pierwszy wykorzystany w opisywanej tutaj stacji (zamiast dotychczas wykorzystywanych urządzeń "Lilygo T-LoRa"). Możliwości te polegają na zdalnej aktualizacji FirmWare'u urządzenia "RAK 4631" poprzez podłączenie zewnętrznej anteny BlueTooth. Panelowa / kierunkowa antena BlueTooth (2,4 GHz) daje tutaj ciekawe możliwości aktualizacji urządzenia "z poziomu chodnika". Dzięki czemu stacja zyskuje zdolność aktualizacji oprogramowania, bez ściągania stacji celem podłączenia się przewodem USB.
przed podłączeniem zasilania podłącz anteny - inaczej możesz uszkodzić nadajniki
1). Zakup urządzenia "RAK".
Wchodzimy pod adres https://store.rakwireless.com/products/ ... 4036489414
Pod adresem tym wybieramy jak na zdjęciu poniżej:
Czyli wybieramy: RAK19001 Base Board - no additional modules - 2dBi rubber antenna
Według podsumowania zakupu na dzień 07.08.24 r. koszty wyglądały następująco:
1a). Tańsza wersja RAK'a.
Inną tańszą alternatywą którą również polecam jest okrojona wersja RAK'a spod linku poniżej:
https://store.rakwireless.com/products/ ... 4035080390
Jednakże zamawiając zza granicy przesyłka kosztuje jakieś 40zł. Polecam zakup od Polskiego dystrybutora. Kurier DHL jakieś 20 zł. Z tym że nie raz trzeba długo czekać, aż będą mieli dany towar na magazynie:
https://soyter.pl/pl/products/wisblock- ... query_id=1
Poniżej pełen zestaw elementów, jakie otrzymujemy wraz z zamówieniem:
2). Programowanie "RAK'a".
Więcej nt. modułu przeczytamy tutaj: https://meshtastic.org/docs/hardware/de ... re=RAK4631
M. in. w zestawie otrzymamy porządny przewód USB typu C. Podłączamy ten przewód do komputera i najprostsza metoda programowania to oczywiście WEB-aplet https://flasher.meshtastic.org/
W obszarze "Device" najeżdżamy na zielony przycisk "Select Target Device" i wybieramy jak niżej:
Wybieramy żądaną wersję FirmWare'u oraz klikamy "Flash". W tym momencie klikamy dwa razy przycisk jak poniżej:
W tym momencie powinien otworzyć się nam katalog będący obszarem pamięci w urządzeniu "RAK 4631".
Za chwilę do tego katalogu wrzucimy pobrany plik o rozszerzeniu .uf2
Klikamy w miejsce jak poniżej i tym sposobem pobierzemy wspomniany plik "uf2".
Po wrzuceniu pliku urządzenie samo się resetuje i uruchamia. W tym momencie można już wejść na aplikację "meshtastic" i wyszukiwać RAK'a poprzez BlueTooth.
3). BlueTooth
W miejscach zaznaczonych strzałkami podłączamy adaptery IPEX > SMA. Czerwona strzałka to antena BlueTooth, a niebieska to antena LoRa.
przed podłączeniem zasilania podłącz anteny - inaczej możesz uszkodzić nadajniki
W powyżej opisanym miejscu podłączyłem panelową antenę BlueTooth i testowałem w parku na jaką odległość mogę przesyłać do urządzenia "LoRa" wsad "FirmWare". Oczywiście testy te nie byłoby to możliwe bez pomocy małżonki ♥
Test powiódł się na odległości 60m mimo tego, że przy antenie kręcili się ludzie z psami. Poniżej wrzucam zrzut ekranu z programu "nrf connect" marki "NORDIC Semiconductor".
Widzimy na powyższym zrzucie, że średnia przepustowość wyniosła 1,2 kB/s. Wrzucenie FirmWare'u powiodło się, chociaż trwało jakieś 10 minut.
Jak widać poniżej dla porównania powtórzyłem test na odległości 25m . Widzimy, że tutaj średnia przepustowość wyniosła już 2,7 kB/s
Powyżej testowany przesył FirmWare'u przyda się, aby zdalnie aktualizować naszą stację. Np. załóżmy, że nasza stacja jest na wysokości 9-tego piętra. Przechodzimy na drugą stronę ulicy (aby widzieć antenę BT). Z obliczeń wychodzi, że jesteśmy 34m od anteny. Tym samym mimo wysokości bloku mamy jeszcze spory zapas zasięgu. Więc pozostaje nam nic innego jak tylko świętować! W końcu możemy zdalnie ładować nowe wersje oprogramowania. To przełom, który zawdzięczamy firmie "Nordic Semiconductor".
Ale zanim szampan to jeszcze kilka podpowiedzi.
4). podpowiedzi techniczne
a). Jak usztywnić konstrukcję instalacji antenowej, skoro adapter IPEX > SMA jest tak delikatnym elementem? Otóż ja w środku plastikowej obudowy przykleiłem sobie deseczkę, a do tej deseczki przykręciłem kawałek blaszki z dwoma otworami, przez które przepuściłem gniazda SMA.
b). Przy okazji warto zaznaczyć czym jest element wskazany strzałką. Otóż jest to filtr na [f] = 868 [MHz]. Warto stosować takie filtry bo dużo nie kosztują, a robią dobrą robotę. Więcej o tym filtrze dowiemy się tutaj /forum/viewtopic.php?t=138
Filtry te dużo nie kosztują, więc kupiłem drugi identyczny, lecz na 2,4 [GHz] gdyż zerwanie połączenia (np. poprzez zakłócenie) podczas wrzucania FirmWare'u to jest coś czego byśmy nie chcieli, gdyż wtenczas RAK pozostaje w stanie zawieszenia i będzie potrzeba zresetować urządzenie.
c). W jaki sposób zasilam RAK'a? W moim przypadku wykorzystuję moduł "CN3791". Wersja na 12 [V]. Jest on o tyle wygodny, że w komplecie przychodzą kabelki z zaprawionymi wtyczkami. U mnie ten moduł się sprawdza, lecz bądźcie ostrożni, gdyż kolega spostrzegł, że moduł ten może wprowadzać w eter zakłócenia. Na ten czas nie udało mi się dostrzec takich zakłóceń celem potwierdzenia tego zjawiska.
Sam moduł "CN3791". jest zasilany opisanym tutaj panelem /forum/viewtopic.php?t=77
d). Jakie akumulatory? Ja kupuję Samsung INR 18650 - 35E od gościa: https://allegro.pl/uzytkownik/sintric-store. Po wejściu w link wpisuje w pasek wyszukiwania "samsung" a listry filtrowania wybieram używane. Gość jest bardzo skrupulatny. Sprawdziłem go już wiele razy. Jest to uczciwy sprzedawca. Po wejściu w aukcje jest informacja, że: Pojemność: 3500mAh, minimalna – 3350mAh (możliwe 5-10% mniejsze w używanych ogniwach). I rzeczywiście ładnie się to sprawdza.
pojemność powyższego (używanego) ogniwa po prawie roku pracy
Instalowałem takie ogniwo w stacji w wysokiej lokalizacji. Ogniwo działało tam od lata do lutego następnego roku (nie cały rok). W każdym razie ogniwo działało w tym najgorszym zimowym okresie. Było ładowane przez taki sam układ jak narysowałem powyżej (panel 10W i moduł CN3791). I teraz ważna informacja... po ściągnięciu stacji i zmierzeniu pojemności ogniwa (rozładowanie od 4,2 V do 3 V) wyszła pojemność: 3158 [mAh].
e). Jeżeli masz dwa ogniwa tego samego typu, modelu, marki i obydwa ogniwa mają bardzo zbliżoną pojemność. Np. jak powyżej typ 18650 marka Samsung model INR 18650 - 35E pojemność 3350 [mAh] a drugi o pojemności 3300 [mAh] to możesz takie ogniwa połączyć ze sobą równolegle biegun dodatni do dodatniego, biegun ujemny do ujemnego). W ten sposób podwoisz sobie pojemność.
Dla powyższej konfiguracji (panel 10W i moduł CN3791) takie rozwiązanie działa. Co prawda na wykresie będzie widać, że taki układ dwóch ogniw będzie się wolno ładował, ale oczywiście działa to też w drugą stronę. Przez noc stacja rozładuje się np. 2-4 % a nie 10-15%.
f). Jeżeli swojej stacji na dachu zamierzasz nadać konfigurację "ROUTER" to przemyśl temat czy na pewno to będzie mądre rozwiązanie, ponieważ nierozważne nadanie tej "ROLI" może powodować:
- Zwiększone ryzyko kolizji pakietów.
- Zmniejszone szybkości dostarczania wiadomości.
- Zmniejszony efektywny zasięg sieci z powodu niepotrzebnego zużycia przeskoków.
Więcej informacji tutaj: https://meshtastic.org/docs/configuration/tips/
5). konstrukcja tej konkretnej stacji
Bardzo istotną zaletą konstrukcyjną tej stacji jest sposób wyprowadzenia przewodu antenowego z anteny LoRa. Przewód wychodzi w miejscu łączenia się różowych nóżek, które (zwrócone ku sobie) są skręcone ze sobą.
Pomiędzy nimi są jeszcze płaskowniki, które zostały trochę wygięte na imadle, aby panel zachował kąt względem słońca.
Powyżej opisany sposób wyprowadzenia kabla powoduje, że podczas wkładania stacji do odskoczni antenowej nie ma potrzeby odkręcania klamry odskoczni celem przełożenia przez nią przewodu.
Sposób przymocowania panela słonecznego do obudowy jest taki sam jak w przypadku poprzedniej konstrukcji nr. 7 opisanej tutaj: /forum/viewtopic.php?t=92
Są jednak dwa wyjątki. Nie stosuję już dodatkowych nitów. Do dziurek zaraz po wlaniu kleju sypię sodę oczyszczoną, która dodatkowo wzmacnia łączone elementy. Wpisz w internet "klej super glue + soda".
A poniżej już widzimy jak prezentuje się całość. Niektóre zdjęcia obrazują stację z anteną BT panelową, a niektóre z anteną BT - YAGI.
Mimo mocnego nachylenia panela ku horyzontowi na lepki śnieg nie ma siły
Budynek co prawda jest niski (jedno piętro + strych) , ale będąc po drugiej stronie 3 pasmowej ulicy (przy antenie YAGA) nasz FirmWare wrzuciłem do RAK'a w 4 minuty. Średni transfer przesyłu to 3,4 [kB/s]. Osiągany transfer bardzo różni się w zależności od użytego smartfona.
6). zdalna wysyłka FirmWare'u przez BlueTooth'a
No i w końcu nasza wisieńka na torcie. Mamy taką firmę jak "Nordic Semiconductor" i oni poprzez swoją aplikację "nRF Connect for Mobile" umożliwiają "aktualizację oprogramowania sprzętowego urządzenia" (DFU) czyli ang. Device Firmware Update. Nie można w ten sposób aktualizować wszystkich urządzeń, lecz tylko te od Nordic Semiconductor lub Eddystone od Google. Szczegóły pod linkiem:
https://www.nordicsemi.com/Products/Dev ... for-mobile
Film: https://www.youtube.com/watch?v=dM0ceyOpJ78
Aby zainstalować "nRF Connect for Mobile" wystarczy wpisać w pasek wyszukiwania miejsca, skąd zawsze pobierasz. W moim przypadku jest to APKpure (apkpure.com), gdyż tam nie muszę się nigdzie logować.
Załóżmy, że aplikację mamy już pobraną/zainstalowaną na smartfonie, ale skąd pobrać plik, który będziemy wrzucać poprzez tą aplikację? Odpowiednik plik pobierzemy oczywiście z witryny projektu "meshtastic": https://meshtastic.org/downloads/
W przypadku najnowszych wersji po prostu klikamy j. w. lecz zawsze możemy pobrać również wersje archiwalne.
Wybieramy układy scalone (SoC) firmy Nordic Semiconductor, czyli: firmware-nrf52840-(...).zip
Pobrane archiwum musimy rozpakować. Najlepiej do osobnego katalogu, gdyż jest tego sporo.
Zwróć uwagę na pliki oznaczone jako "rak4631" gdyż to właśnie ich szukamy. Konkretnie plików z rozszerzeniem .zip Przy takiej selekcji znajdziemy 3 pliki:
Te cyferki na czerwono to tylko wersja FirmWare'u. Nie szukamy ani wersji eink ani wersji eth_gw. Trzeci plik jest tym, którego szukamy ! Więc w naszym przypadku plik "firmware-rak4631-2.5.11.8e2a3e5-ota.zip" umieszczamy na smartfonie, aby wskazać go poprzez program "nRF Connect for Mobile". Poniżej zrzuty ekranu jak to powinno wyglądać:firmware-rak4631_eink-2.5.11.8e2a3e5-ota.zip
firmware-rak4631_eth_gw-2.5.11.8e2a3e5-ota.zip
firmware-rak4631-2.5.11.8e2a3e5-ota.zip
Uruchamiamy aplikację i w górnym prawym rogu wciskamy "scan". Gdy wyszuka na liście naszą stację, klikamy "connect".
W górnym prawym rogu mamy okrągłą ikonkę z literami "DFU". Klikamy na nią. Jeżeli nie ma tej ikonki to po jej lewej stronie wciskamy wcześniej "connect".
Pojawia się taka plansza. Wciskamy "OK".
Wybieramy nasz plik "zip". W moim przypadku zmieniłem jego domyślną nazwę na 06_11.zip
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Ten proces teraz będzie trwał dłużej niż poprzednie, ale spokojnie - będzie dobrze
Zaczęło się! Teraz zadbaj o to aby nie przerwać połączenia, gdyż będziesz musiał/a reanimować RAK'a przez kabel USB, a w lepszym przypadku wystarczy sam reset.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Teraz kilka zrzutów ekranu z tego, co będziemy widzieć w trakcie tego procesu.
Koniec ! To wszystko. Urządzenie "RAK" na tym etapie resetuje się i za kilka sekund zacznie pracować. Najlepsze jest to, że taka aktualizacja nie powoduje utraty żadnych danych/ustawień.
Odległość od anteny BT yaga, na której to odległości wykonywano przedstawianą aktualizację FirmWare'u z przepustowością 3,4 [kB/s] to było 32,7 [m].
6a). Aktualizacja "nRF Connect for Mobile"
Firma "Nordic Semiconductor" aktualizowała swoje oprogramowanie "nRF Connect for Mobile". Wcześniej osiągałem 3,5 [kB/s], teraz (po tej aktualizacji) osiągam podczas aktualizacji FirmWare'u ponad 10 [kB/s]. Przy takiej przepustowości oprogramowanie aktualizuje się ~2 minuty.
6b). Dwa filmy:
Pobranie / rozpakowanie odpowiedniego pliku:
https://youtu.be/K6-jzDyWAN4
Wrzucenie pobranego pliku poprzez BT celem aktualizacji FW:
https://youtu.be/SqxREEK5z6Y
7). Podsumowanie kosztów.
akumulator 15-30zł
panel słoneczny 10W 80-120zł
obudowa 15-20zł
antena LoRa 70-120zł
antena 2,4 GHz 70-120zł
urządzenie LoRa 180-220zł
moduł ładowania 5-15zł
kabel antenowy 10-20zł
kątowniki do obudowy 30-35zł
nóżki do montażu 20-25zł
odskocznia 40-80 zł
= od 580 do 805 zł
8). Kilka zdjęć z miejsca zainstalowania stacji.
Dzięki za współpracę. Na koniec tego długiego tematu kilka fotografii z widokiem na perony dworca PKP w Katowicach o poranku.
Powyższe zdjęcia stanowią własność autora niniejszej publikacji i kopiując powyższe fotografie należy podać źródło.
Poniewaz konstrukcja oparta jest na tym samym chipie nRF52840 co Heltec T114, ktore kupilem, to spodziewam sie, ze bedzie duzo mniejsze zuzycie energii podczas pracy.