Când vine vorba de conectivitatea proiectelor IoT, există multe medii populare care sunt folosite pentru a permite comunicarea între mai multe Raspberry Pi sau microcontrolere. Unele dintre cele mai populare metode sunt prin WiFi/LAN sau Bluetooth, care sunt de obicei încorporate în Raspberry Pi. Dar, ce se întâmplă dacă aveți câteva zeci de Raspberry Pi într-o clădire care trebuie conectată împreună? Și WiFi sau Bluetooth nu este o opțiune?
Un bun exemplu în acest sens sunt rețelele de senzori fără fir . După cum afirmă Silvia și Sinha , „ Rețelele de senzori fără fir sunt senzori dedicați și dispersați spațial care monitorizează și înregistrează condițiile fizice ale mediului și transmit datele colectate către o locație centrală. WSN-urile pot măsura condițiile de mediu precum temperatura, sunetul, nivelurile de poluare, umiditatea și vântul . Deci, după cum sugerează și numele, WSN-urile necesită mai multe „noduri-senzori” care transmit înapoi la o stație de bază sau la locația centrală printr-o formă de conectivitate la rețea
Prin urmare, este evident că aceste „noduri” nu ar trebui să fie prea complexe și, cel mai adesea, să nu fie înfometate de putere. Prin urmare, WiFi și Bluetooth sunt ușor excluse ca opțiuni de conectivitate.
Aici intervin dispozitivele de comunicare RF (Radio Frequency).
Există multe tipuri de dispozitive și protocoale de comunicații RF disponibile pe piața tehnologiei. Cu toate acestea, există mai multe tehnologii care au fost recent supuse discuțiilor datorită versatilității și caracteristicilor lor extreme. Două dintre cele mai populare module dintre acestea sunt modulul SX1278 LoRa de la Semtech și modulele NRF24L01 de la Nordic .
Modulul SX1278 LoRa
Transceiver-urile din seria LoRa SX127x de la Semtech dispune de protocolul de comunicație patentat LoRa® (software/hardware) și funcționează de la banda radio ISM de 137MHz la 525MHz . Acest lucru permite ca acest modul să fie utilizat în orice țară fără permisiuni speciale. De asemenea, acest modul are următoarele caracteristici cheie:
Distanța maximă de transmisie de 10 km (zonă deschisă) la putere de transmisie maximă
Tensiune de operare: 1.8-3.7VDC
Curent de funcționare:
Transmisie: 20-120 mA (putere de ieșire selectabilă)
Recepție: 10,8-12,0 mA (Booster activat sau dezactivat)
Funcționare full-duplex
Conectivitate standard de interfață periferică serială (SPI).
6x pini GPIO, configurabili prin software
Sarcină utilă unică de până la 256 de octeți
Rată de biți maximă de 37,5 kbps
Senzor de temperatură și tensiune a bateriei încorporat pentru aplicații cu număr redus de BOM
Aceste module sunt utilizate de obicei în:
Aplicații de citire automată a contorului
Automatizare acasă
Rețele de senzori fără fir
Sisteme de monitorizare industrială
Și datorită tensiunii de funcționare de 3,3 V și a conectivității SPI, acesta poate fi ușor interfațat cu un Raspberry Pi pentru a adăuga conectivitate RF la Pi-ul tău. Aceste module vin, de asemenea, în mai multe configurații și dimensiuni de pachet, permițând integrarea ușoară în produse.
CircuitDigest are un articol minunat scris de Aswinth Raj despre Cum să conectați modulul SX1278 LoRa la Raspberry P
Modulul NRF24L01+
NRF24L01+ este fabricat de Nordic Semiconductor ASA și este un dispozitiv la fel de puternic și versatil ca și SX1278. Acest modul funcționează la 2,4 GHz și are un protocol special numit Enhanced Shock Burst (ESB) pentru a permite transmisia și recepția de mare putere la un consum mai mic de energie.
Următoarele sunt câteva dintre caracteristicile cheie ale transceiverelor radio din seria NRF24L:
Raza de acțiune de ~800 m (linie de vedere)
Tensiune de operare:
Funcționare la 3,3 VDC
Pini de intrare toleranți de 5 V
Curent de funcționare:
Transmisie: 11,3 mA
Recepție: 13,5 mA 900
nA oprire și curent în modul de așteptare 26 uA
Funcționează în banda ISM de 2,4 GHz
Rata de transmisie de 250 kbps-2 Mbps (configurabila)
Conectivitate standard de interfață periferică serială (SPI).
Aplicațiile tipice ale radioului NRF24L01+ includ:
Ceasuri sport
Telecomenzi RF pentru electronice de larg consum
Rețele de senzori fără fir de putere foarte scăzută
Sisteme de automatizare a locuintei
Sisteme de urmărire a activelor
Similar cu SX1278, NRF24L01+ dispune și de interfața SPI, permițând o comunicare ușoară cu Raspberry Pi.
NRF24L01+ vine, de asemenea, în mai multe configurații ca module de la diferiți furnizori. Modelul NRF24L01+PA+LNA dispune de o antenă separată pentru modul, care a îmbunătățit capacitatea de transmisie și recepție a modulului(lor).
Care este mai bun? NRF24L01+ vs LoRa?
La început, cineva ar putea fi tentat să opteze pentru modulul SX1278 LoRa, deoarece are o gamă semnificativ mai mare. Da, așa a fost și pentru noi. Dar, având în vedere lățimea de bandă maximă acceptată de module, NRF24L01+ oferă o lățime de bandă mult mai mare (2 Mbps față de 37,5 kbps), așa că dacă aveți nevoie de lățime de bandă mare pentru fluxuri de date mai mari, cum ar fi audio sau up-link constant pentru date în timp real, NRF24L01+ ar putea fi cea mai bună soluție pentru tine.
SX1278 strălucește cu adevărat acolo unde există constrângeri de putere, deoarece consumă doar aproximativ 20 mA la transmisie și 10 mA la recepție, iar acest lucru poate fi redus și mai mult prin modificarea configurației modulului. GreatScott face un test amănunțit asupra acelor module și prezintă un verdict final asupra puterii și performanței modulelor.
Unul dintre dezavantajele seriei NRF24L01 este că nu oferă comunicația full-duplex ca SX1278, prin urmare nu este favorabilă în condițiile în care este preferată comunicarea bidirecțională. Cu toate acestea, există metode care pot depăși acest neajuns folosind metode precum TDM (Time Division Multiplexing).
În cele din urmă, nu există un câștigător clar în această competiție, deoarece ambele module sunt la fel de puternice și unul deține avantaje față de celălalt în diferite aspecte. În cele din urmă, având în vedere cerințele, selecția este la latitudinea utilizatorului.
Pentru mai multe informații despre subsistemul SPI al Raspberry Pi, nu ezitați să verificați acest articol scris de fundația Raspberry Pi