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Los pequeños satélites que en la actualidad usan tecnología LoRa han logrado que personas con pocos conocimientos técnicos y con un bajo presupuesto puedan recibir sus señales, algo que era imposible hace algunos años. Gracias a la iniciativa TinyGS se ha construido una red abierta de estaciones terrenas distribuidas por todo el mundo y que pueden ser construidas fácilmente para ampliar dicha cobertura. El proyecto aquí presentado es una implementación razonablemente robusta, a prueba de polvo y agua, basada en componentes comerciales listos para usar.
Ideal para montajes en exteriores.
Estación Terrena lista para ser ubicada en exteriores
Componente clave: Heltec WiFi LoRa kit 32 v2 433mhz
¿Por qué?
La idea de usar LoRa para comunicación satelital fue evidente para muchas personas por estas razones:
Uso de bandas sin licencia (ISM)
Módulos listos para usar, fáciles de conseguir y a relativamente bajo costo.
Comunicación a muy larga distancia, con bajo consumo de potencia.
Se pueden establecer enlaces con un nivel de señal tan bajo como -120dBm.
Este último punto es de vital importancia, pues permite usar una gran cantidad de antenas comerciales, incluso de construcción casera, que aunque no muy eficientes, pueden cumplir la función de recibir dichas señales. Esto había sido uno de los grandes talones de aquiles en las comunicaciones satelitales hasta entonces.
¿De qué trata este proyecto?
Este proyecto es un Gateway o Pasarela entre internet (WiFI) y LoRa@433Mhz, usando la mayor cantidad posible de elementos comerciales.
¿Por qué?
La idea de usar LoRa para comunicación satelital fue evidente para muchas personas por estas razones:
Uso de bandas sin licencia (ISM)
Módulos listos para usar, fáciles de conseguir y a relativamente bajo costo.
Comunicación a muy larga distancia, con bajo consumo de potencia.
Se pueden establecer enlaces con un nivel de señal tan bajo como -120dBm.
Este último punto es de vital importancia, pues permite usar una gran cantidad de antenas comerciales, incluso de construcción casera, que aunque no muy eficientes, pueden cumplir la función de recibir dichas señales. Esto había sido uno de los grandes talones de aquiles en las comunicaciones satelitales hasta entonces.
¿De qué trata este proyecto?
Este proyecto es un Gateway o Pasarela entre internet (WiFI) y LoRa@433Mhz, usando la mayor cantidad posible de elementos comerciales.
Lista de materiales
Kit LoRa Heltec WiFi 32 V2 433mhz compralo aqui WiFi-LoRa-32-V2-433-470-510.pdf
Brida RP-SMA compralo aqui Catalog_SMA.pdf
Gabinete 100x68x50mm compralo aqui SONOFF-IP66-waterproof-case.pdf
Tornillo Phillips M2.5 avellanado compralo aqui M2-5_COUNTERSUNK_SCREW.pdf
Tornillo con punta tipo B M 2.6 compralo aqui M2.6x5-6-8-12mm.pdf
Terminal de tornillo para PCB compralo aqui KF350.pdf
Conector tipo header hembra 2.54 mm compralo aqui FHA3-S1XX.pdf
Cable calibre 30 AWG tipo UL1423 compralo aqui UL1423.pdf
Inyector Poe 48V 0.5A compralo aqui PoE-injector-48V-05A.pdf
Modulo PoE Splitter D1398 5V 2A. compralo aqui WC-PD13C050I.pdf
Adaptador SMA hembra a Macho compralo aqui SMA-Female-To-RP-SMA-Male-adapter.pdf
Tarjeta prototipo para caja de 100x68mm Hand-drill-set-mini.pdf
Firmware para Estación Terrena TingyGS descargalo aqui
Ensamblaje:
Este artículo no pretende ser una guía de ensamblaje paso a paso, sino que tratará de explicar de forma general las acciones a realizar. Dependiendo de los materiales obtenidos algunas instrucciones y el orden de ejecución de ellas podrían cambiar un poco!
Perforaciones para el conector de antena:
Realizar 4 perforaciones con una broca de diámetro ligeramente superior a 2.5 mm por donde pasarán los tornillos de fijación.
Realizar otra perforación en la mitad por donde pasará el cable del conector de antena con una broca de aproximadamente 4mm de diámetro. La plantilla para la perforación de dichos agujeros puede hallarse aquí.
Soldar conectores y cables a la tarjeta de circuito impreso:
Existen dos posibilidades para alimentar la estación, mediante una fuente simple de 5V y mediante un adaptador PoE. La opción que usa fuente de 5v es la que menos hardware requiere, pero está limitada a un cable de unos cuantos metros, en cambio la versión con PoE, requiere una fuente PoE y un splitter PoE dentro de la caja, pero pueden usarse cables de hasta 100 metros de longitud!.
Diagrama simplificado de las conexiones electricas
Soldar conectores header para el módulo LoRa. Esto no es 100% necesario, pues el módulo podría soldarse directamente a la tarjeta de circuito impreso, sin embargo, usar los headers permite que el módulo pueda ser retirado en cualquier momento.
Soldar conectores header para el módulo splitter PoE (¡en caso que se use uno!).
Soldar terminales de tornillo a la PCB para permitir una conexión/desconexión del cable eléctrico de forma fácil.
Realizar las conexiones eléctricas por debajo de la tarjeta, en lo posible usando cable con recubrimiento PVDF, entre las terminales de tornillo y los pines de poder del módulo PoE y el módulo LoRa.
Fijar conector de antena, tarjeta de circuito impreso y cables de poder.
Fijar el conector de antena mediante las 4 tuercas de seguridad.
Introducir los cables de alimentación por dentro de los conectores pasacables y dejar un poco flojas las tuercas plásticas de ajuste.
Introducir la tarjeta de circuito impreso, ajustarla a la caja mediante tornillos autorroscantes.
Conectar los cables de alimentación a las borne tornillo, el cable de la antena al módulo LoRa y ajustar los conectores pasacables. Es probable que se tenga que experimentar un poco con los pasos anteriormente mencionados para buscar la forma más cómoda de ensamblar.
Todos los componentes fijos dentro de la caja
Descargar el firmware.
Una vez verificada la correcta conexión eléctrica al módulo LoRa, (generalmente estos módulos vienen con un firmware de prueba y deberían mostrar algún tipo de logo/imagen/datos en la pantalla LCD al enchufar la alimentación), conectar el módulo LoRa mediante un cable Micro USB a un computador personal y seguir las instrucciones que se encuentran en la Wiki de TinyGS.
¡Firmware de TinyGS instalado!
Ubicación de la antena.
La antena deberá ubicarse donde tenga una mayor vista del cielo (en el techo o mediante un poste muy largo) y en lo posible alejada de paredes y de estructuras metálicas. Dependiendo de nuestra vivienda esto podría no ser posible, así que se deberá hacer varias pruebas en ventanas para ver cual nos da mejor resultado.
Si se quiere poner la caja a la intemperie, se deberá sellar el segundo agujero de la caja con un trozo de caucho, igualmente se deberá usar cinta de caucho autofundente para cubrir las partes metálicas de la antena y usar un poco de silicona neutra en los tornillos. Evitar usar silicona ácida (la que tiene un olor a vinagre) pues esta tiende a oxidar los tornillos y partes metálicas.
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