LoRa Polska 📟

artykuł aktualizowałem 15.02.2025 r.

zalety:
- Instalacja antenowa jest odporna na silny wiatr, uszkodzenia mechaniczne i wilgotność.

wady:
- Ostatnim czasem okazuje sie, że moduły Mini560 oraz TP4056 Protect są awaryjne uszkadzając całą stację. W obecnym czasie stosuje moduł CN3791 (wersja na 12V). Moduł sprawdza się poprawnie.
- Zastosowanie kupnej anteny generuje dodatkowy koszt ~100zł.
- Przewód łączący LoRę z anteną generuje dodatkowe straty sygnału.
- Konstrukcja (celem jej przykręcenia do odskoczni) wymusza całkowite rozkręcenie klamerek mocujących, co jest uciążliwe. Jest to konieczne z powodu potrzeby przełożenia (przez klamrę mocującą) przewodu antenowego.
- Przewód antenowy przechodzi na zewnątrz obudowy co wystawia go na uszkodzenie.















1. wstęp
Co będziesz potrzebował/a do budowy opisanej tutaj stacji?! Zakładam, że posiadasz podstawowe umiejętności ślusarskie jak wiercenie i potrafisz obsługiwać się lutownicą. Element, który może stanowić przeszkodę w budowie stacji to układ watchdog, którego nie da się tak poprostu kupić. Jest on szerzej opisany w punkcie 9. Tam też jest podany link do tematu w którym znajdziesz obszerny opis układu oraz schematy. Więcej cennych szczegółów nt. samego układu na pewno znajdziesz wśród naszej społeczności na naszym komunikatorze "MATRIX".


2. obudowa
Obudowa, którą wykorzystam jest marki kradex, model Z46. Wybieram szarą ze względu na odbijanie promieni słonecznych.


3. panel słoneczny
Więcej szczegółów nt. panelu słonecznego znajdziesz tutaj /forum/viewtopic.php?f=14&t=77



4. demontaż gniazd USB na panelu słonecznym

Gdy odetniemy przewody, to bieguny wyglądają tak jak na zdjęciu. Kabelek z białym paskiem jest dodatnim biegunem. Kabelek bez białego paska jest ujemnym biegunem. My jednak musimy zdemontować całą kostkę z portami USB.



W miejscu zaznaczonym strzałkami należy włożyć płaski śrubokręt i oderwać naklejkę. Pod naklejką są ukryte 4 śrubki na śrubokręt krzyżak. Od płytki (PCB) elektronicznej należy odciąć blaszki wychodzące z panela słonecznego. Uwaga. Na poniższej fotografii namalowane bieguny (plus i minus) nie są już prawidłowe. To zaznaczenie było prawidłowe na powyższym zdjęciu przed demontażem portów USB i oznaczenia te (plus i minus) dotyczyły wychodzacych przewodów.



Zostanie nam dół obudowy. Jest on mocno przyklejony. Należy go po prostu podważyć i oderwać. W ten sposób z panela będą wychodziły tylko same blaszki.

5. przygotowanie dołu obudowy i klejenie

Dół obudowy musimy przygotować poprzez porobienie w nim dziur. Najważniejsze otwory to te, przez które będą przechodziły blaszki z panela słonecznego. Do tego jeden otwór na kontrolkę LED i dwa otwory na przyciski. Reszta otworów (jak poniżej) jest robiona "na oślep" tylko celem wlania do tych otworów kleju, aby dobrze połączyć panel z obudową.





Wywiercone otwory zalewam klejem super glue / kropelka. Tylko zwykły, a nie w formie żelu. Klej nakładam również na obrzeża obudowy. Po tej czynności nakładam na obudowę/panel garnek z wodą. Trzymam go tak kilka godzin czasem dociskając.





6. dodatkowe zamocowanie panela do obudowy

Z klejami różnie to bywa. Jeżeli jest taka możliwość, to lepiej dołożyć dodatkowe mocowanie. W górnej części obudowy zaznaczam sobie miejsca wywiercenia kolejnych dziur. Będę wiercił bezpośrednio w panelu i obudowie. Wiercąć w tamtym miejscu panelu - nie uszkodzę go. Do zamocowania całości wykorzystałem nity.








7. montaż ogniwa

Wybieram ogniwo z dodatkowym wbudowanym zabezpieczeniem przed zwarciem/rozładowaniem/przeładowaniem. Do ogniwa lutuje przewody. Jest to kontrowersyjna czynność której wielu nie zaleca robić. Czynność tą ułatwiam sobie stosując dodatkowo kwas lutowniczy. Uważam na dziurki na biegunie dodatnim. Nie można ich zatkać cyną, gdyż są to wyloty nadmiaru gazów w ogniwie.




Gdy kabelki polutowane, używam pianki montażowej, którą wyciskam na obudowę. Gdy otulę ogniwo pianką montażowa, będzie ono zabezpieczone przed wpływem niskich temperatur.



Po tej czynności kładę ogniwo na piankę. i przykrywam kolejną warstwą.




Tak wygląda pianka po zastygnięciu. Zastygnięcie trwa ok. 1h czasu.



Ciągle uważam (jak widać poniżej) na biegun dodatni, aby nie zakleić wylotu nadmiaru gazów.



Nadmiar pianki odcinam nożem do tapet i możemy zabierać się za montaż kolejnych modułów.

8. montaż układu Mini560 oraz TP4056 protect

Pierwszy moduł jaki przylutuje, będzie moduł Mini560. Ma on za zadanie przekonwertować napięcie 19 VDC (które idzie z naszego panelu słonecznego) na napięcie 5VDC, które będzie zasilało kolejny moduł, o którym poniżej. Na module Mini560 mamy ładnie rozpisane gdzie jest wejście, gdzie wyjście, gdzie należy podłączyć biegun dodatni a gdzie ujemny. Więc oszczędzę sobie opisu w tym zakresie.



Wyjście modułu Mini560 podłączymy teraz do modułu TP4056 protect, czyli do ładowarki ogniw lit-ion.



Do pinów 5, 6 podłączamy wyjście z powyższego modułu Mini560. Do pinów 3, 4 podłączamy ogniwo litowo-jonowe. A piny 1,2 podłączamy pod urządzenie LILYGO LoRa LoRa v2-1-1.6, czyli wykorzystujemy dołączoną do zestawu wtyczkę z dwoma kabelkami (czarny/czerwony).

Połączone ze sobą moduły w moim przypadku wyglądają jak na fotografii poniżej. Pod moduł Mini560 dałem dodatkowo klej na ciepło, aby moduły te były zawieszone w powietrzu. Warto przeprowadzić taki manewr, gdyż moduł TP4056 protect mocno się nagrzewa podczas ładowania ogniwa lit-ion.



9. układ watchdog + zasilanie + voltomierz

Tutaj będzie poruszany wątek szerzej opisany w tym temacie /forum/viewtopic.php?f=14&t=56. Do układu opisanego w tym temacie lutuję dwie pary przewodów. Lewa para przewodów będzie podłączona do kontrolki LED i będzie przedstawiała aktywność urządzenia z modułem LoRa (jest to wyjscie pino GPIO25). Zaś przewody wychodzace na prawo będą szły do przycisku na obudowie (jest to zwarcie RST oraz GND na urządzeniu z modułem LoRa). Po takim wyprowadzeniu przewodów przyklejam układ watchdog klejem na ciepło w taki sposób, żeby wyjście antenowe pasowało jak na fotografiach.



Pod koniec montażu całości do przyklejonego układu watchdog
podłączę urządzenie z modułem LoRa marki LILYGO. Jest to dokładnie model "LoRa32 V2.1_1.6" spod linku tutaj https://www.lilygo.cc/products/lora3 .




Antena będzie podłączona od dołu urządzenia, więc woda nie będzie ściekać po przewodzie.



Podłączam przewody jak już było to opisywane powyżej. Z modułu watchdog para przewodów do kontrolki LED (GPIO 25) oraz przewód do przycisku RESET (RST + GND). Podłączam również przewód do modułu TP4056 protect, który będzie zasilał urządzenie LILYGO "LoRa32 V2.1_1.6".



Na poniższym zdjęciu podłączyłem jeszcze kolejne przewody, które podłączone prosto do ogniwa akumulatora idą (poprzez przycisk) do voltomierza, o którym będzie dopiero w następnych punktach.





Przyjrzyjmy się jeszcze raz dokładnie co my tutaj mamy:
1. Kontrolka LED, która jest podłączona do urządzenia "LoRa32 V2.1_1.6" poprzez moduł watchdog. Kontrolka ta mruga w rytm aktywności urządzenia. Jest to podłączenie do pinu GPIO 25.
2. Przycisk ten zamyka obwód ogniwa akumulatora, które jest podłączone do voltomierza na obudowie (o tym dopiero będzie w dalszej części).
3. Przycisk ten zwiera piny RST oraz GND na urządzeniu "LoRa32 V2.1_1.6". Połączenie to jest realizowane z udziałem układu watchdog, aby było wygodniej.
4. Jest to wtyczka, do której podłączamy voltomierz. voltomierz jest na drugiej części obudowy, więc stąd pomysł na takie podłączenie.
5. Jest to wtyczka podłączona do wyjścia modułu TP4056 protect , którą będziemy zasilać urządzenie "LoRa32 V2.1_1.6". Dokładnie jest ona podłączona do pinów 1 oraz 2 (punkt 8 niniejszego tematu).

10. druga część obudowy



Kupujemy takie kątowniki w sklepie budowlanym, sztuk 2. najważniejsze jest, aby wywiercone dziury pasowały (przynajmniej mniej więcej ) do dziur z nóżki. Jest to nóżka uniwersalna stosowana do mebli (np. kuchennych).



Jeżeli dziury różnią się średnicą / rozstawem, to oczywistym jest, że będzie je trzeba powiększyć / poszerzyć. Ja np. samo złapanie kątowników do nóżki zrealizowałem przy pomocy nitów. Nitowane miejsce zabezpieczyłem lepikiem dekarskim.



Widzimy, że kątowniki są wygięte w taki sposób, aby panel słoneczny miał odpowiednie nachylenie ok. 45* względem słońca. Wygięcie zrealizowałem oczywiście przy pomocy imadła. Mimo tego, że zastosowane kątowniki są grube (4mm) to da się je w miarę sprawnie wygiąć ręką. Co prawda wygięcie realizuje się w miejscu otworu, ale (jak się za chwilkę okaże na kolejnych fotografiach) niczemu to nie szkodzi, bo te otwory nie będą brały udziału w dalszej konstrukcji.








W lewym dolnym rogu widzimy voltomierz cyfrowy za kilka złotych. Zrobienie na niego otworu w plastikowej obudowie zajmuje dosłownie chwilę. Trzeba zrobić z 3 dziury wiertłem, a później chwila zabawy pilnikiem.

Na poniższym zdjęciu również widać, że do połączenia kątowników z obudową wykorzystałem nitownicę. Łatwo szybko i przyjemnie. Gdybym zastosował śruby to byłoby prawdopodobieństwo, że śruby odkręcą się podczas wibracji (spowodowanej wiatrem) więc byłaby dodatkowa potrzeba zastosowania kleju do śrub (przeciwdziałającemu samo-odkręcaniu).



Poniżej przykład jak voltomierz wygląda podczas działania.



Na poniższej fotografii można zauważyć, że jest zrobiony dodatkowy otwór. Taki otwór znajduje się po obydwóch stronach obudowy i służy ujściu wody podczas gdyby się taka ewentualnie skropliła w obudowie. Od konstrukcji nr. 3 ( /forum/viewtopic.php?f=7&t=49 ) już nawet nie usiłuję uszczelniać obudów konstrukcji, bo zawsze się to źle kończyło. Doszedłem do wniosku żeby zachowywać mikro-cyrkulację.




Poniżej widać dodatkowe zabezpieczenie voltomierza w postaci kleju na ciepło.




Do przewodów voltomierza lutuje goldpiny celem łatwego rozłączania przewodów podczas demontazu obudowy.



11. antena

Zakupioną antenę owijam taśmą izolacyjną w taki sposób, aby ta weszła do nóżki "na ciasno".



Przed włożeniem anteny przykręcam kabel antenowy. W tym przypadku jest to akurat RG58 o długości 50cm. Taki gotowy kabelek znajdziemy na aliexpress za kilka złotych.






Z jednej strony przewodu mamy złącze typu N (żeńskie), a z drugiej wtyk SMA. Poniżej przedstawiam (dla przypomnienia) inne rodzaje wtyków/gniazd SMA celem uniknięcia nieporozumień.



Na dole nóżki jest otwór, przez który przewód antenowy wychodzi bez dodatkowych modyfikacji. Po włożeniu anteny zabezpieczam całość lepikiem dekarskim. Drugi koniec anteny podłączamy do urzadzenia LILYGO LoRa LoRa v2-1-1.6.

Podłączamy wtyczkę/gniazdo do woltomierza. Uruchamiamy urządzenie LILYGO LoRa LoRa v2-1-1.6. Zamykamy obudowę (4 śruby). Wystawiamy panel na słońce. W montażu może być pomocna odskocznia jak poniżej. Z jednej strony jest ona montowana do masztu, a z drugiej do nóżki (do której jest włożona antena).



12. podsumowanie kosztów

akumulatory 15-30zł
panel słoneczny 10W 80-120zł
obudowa 15-20zł
antena 70-100zł
urządzenie LoRa 70 - 120zł
moduł watchdog 5-20zł
przetwornica 3-6zł
ładowarka 3-6zł
kabel antenowy 10-20zł
kątowniki do obudowy 30-35zł
nóżka do montażu 6zł
woltomierz 3-6zł
odskocznia 40-80 zł
= od 350 do 569 zł

Witajcie, konstrukcja ta uległa uszkodzeniu, a poniżej prezentuję (krok po kroku) oględziny mające odpowiedzieć na pytanie co uległo uszkodzeniu .

- zaraz po wejściu na dach mogłem włączyć (zamocowany na obudowie stacji) woltomierz, którego wyświetlacz również jest wyprowadzony na zewnątrz (na obudowie stacji). Woltomierz wskazał napięcie 2,9V. Wniosek z tego taki, że podłączenie ogniwa jest prawidłowe. Nic sie nie odlutowało od układu TP4056 Protect.

- Po deinstalacji stacji, przewiezieniu jej do warsztatu i otwarciu obudowy mogłem rozlutować układ TP4056 od układu Mini560, które są ze sobą bezpośrednio zlutowane. Do rozlutowanego układu TP4056 Protect podłączyłem (jakoże posiada on zalutowane gniazdo microUSB) sieciową ładowarkę USB, lecz pomiędzy ładowarkę a kabel USB włączyłem jeszcze miernik USB. Mimo całkowitego rozładowania ogniwa moduł TP4056 Protect nie podejmuje ładowania o należytym natężeniu. Ładowanie utrzymuje się na poziomie 0,09A (inny miernik wskazał 0,15 A). Używałem różnych ładowarek.



- Aby dowiedzieć się jakie ogniwo zostało zastosowane w naszej stacji musiałem zdjąć izolację termiczną ogniwa w postaci pianki poliuretanowej. W momencie tej czynności dokonałem przypadkowego zwarcia. Mimo niskiego stopnia naładowania poszły iskry. Po tym zdarzeniu układ TP4056 Protect zaczął ładować z pełnym natężeniem ~1A.

- Jednak dalsze oględziny uszkodzonej stacji wykazały kolejne niespodzianki. Układ Mini560 nie dawał napięcia na wyjściu, gdzie normalnie powinno być 5V. Sprawdziłem napięcie na wejściu układu Mini560 (czyli na wyjściu panela) i stwierdziłem zwarcie. Rozlutowałem układ Mini560 od panela celem dalszych badań. Pod wejście układu Mini560 podłączyłem zasilacz 18V i w tym momencie coś w układzie Mini560 strzeliło. Możliwe że przez większą wydajność prądową zasilacza w porównaniu z panelem słonecznym jakieś elementy w układzie Mini560 uległy dalszemu/głębszemu uszkodzeniu. Po tym zdarzeniu na zasilaczu laboratoryjnym obserwowałem pełne zwarcie na wejściu układu Mini560.

- Ostatni element jaki sprawdzałem to panel słoneczny, który po wystawieniu na światło dawał napięcie, więc na szczęście nie uległ uszkodzeniu mimo zwarciu (przez awarie układu Mini560).

Sprawdzone dwoma miernikami:

Patrzymy tylko na napięcie i natężenie prądu.


wnioski:
Oględziny panela, układu Mini560, układu TP4056 oraz ogniwa lit-ion świadczą o tym, że tylko co do panela słonecznego można być pewnym, że nie był przyczyną usterki. Wnioskuję jednak, że najpierw uległ uszkodzeniu układ Mini560 a uszkodzenie układu TP4056 było po prostu jego następstwem.

ogniwa:
Ogniwa kupuje od tego sprzedawcy https://allegro.pl/uzytkownik/Geconsklep i są to "Bateria litowa Samsung 18650". Zakupywane przeze mnie ogniwa są używane, ale nie raz sprawdzałem ich pojemność (poprzez ładowanie i pomiar rozładowania) i pojemność była rzeczywiście zgodna z deklaracją sprzedawcy.

A co kolega sądzi o module mppt opartym o CN3791 ,ja dopiero zbieram wiedze bo nigdy fotowoltaiką się nie bawiłem i jestem zielony w tej materii .Kupiłem ten panel który kolega mi polecił i jestem zadowolony do tego układ mppt dałem CN3791 ale to oglądając kilkadziesiąt filmów na YT o fotowoltaice 12V dość często był wymieniany między innymi ten układ on od razu w sobie ma ładowarkę akumulatorów 4,2 V i przy bardzo bardzo pochmurnej pogodzie bo głównie taka mnie interesowała pompował do akumulatora od 40 mA do 60 mA a jak przez chmury przebijała trochę jasność to już było i 100mA i trochę ponad a w pełni słońca dawał 420 mA a dodam ze w nocy jak jest całkowicie ciemno upływność prądu z baterii na panel czy na ten układ mppt jest rzędu 0,1mA czyli w nocy ani panel ani ten układ nie rozładowują akumulatorka bo 0,1mA to prawie nic .Nie wiem co o tym sądzić jak by ktoś mądrzejszy mi coś podpowiedział .

Testuję od kilku tygodni ten układ CN3791 i na razie sprawdza się dobrze, ale jednocześnie zwracam uwagę, że te dotychczasowe układy Mini560 oraz TP4056 PROTECT też nie uszkodziły się od razu.

Odnośnie układu zasilania w postaci dwóch modułów tj. układ Mini560 oraz układ TP4056 PROTECT to w poprzednim poście wykazałem, że układy te ulegają uszkodzeniu. W poprzednim przypadku uszkodził się moduł Mini560 i prawdopodobnie od niego uszkodził się TP4056 PROTECT.

Wczoraj (18.03.24 r.) w Czechowicach Dz. rozmontowałem stację i zabrałem ją na warsztat. Dzisiaj ją otwarłem celem stwierdzenia co tam uległo uszkodzeniu. Tym razem uszkodził się sam układ TP4056 PROTECT. Był ciągle prawidłowo zasilany przez moduł Mini560 ale nic z tego, skoro TP4056 PROTECT nie chciał ładować. Poprawność działania sprawdzałem naocznie poprzez obserwowanie jego kontrolek jak również mierzyłem też miliamperomierzem i nie stwierdziłem żadnego prądu ładowania. Problem nie polegał na uszkodzonym ogniwie lit-ion, gdyż podłączyłem inne ogniwo i było tak samo.