Підвищуємо стабільність роботи LoRa-модулiв (оновлено)

Це оновлена версiя публікації про нюанси роботи із Lora-трансиверами. Матеріал буде корисним при проектуванні спільного розміщення радіотракту та цифрової частини, з яким стикаються при реалізації DIY рішень на базі LoraSAT, Meshtastic та взагалi.

Запам'ятайте декiлька правил:

1. Тепловiдведення треба робити саме вiд вихідного RF транзистора (терморезинки це завжди компромiс). Поганий тепловий режим зменьшує потужність на довгих та/або частих пакетах даних, які в тому ж Meshtastic завжди. Під час передачі довгих пакетів на потужностi бiльше +15 dBm нагрівання вихiдного RF-транзистора Lora-модуля істотно, тому потрібно забезпечити додаткове тепловідведення від шайби на платі Lora. Попередньо зніміть екран із плати та притисніть плату до зовнішнього радіатора (товстої алюмінієвої пластини).

2. Забезпечити вiдсутнiсть просадок напруги по живленню. Посадки напруги на довгих пакетах Meshtastic значущі, це можна побачити осцилографом на живленні (наглядно провали потужностi на довгих пакетах на скриншотi нижче). Бо Meshtastic сере тим бiльше, чим бiльше Node в мережi. При потужностях бiльше +22 dBm можуть сягати до 4.5В вiд 5, тому обов'язкова обв'язка з електролiтичного конденсатору вiд 470 uF й блокувального керамiчного 0.1 uF плюс дросель, та використовувати джерело живлення потужністю не нижче 10W. На +33 dBm модулях Лори стикнулся з тим, що на передачу довгих пакетiв треба мати запас потужностi, бо якщо меньше, то спочатку пiк RF, а потiм спада й пакети втрачаються (дивись скриншот нижче). Якщо джерело живлення обрано вiрно, то пакети в 254 байти будуть проходити рiвномiрно

3. Краще використовувати лiнiйну схему живлення, бо iмпульсна (особливо пуш-пул) DC-DC без спецзаходів, може погіршувати SNR на 10 dB. Це доведено практикою збирання бiльше сотнi рiзних рiшень на базi Lora. Якщо бачимо дрючкі, то ставимо LC фільтр, збільшуємо емність згладжуючіх конденсаторів та ставимо екрани. Приклад лінійної схеми живлення та розв'язки вiд Lora-модуля можна побачити нижче.

4. Ефективна антена та правильне симетрування для вiдciкання ВЧ струмiв на оплетення кабеля. Симетрування можна робити класично запiрним дроселем або склянкою, але також можна використати чверть-хвильовий КЗ шлейф. Перевага останнього в тому, що ви також робите антену короткозамкнутою по DC, а це антистатик-захист автоматично

5. Правильне розташування USB конектора контролера ESP відносно модуля Lora. При роботі через USB, iнтерфейс USB сере в етер дуже значно (погіршення на 5..10 dB). Додатково можна використати Ferrite Bead на кабель, якщо штатнi кiльця виявилися фейком

6. Правильне розташування дисплею відносно Лора, краще подалi або екранувати (iнтерфейси SPI та I2C теж серуть в етер)

7. Апаратний супервiзор по живленню (в готових Lora-модулях вiдсутнiй)

8. При живленні від Solar Panel доцільніше використовувати синхронний DC up/down перетворювач TPS6302x або MPPT SPV1040, минаючи власний LDO модуля Lora. Для збiльшення SNR обов'язково використовувати лiнiйну схему живлення (DC-DC можуть погiршувати SNR до 10 dB)


Калькулятор бюджета Lora-лiнку

Для розумiння споживання вашого Meshtastic, а точнiше використаного Lora-модуля, треба задатися:

1. Розширенням спектру
2. Шириною смуги
3. Довжиною преамбули
4. Величиною RF-потужностi
5. Циклом роботи модуля

Для трансиверiв 1276, 1277, 1278 можна використати готовий Lora Modem Calculator