WARS Birdhouse
V1 - Working prototype
تبحث عن طريقة مختلفة للتغريد؟ يستكشف هذا المشروع إمكانات استخدام أجهزة الراديو Lora منخفضة التكلفة/منخفضة النطاق المنخفض لإنشاء شبكات شبكات بسيطة يمكنها تمرير رسائل نصية في جميع أنحاء المدينة. يمكن أن تكون الشبكات من هذا النوع مفيدة للاتصالات في حالات الطوارئ أو التطبيقات الأخرى التي يمكن أن تستفيد من الطبيعة ذات الحكم الكامل (المحايد للكربون) لمحطات مكرر Birdhouse. يتم تنفيذ هذا المشروع من قبل أعضاء جمعية Wellesley Huateur Radio ، W1TKZ. يتم توفير التصميم لأغراض الهواة (غير التجارية) في روح التجريب ومشاركة المعرفة بين مجتمع لحم الخنزير. على الأقل ، نقوم بإنشاء منازل لبعض الطيور المحظوظة في منطقتنا.
يرجى الاتصال بروس ماكينون (KC1FSZ) إذا كان لديك أسئلة فنية. أنا مهتم بمشاريع الإذاعة المنزلية ، والتي يمكن العثور عليها على صفحتي QRZ.
يقع مشروع ويكي هنا.
هل سيطير هذا الطائر؟ دعونا نكتشف!
العقد على الشبكة هي بيوت الطيور ذاتية الحكم ، التي تعمل بالطاقة الشمسية والتي تحتوي كل منها على راديو +20dbm/100mw (Semtech SX1276). سوف تعمل هذه الطيور على 24 × 7 بافتراض الظروف الجوية المعقولة. تُستخدم عقد سطح المكتب المتصلة بـ USB للوصول إلى الشبكة من جهاز كمبيوتر عبر الاتصال التسلسلي. عقدة بوابة الإنترنت قيد التطوير أيضًا.
تم توثيق تجارب Lora Range على نطاق واسع. سوف تختلف الأميلة الخاصة بك بشكل كبير اعتمادًا على التضاريس ، وتوضيح المحطة ، وما إلى ذلك.
تم اختيار عبوة Birdhouse من أجل المزج في المناطق المحيطة بسهولة أكبر. نريد أن يكون هذا المشروع صديقًا للبيئة.
الطاقة المنخفضة ، يسمح التصميم الشمسي لبيوت الطيور بأن تكون مستقلة بنسبة 100 ٪. هذا يجعل من السهل نسبيًا تثبيت محطة مكرر في أي مكان له تعرض جيد للشمس ووضوح جيد للمحطات الأخرى.
يتم تشغيل نموذج محطة سطح المكتب بواسطة اتصال USB ، ولا يحتوي على مكونات البطارية/الطاقة الشمسية ، ولكنه مطابق لصالح بيرد هاوس من منظور RF/البرامج الثابتة.
يتم تشغيل Birdhouse بواسطة متحكم ESP32 في الوقت الحالي ، على الرغم من أن هذا القرار قيد الدراسة. يتم العمل على النموذج الأولي STM32 أكثر كفاءة في الطاقة.
يتم استخدام مكونات السلع للحفاظ على تكاليف Birdhouse إلى الحد الأدنى. هدفنا هو الحفاظ على تكلفة العقدة أقل من 50 دولارًا أمريكيًا.
يدعم البرنامج بروتوكول توجيه الرسائل البسيط الذي يسمح للحزم "القفز" بين المنازل للوصول إلى وجهتها النهائية. يتم استخدام حزم التحكم الأخرى لاستخراج البيانات الهندسية والتحكم في توجيه الرسائل.
يتم استخدام نطاق HAM 33 سم (902-928 MHz) بالنظر إلى أن هذه تقنية تجريبية وليست معتمدة من FCC في الوقت الحالي. يجب تثبيت جميع العقد/تشغيلها بواسطة مشغلي راديو الهواة/لحم الخنزير المرخصين في لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) بموجب قواعد الجزء 97.
تم إنشاء شبكة إثبات المفهوم من 5 محطات في Wellesley ، MA. تم توجيه الرسائل بنجاح ذهابًا وإيابًا عبر الشبكة بأكملها ، بما في ذلك القفزات بين بيوت الطيور التي تم فصلها بحوالي 1 كيلومتر. ارتفاع الهوائي مهم ، كما هو الحال دائمًا. تعرضت المنازل إلى الظروف الجوية السيئة في نيو إنجلاند بما في ذلك الثلج والجليد والفترات الممتدة من الطقس الغائم ودرجات حرارة دون الصفر. إنه سؤال مفتوح حول كيفية أداء النظام عندما يكون لأشجارنا أوراقها مرة أخرى!
توجد شبكة تجريبية من 15 عقدة حاليًا في مراحل التخطيط. وهذا يشمل ترقيات الأجهزة والبرامج الثابتة.
إذا كنت مهتمًا بالشبكات الشبكية عالية السرعة المصممة باستخدام الأجهزة التجارية ، فقد لا يكون هذا المشروع هو الشيء الخاص بك. يرجى إلقاء نظرة على Aredn (https://www.arednmesh.org) بدلاً من ذلك. يقوم فريق AREDN بعمل رائع.
يقوم المستخدمون بالوصول إلى الشبكة باستخدام محطات سطح المكتب المزودة بمنفذ التسلسلي USB. تدير محطة سطح المكتب نفس البرامج الثابتة تمامًا مثل جهاز Birdhouse Repeater. يتم استخدام بروتوكول الأوامر التسلسلية لإرسال واستقبال الرسائل على الشبكة. تحتوي محطات سطح المكتب على جميع مكونات RF المطلوبة وهي عقد كاملة على الشبكة (بعناوينها الخاصة). لا تستخدم عقد سطح المكتب تثبيت الطاقة الشمسية/البطارية حيث يمكن تشغيلها من منفذ USB.
يتفاعل المستخدمون حاليًا مع الشبكة باستخدام محطة تسلسلية تقليدية تعمل على جهاز كمبيوتر (أي معجون أو شيء مشابه). لا يوجد برنامج خاص مطلوب. من المخطط واجهة مستخدم سطح المكتب Python لتحسين بيئة العمل. يتم وصف الأوامر التسلسلية في قسم لاحق.
التوقع هو أن المستخدمين سيقومون بتثبيت محطة Birdhouse في موقع مفيد على ممتلكاتهم من أجل الانضمام إلى الشبكة وزيادة منطقة تغطية الشبكة. هذا يعني أن خط الرؤية المطلوب لمحطة سطح المكتب أقل أهمية بكثير-إنه "قفزة قصيرة" على الشبكة.
الخيار الآخر هو توصيل محطة سطح المكتب بهوائي جودة باستخدام خط تغذية أطول وتجنب الحاجة إلى محطتين. أي من التكوين جيد.
لم يتم الانتهاء من العبوة لمحطة سطح المكتب. في الوقت الحالي ، يتم تركيب الأجزاء على كتلة من الخشب ، كما هو موضح أدناه. يتم تضمين هوائي عمودي رنين وكابل USB مع الحزمة.
لا يزال يتم تحسين الأجهزة/البرامج الثابتة كجزء من مشروع النادي. تتوفر جميع البرامج الثابتة وملفات KICAD وأبعاد النجارة على هذا الموقع لأي شخص يرغب في بناء منزل بطيور لأنفسهم.
بعد اختبار تكرار الأجهزة التالي (V2) ، سنقوم بإتاحة المكونات في شكل مجموعة.
إذا كنت تعيش في موقع استراتيجي على ارتفاع عالٍ وكنت ترغب في الحصول على محطة تم تجميعها بالكامل ، فسيكونون سعداء بتقديم واحد مجانًا. :-)
يرجى الاتصال بمسؤول الشبكة ليتم تعيين عنوان عقدة على الشبكة.
نعم. وحدة الراديو التي نستخدمها ليست معتمدة الجزء 15 بحيث يجب تشغيلها باستخدام قواعد الجزء 97 (الهواة). نقوم حاليًا بإجراء بحث حول إصدار غير HAM ISM الجزء 15 من الشبكة لتسهيل على المستخدمين غير المرخصين الانضمام إلى المرح. إذا كان لدى أي شخص خبرة في هذا المجال ، فيرجى إضافة تعليق للمناقشة في هذا الموضوع في Github.
وفقًا لقواعد FCC ، لن تتحدث شبكات الجزء 15 والجزء 97 مع بعضها البعض.
تعمل الشبكة على فرقة الهواة 33 سم (902-928 ميجا هرتز). نحن نركض على 906.5 ميغاهيرتز ، والتي تقع في الجزء الرقمي من خطة نطاق ARRL مقابل 33 سم. وفقًا لمجلس إدارة New England Spectrum Management (NESMC ، https://www.nesmc.org/) 902 MHz Plan ، هذا التردد في قسم "الاستخدام المختلط" من النطاق. تم تسجيل ترددنا في قاعدة بيانات NESMC لضمان التنسيق المناسب مع الاستخدامات الأخرى لهذا النطاق.
تم توثيق حمولة رسائل Lora هنا وفقًا للوائح لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC). لا يوجد تشفير يستخدم في أي مكان في التصميم. المعلومات الواردة هنا هي كل ما يحتاج المستمع لتفسير الرسائل.
يتم استخدام تنسيق الحزمة المادية Lora القياسية. تفاصيل عن معلمات Lora:
فيما يلي ملخص لتنسيق حزمة الطبقة المادية من وثائق Semtech:
يمكن العثور على شرح أكثر تفصيلاً لترميز Lora هنا.
يحتوي الحمولة أعلاه على رأس 36 بايت متبوعًا بتنسيق حزمة الطول المتغير. التفاصيل:
يتم تعيين كل محطة عنوان 16 بت. بعض العناوين لها أهمية خاصة:
يتم تفسير أنواع الحزم على النحو التالي:
يتم الاعتراف بمعظم أنواع الحزم في كل قفزة. يستخدم الحزمة 1 لهذا الغرض. لاحظ أن هذا لا يعني أن الإقرار يصل إلى المرسل الأصلي ، فهذا يعني فقط أن كل محطة ستحصل على ACK للإشارة إلى أنه تم تسليم حزمة إلى المحطة التالية في مسار الطريق.
لا يتم الاعتراف بحزم الاعتراف (النوع 1) وحزم معرف المحطة (النوع 2).
ستحافظ المحطات على عداد لكل عقدة تتلقى حزمة من. سيتم تجاهل الحزم المكررة بناءً على عداد معرف الحزمة. سيتم استخدام نافذة لتجنب الالتباس عندما يلف العداد.
تُرجع هذه الحزمة البيانات الفنية التي يتم استخدامها لمراقبة حالة المحطة. التنسيق هو يلي:
2 بايت و 4 أعداد صحيحة بايت في شكل صغير إنديان.
النموذج الأولي لمكرر Birdhouse (عرض خارجي):
النموذج الأولي لمكرر Birdhouse (عرض الإلكترونيات الداخلية):
نموذج أولي محمولة على برج Birdhouse في QTH من KC1FSZ:
تم تطوير PCB مخصص (V2) لتحسين التكامل وتسهيل الأمور على بناة مجموعة بدون إمكانية لحام SMD. يوفر هذا اللوحة أيضًا موصل SMA لجعل تجربة الهوائي أسهل.
يتم تعبئة العقد المكرر في حاوية موحدة للطيور التي تم تصميمها لسهولة التجميع.
مطلوب ست قطع من الخشب. يتم إرفاق المكونات باستخدام مسامير الخشب. Birdhouse يعمل بالكامل لأنواع الطيور الصغيرة.
يتم منحدر السقف بزاوية 32 درجة وفقًا للتكوين الأمثل الموصى به لتوليد الطاقة الشمسية عند خط العرض الشمال 42 درجة حيث تم نشر الشبكة الأولية. قد يلزم ضبط التصميم للمواقع الأخرى.
الأجزاء الخشبية لنموذج Birdhouse مكرر:
نموذج أولي مثبت على الأشجار مثبتة في شجرة داخل كبرليف في الجولة/خارج الجولة:
محطة مكرر مثبتة على قمة نورث هيل في نيدهام ، ماساتشوستس.
قائمة قطع الأخشاب:
يرجى توخي الحذر عند العمل مع أدوات الطاقة!
برنامج Lora هو المنزل تمامًا-لا يتم استخدام برامج تشغيل خارج الجرف. هذا يعني المزيد من العمل ، والمزيد من التعلم.
تدعم جميع العقد واجهة تسلسلية للتفاعل مع الشبكة ، ولكن هذا متصل فقط بعقد سطح المكتب.
يتم تنفيذ معالج القيادة التسلسلي باستخدام هذا المشروع الجيد للغاية من قبل Phil Jensen.
يتم استخدام آلية توجيه ثابت في الوقت الحالي. يمكن تغيير جدول التوجيه لكل عقدة عن بُعد. سيتم تطوير التوجيه الديناميكي في مرحلة مستقبلية.
يرجى الاطلاع على مشروع Wiki للحصول على معلومات حول التطوير ، وإعداد IDE ، إلخ.
(لمتابعة)
العمود 1
الصف 0 - GND ROW 1 - Supply GND ROW 2 - IO33 (إحساس الجهد البطارية) الصف 3 - IO34 (إحساس الجهد اللوحة) الصف 4 - Supply +VCC Row 5 - Pannel Row 6 - Pannel Row 7 - +3.3V
العمود 2
الصف 0 الصف 1 الصف 2 - IO19 (SPI MISO) الصف 3 - IO23 (SPI MOSI) الصف 4 - IO18 (SPI SCK) الصف 5 - IO5 (SPI NSS) الصف 6 - IO26 (Radio RST) الصف 7 - IO4 (Radio DiO0)
حقوق الطبع والنشر (C) 2023 - Bruce Mackinnon KC1FSZ
يتم تغطية هذا العمل بموجب شروط رخصة GNU العامة (V3). يرجى الرجوع إلى ملف الترخيص لمزيد من المعلومات.
يتم توفير هذا العمل للاستخدام غير التجاري من قبل مجتمع الراديو الهواة. إعادة التوزيع أو الاستخدام التجاري أو بيع أي جزء محظور.
