Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Versorgung LoRa Waveshare SX1268 LoRa HAT


von Günter N. (turtle64)


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Ich experimentiere gerade mit dem Waveshare LoRa HAT

https://www.waveshare.com/wiki/SX1268_433M_LoRa_HAT

Dieses Modul arbeitet bei den Datenleitungen mit 3,3 V und bei der Power 
mit Werten zwischen 3 bis maximal 5.5 V. Je höher diese Spannung, desto 
besser die Sendeleistung.

Bei Versorgung mit 5 V habe ich eine Reichweite von knapp 2 km, das ist 
vollkommen ausreichend für mich.

Die Module funktionieren auch, wenn sie direkt aus einem LiFePO4-Akku 
versorgt werden, also mit 3,2 bis 3,3 V. Allerdings soll dann die 
Reichweite geringer sein. Genau habe ich das noch nicht getestet.

Jetzt möchte ich einen Außensensor mit LiFePO4-Akku bauen. Der muss 
natürlich sehr stromsparend sein. Das LoRa HAT kann man über zwei 
Steuerleitungen schlafen legen.

Der Step-Up-Wandler braucht einige mA Eigenverbrauch, den möchte ich zur 
Schonung des Akkus nur einschalten, wenn er gebraucht wird.

Würde folgendes funktionieren:
- LiFePO4-Akku versorgt LoRa-HAT mit 3,2 V.
- Ein Step-Up-Wandler, der 5 V erzeugt, kann zugeschaltet werden. Wenn 5 
V da sind, bekommt der LoRa-HAT diese Spannung, sonst nur 3,2 V.

Die Versorgungsspannung des HAT steigt also z.B. einmal pro Minute, wenn 
etwas gesendet werden soll. Würde das funktionieren?

Oder sollte man besser das LoRa-HAT nur mit 5 V versorgen und dann den 
Step-Up-Wandler zwischen den Sendephasen ganz ausschalten?

von F. (radarange)


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Du solltest zunächst herausfinden, ob du den Step-Up überhaupt brauchst.
Allerdings Achtung, wahrscheinlich ist hier etwas Nacharbeit notwendig.
Auf deiner Platine wird das E22-400T22S-Modul eingesetzt. Das sendet in 
Standardeinstellung mit 22 dBm, zulässig sind hierzulande allerdings nur 
10 dBm (entspricht auch 10 mW) ERP. Die Sendeleistung muss also 
DRINGEND reduziert werden.
Im Datenblatt des Moduls steht, wie das geht: In Register 0x04 z.B. den 
Wert 0x03 schreiben (siehe Datenblatt S. 17, 
https://www.cdebyte.com/pdf-down.aspx?id=3108), dann hast Du 10 mW 
Sendeleistung.
Ich könnte mir gut vorstellen, dass dann die Versorgung direkt aus dem 
LiFePO4-Akku bei entsprechend zulässiger, legaler Sendeleistung reicht.

von Rainer W. (rawi)


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F. schrieb:
> Das sendet in Standardeinstellung mit 22 dBm, zulässig sind
> hierzulande allerdings nur 10 dBm (entspricht auch 10 mW) ERP.
> Die Sendeleistung muss also DRINGEND reduziert werden.

Woher willst du das nur aus der Kenntnis des Moduls wissen.
Guck dir einmal ganz dringend an, was der Unterschied zwischen 
Sendeleistung und effektiver Strahlungsleistung ist.

von F. (radarange)


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Rainer W. schrieb:
> F. schrieb:
>> Das sendet in Standardeinstellung mit 22 dBm, zulässig sind
>> hierzulande allerdings nur 10 dBm (entspricht auch 10 mW) ERP.
>> Die Sendeleistung muss also DRINGEND reduziert werden.
>
> Woher willst du das nur aus der Kenntnis des Moduls wissen.
> Guck dir einmal ganz dringend an, was der Unterschied zwischen
> Sendeleistung und effektiver Strahlungsleistung ist.

Das Modul sendet per Default mit 22 dBm. Woher ich das weiß? Steht im 
Datenblatt.
Nun sind die kleinen Antennen, die man da anschließt, zwar relativ 
schlecht, so eine wahnsinnige Dämpfung haben die kurzen Kabel aber auch 
nicht und so wenig Antennengewinn ist meist auch nicht drin, dass man 
mit 22 dBm Ausgangsleistung die 10 dBm ERP nicht überschreiten würde. 
Mit 10 dBm Ausgangsleistung würde ich allerdings davon ausgehen, dass 
das mit den verbreiteten Antennen für diese kleinen Module (irgendwo 
zwischen -1 dB (winzige Chipantenne) und 3 dB Gewinn) schon einigermaßen 
passt.

So, und jetzt bist Du dran.

von Rainer W. (rawi)


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Günter N. schrieb:
> Bei Versorgung mit 5 V habe ich eine Reichweite von knapp 2 km

Wenn ein LoRa-Modul mit 22dBm ERP nur auf 2km Reichweite kommt, stimmt 
da etwas gewaltig nicht.

von Vanye R. (vanye_rijan)


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> Jetzt möchte ich einen Außensensor mit LiFePO4-Akku bauen. Der muss
> natürlich sehr stromsparend sein. Das LoRa HAT kann man über zwei
> Steuerleitungen schlafen legen.

Achte bei deinem Sensorgedoens darauf wie schnell der aus seinem 
Sleepmodus aufwacht. Wenn der 5-10ms braucht kann alleine das schon 
deine Batterielaufzeit halbieren.

> Der Step-Up-Wandler braucht einige mA Eigenverbrauch, den möchte ich zur
> Schonung des Akkus nur einschalten, wenn er gebraucht wird.

Schmeiss den Weg und nimm etwas moderneres das nicht aus China kommt.

Eines von vielen denkbaren Beispielen das ich gerade in 10s gefunden 
habe:

https://www.analog.com/en/products/max18000.html

Okay, der hat jetzt WLP, aber bei 6pinnen geht das ja noch. .-)
Es gibt sicher auch was in SOT8 oder SOT23-6

Vanye

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Normalerweise erreichen die LoRa Modem doch bei 3.3V schon die 22dBm. 
Also eigentlich sollte das direkt aus einer Lithium Zelle plus LDO 
gehen, außer die ist komplett leer. Es könnte sein dass ein Regler auf 
dem Modul selbst noch Spannungsabfall produziert.

Aber verbraucht nicht der Raspberry PI sowieso schon mehr als das LoRa 
Modul? Mit einem Mikrocontroller statt dem Raspberry müsste man den 
Verbrauch doch noch dramatisch senken können.

Auf dem SRD "P" Band (869,400 MHz - 869,650 MHz) darf man doch mit 500 
mW e.r.p. bei ≤ 10% duty cycle senden, da wären die 22dBm kein Problem.

von Rahul D. (rahul)


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Niklas G. schrieb:
> Aber verbraucht nicht der Raspberry PI sowieso schon mehr als das LoRa
> Modul? Mit einem Mikrocontroller statt dem Raspberry müsste man den
> Verbrauch doch noch dramatisch senken können.

Dass das LoRa-Modem für das Raspberry Pi vorgesehen ist, heißt doch noch 
lange nicht, dass es auch dafür verwendet wird.
Andererseits gibt es solche Bausteine auch in anderer Bauform (oder in 
einem Gehäuse mit einem STM32 Dualcore als STM32WLEx - sogar als 
NUCLEO-Board zum "Rumspielen").

von Niklas G. (erlkoenig) Benutzerseite


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Rahul D. schrieb:
> oder in
> einem Gehäuse mit einem STM32 Dualcore als STM32WLEx

Ironisch, dass ausgerechnet der STM32WLEx die Single-Core Version ist; 
die Dual-Core Version ist der STM32WL5x. Und wenn schon sind hier 
natürlich nur der STM32WLE5 bzw. STM32WL55 relevant, da nur diese LoRa 
können. Kannst statt "x" also "5" schreiben.

: Bearbeitet durch User
von Rahul D. (rahul)


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Niklas G. schrieb:
> Ironisch, dass ausgerechnet der STM32WLEx die Single-Core Version ist;

Ich hatte die genaue Bezeichnung nicht mehr im Kopf und habe die Seite 
nur überflogen.
Asche auf mein Haupt.
Stört aber nicht, da es von STM Controller mit integriertem LoRa gibt, 
und die Schaltung des OP auch ohne Raspberry Pi funktioniert.

von F. (radarange)


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Es ist relativ klar, dass der Hat ohne Raspberry Pi eingesetzt werden 
soll, dann hätte man nämlich die 5V-Versorgung bereits mit dabei.
Das Ding ist auch nicht mit einem STM32WL zu vergleichen, da das Modul 
auf dem Hat eine UART-Bridge über LoRa realisiert. Sehr bequem für den 
Anwender, aber natürlich im Funktionsumfang sehr eingeschränkt.

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