Het draadloze modem RC-RICK-868-EV (Review)

    • door Jean-François Simon
    • 9 min lezen

    De RC-RICK-868 is een radiomodem met een UART-interface die gebruik maakt van LoRa-modulatie, ontworpen voor eenvoudige point-to-point communicatie.

    In deze review bekijken we de RC-RICK-868-EV. Dit is een kit die is gemaakt door Radiocontrolli voor het evalueren van een van hun vele radio modules. De RC-RICK-868 is in dit geval een radiomodem met een UART-interface die gebruik maakt van LoRa-modulatie. Het is ontworpen voor langeafstandscommunicatie in een point-to-point configuratie en niet voor verbinding met LoRaWAN-netwerken.

    Het uitpakken en de eerste indruk

    De RC-RICK-868-EV evaluatiekit bevat twee USB-dongles, twee antennes en een snelstartgids.
     
    inhoud kit
    De inhoud van de kit.
    draadloze modem RC-RICK-868-EV
    RC-RICK-868 USB dongle.
    De opstelling met een UFL connector, een SMA antenne die door de print is geschroefd en een UFL-naar-SMA pigtail ziet er een beetje ongewoon uit. Aangezien de RF-uitgang van de module ook verbonden is met pin 16 (geribbelde gaten aan de zijkant) van de module, zou het netter geweest zijn om een printbaan te leiden naar een verticale SMA-connector die op de print gesoldeerd is.
     
    Wees voorzichtig als je een laptop gebruikt. Til de laptop van het bureau of gebruik een USB-verlengkabel of hub. Anders loop je het risico de USB-poort van de laptop te beschadigen, omdat het gebogen deel van de pigtail onder de dongle verhindert dat de connector recht wordt ingestoken.
     
    De RF module kan ook apart worden gekocht, zonder de USB-connector, voor integratie in een willekeurig project. Dit zorgt voor een veel compactere printplaat. Je moet gewoon de RX- en TX-pinnen van de module verbinden met de UART-pinnen voor draadloze transmissie. In dit scenario moet je zelf zorgen voor een antenne en eventueel een apart IC voor USB-naar-serieel conversie.
     
    De afzonderlijke RC-RICK-868 module
    De afzonderlijke RC-RICK-868 module. (Bron: TME)

    De modules zijn gebaseerd op het STM32WLE5JC IC, een samenwerking tussen STMicroelectronics en Semtech. Dit IC bevat een ARM Cortex-M4 microcontroller en een RF transceiver op dezelfde silicium-chip. De RC-RICK-868 module wordt door Radiocontrolli voorgeprogrammeerd als draadloze seriële link.

    Eerste test van de RC-RICK-868

    Laten we de twee dongles aansluiten op afzonderlijke poorten van een USB-hub, zoals hieronder weergegeven:
     
    RC-RICK-868 module
    De modules zijn aangesloten voor een snelle test.
    Op mijn Windows 11 laptop moest ik de CP2102 USB-naar-serieel drivers installeren van de Silicon Labs (ook bekend als Silabs) website, wat te verwachten was. Deze installatie staat ook vermeld in de documentatie van Radiocontrolli.
     
    Het configureren van de modules is eenvoudig door het sturen van zogenaamde "AT commando's" met behulp van terminalsoftware. Wij kozen voor RealTerm. Je kunt een lijst met alle AT-commando's vinden in het datasheet van de module.
     
    Bij de eerste inschakeling beveelt de snelstartgids aan om de waarden van verschillende parameters in te stellen. Deze waarden worden opgeslagen in het Flash-geheugen om bij stroomonderbrekingen bewaard te blijven, tenzij de module expliciet anders wordt geconfigureerd (met het commando AT+AutoSave). De parameters zijn onder andere: LoRa-frequentie, bandbreedte, spreidingsfactor, coderingssnelheid en preamble-lengte. Voor dit overzicht houden we ons aan de voorgestelde standaardwaarden.
     
    Het gebruik van een terminalemulator maakt dit proces eenvoudig. Radiocontrolli biedt ook een klein hulpprogramma met de meest gebruikte AT-commando's vooraf ingevoerd, waardoor het proces nog naadlozer verloopt:
     
    hulpprogramma
    Een klein hulpprogramma van Radiocontrolli om de configuratie te vereenvoudigen.
    We moeten deze procedure twee keer uitvoeren: één keer voor de zender en één keer voor de ontvanger.
     
    De modules starten altijd op in "TX" modus. Ik heb naar eigen inzicht besloten dat COM3 de zender wordt en COM4 de ontvanger. Het is noodzakelijk om het "AT+RX" commando naar COM4 te sturen voordat we de transmissie kunnen testen. Vervolgens kunnen we met behulp van de terminal emulator (in dit geval RealTerm) ons eerste draadloze bericht versturen:
     
    Het is gelukt!
    Het is gelukt!

    En inderdaad, onze "hello" wordt draadloos verzonden tussen de twee USB seriële poorten. Hoewel dit op zich voldoende is, is het niet indrukwekkend, aangezien er slechts een afstand van 15 centimeter was tussen de twee antennes. Laten we nu het zendbereik uittesten met meer realistische afstanden tussen de TX- en RX-eenheden!

    Testen van het bereik

    Voor het testen van het bereik blijft een van de modules (die als zender fungeert) aangesloten op een pc. Met behulp van een Python-script worden de gegevens continu verzonden met een vertraging van 1 seconde tussen elke afzonderlijke dataverzending. Deze vertraging is essentieel omdat continue transmissie in de meeste landen strikt verboden is. In Europa is de maximaal toegestane duty cycle (zendtijd gedeeld door totale tijd) voor 868 MHz 1%. Het is van cruciaal belang om de lokale regelgeving op uw specifieke locatie te controleren.
     
    Omwille van de eenvoud en om aan te sluiten bij de eigenschappen van LoRa, ontworpen voor het verzenden van kleine hoeveelheden gegevens, hebben we gekozen voor het verzenden van een enkel ASCII-teken in een afwisselend patroon: 0, 1, 0, 1...
     
    De ontvangermodule wordt vervolgens aangesloten op een USB-poort van een laptop. Met behulp van een terminalemulator openen we de overeenkomstige seriële poort en observeren we de ontvangen tekens: 0, 1, 0, 1...
     
    Vervolgens nemen we de laptop mee de straat op en bewegen we geleidelijk weg van de zender totdat de datastroom stopt. Dit geeft het punt aan waarop de verbinding wordt verbroken.
     
    Met de standaardinstellingen en de antenne geleverd door Radiocontrolli, waren we in staat om een bruikbaar bereik van meer dan 800 meter te bereiken! Dit werd gedaan in een stedelijke omgeving, met de zender in een betonnen gebouw. In een meer landelijke omgeving met een onbelemmerde zichtlijn (LOS) tussen de zender en de ontvanger zou een bereik van enkele kilometers mogelijk moeten zijn. Voor ervaren gebruikers is er de optie om de LoRa RF-parameters fijn af te stellen en het gebruik van een grotere antenne met een hogere versterking kan het bereik verder vergroten.

    Een draadloze sensor bouwen met de RC-RICK-868

    Een van mijn vrienden heeft een wijnkelder onder zijn huis. Aangezien hij een fanatieke nerd is, wilde hij de temperatuur en luchtvochtigheid in de kelder over langere perioden, van dagen tot maanden, in de gaten houden. Het opzetten van een betrouwbare draadloze verbinding tussen de kelder en het huis was echter een grote uitdaging. Dit is een perfecte gelegenheid om de LoRa-technologie uit te proberen, die bekend staat om zijn immuniteit tegen interferentie en sterke demping.
     
    Om een realistischer scenario te simuleren, sloten we de zendermodule aan op een laptop in de wijnkelder onder het huis. Ondertussen werd de RX-module aangesloten op een andere laptop die we door het huis verplaatsten.
     
    In normale gevallen zouden gebruikers van zo'n systeem meer dan één karakter willen uitzenden. Om dit na te bootsen, pasten we het Python-script aan de zenderzijde aan om gesimuleerde temperatuur- en luchtvochtigheidswaarden te verzenden: +13,5°C en 65,0% RV.
     
    De RX module kan geconfigureerd worden om de ontvangen signaalsterkte na elk pakket te tonen met behulp van het AT+ACKRSSI=1 commando. Deze functie kan bijzonder nuttig zijn voor het controleren van de antenneprestaties of het fijn afstellen van LoRa RF-parameters met de juiste commando's.
     
    Opnieuw leverden de standaardinstellingen goede resultaten op. We slaagden er niet in om een plek in huis te vinden waar de RX-module het bericht dat door de TX-module werd verzonden niet kon ontvangen. In het meest uitdagende geval bedroeg de geregistreerde Received Signal Strength Indicator (RSSI) -71 dBm, waardoor de RX-module het signaal zonder problemen kon decoderen. Volgens het datasheet is de maximale gevoeligheid van de ontvanger -140 dBm.
     
    transmissie en signaalsterkte controleren
    De transmissie en signaalsterkte controleren.
    Met de RC-RICK-868, een Arduino Pro Mini, een Li-ion-cel van het 18650-type, de populaire DHT22/AM2302 temperatuur-/luchtvochtigheidssensor en een compacte behuizing wordt het maken van een aangepaste draadloze IoT-sensor een eenvoudig proces. Door elke 10 minuten gegevens te verzenden en energiebesparende modi te implementeren, zou de batterij enkele jaren mee moeten gaan.
     
    Onderdelen
    Onderdelen die nodig zijn voor de bouw.
     
    Het eindresultaat: onze draadloze temperatuur- en luchtvochtigheidssensor.
    Het eindresultaat: onze draadloze temperatuur- en luchtvochtigheidssensor.

    Op het moment van schrijven werkt mijn vriend aan de Arduino-code. Hij heeft veel plezier met het nauwkeurig afstellen van zijn code om gegevens van de AM2302-sensor te lezen en het gebruik van low-power modi in zowel de Arduino als de RC-RICK-868 te optimaliseren. Ik weet zeker dat hij zal slagen, nu we de radioverbinding hebben getest!

    Toepassingen van de RC-RICK-868

    In het vorige voorbeeld maakten we een verbinding tussen een sensor "in het veld" en een basisstation om meetwaarden van de sensor over te dragen. Een andere mogelijke toepassing is het bouwen van een afstandsbediening. De afstand tussen deze twee knooppunten kan variëren van enkele meters tot enkele kilometers.
     
    De RC-RICK-868 heeft ook de mogelijkheid om de radiotransmissie te versleutelen met AES. Hoewel versleuteling niet nodig was voor onze tests, kan dit een geweldige functie zijn voor sommige toepassingen.

    Toekomstige ontwikkelingen en andere toepassingen

    De RC-RICK-868 modules, voorgeprogrammeerd door Radiocontrolli, zijn gebaseerd op een andere module van dezelfde fabrikant: de RC-WLE5-868. In tegenstelling tot de RC-RICK-868 vereist de RC-WLE5-868 programmering op maat. Hij kan bijvoorbeeld worden gebruikt om een LoRaWAN-toepassing te maken dat verbonden is met The Things Network (TTN). Radiocontrolli informeerde ons over hun actuele activiteiten om softwarevoorbeelden te ontwikkelen die toegankelijk zullen zijn op hun website.
     
    Daarnaast komen ze met 433MHz versies (RC-WLE5-433 en RC-RICK-433). Dit geeft de gebruiker meer mogelijkheden, afhankelijk van welke ISM-banden beschikbaar zijn in verschillende regio's.
     
    Het is belangrijk op te merken dat hoewel deze modules de juiste hardware aan boord hebben om te worden geconfigureerd als LoRaWAN-apparaten, ze niet zijn ontworpen om te worden gebruikt als LoRaWAN-gateways..

    Conclusie

    Over het geheel genomen is deze LoRa evaluatieset een aantrekkelijke aanvulling op je verzameling tools. De opvallendste eigenschap is dat de twee modules zijn voorgeprogrammeerd voor naadloze seriële point-to-point communicatie, wat het ontwerpproces aanzienlijk stroomlijnt. Hoewel de twee USB-dongles en antennes € 78 + BTW kosten, is het misschien niet de meest budgetvriendelijke LoRa-kit die verkrijgbaar is. Maar het gemak van alle essentiële componenten in één pakket is zeker waardevol.

    De RC-RICK-868 modules kunnen ook afzonderlijk worden gekocht, voor ongeveer € 16 + BTW per stuk. Afzonderlijk kopen en je eigen USB-naar-serieel converters en antennes aanschaffen kan een voordeliger alternatief zijn.


    Vertaling: Hans Adams

    Tags


    Login

    Wachtwoord vergeten?

    Heb je nog geen account?
    Maak gratis een account aan en geniet van vele voordelen.