ویژگی‌ها و مشخصات فنی اصلی ماژول فرستنده و گیرنده LORA-RA02:

• تراشه مرکزی: Semtech SX1278
• محدوده فرکانسی کاری: 137 تا 525 مگاهرتز (محدوده باند UHF پایین؛ فرکانس کاری استاندارد ماژول Ra-02 برابر 433 مگاهرتز است)
• حداکثر توان خروجی رادیویی (RF Output Power): تا +20 dBm (معادل 100 mW) خروجی ثابت روی پایه PA_BOOST
• حساسیت گیرنده (Sensitivity): تا -148 dBm
• بودجه لینک (Link Budget): حداکثر 168 dB
• مدولاسیون‌های مورد پشتیبانی: LoRa، FSK، GFSK، MSK، GMSK و OOK
• نرخ انتقال داده (Bit Rate):
  • در حالت مدولاسیون LoRa: از 0.018 تا 37.5 kbps
  • در حالت مدولاسیون FSK: تا 300 kbps
• فاکتور گسترش (Spreading Factor – SF): قابل تنظیم از 6 تا 12
• پهنای باند مدولاسیون (Bandwidth – BW): قابل تنظیم از 7.8 kHz تا 500 kHz
• نرخ کدگذاری خطاسنجی (Coding Rate – CR): مقادیر 4/5، 4/6، 4/7 و 4/8
• رابط ارتباطی: پروتکل SPI (فرکانس کلاک تا 10 MHz)
• مقاومت بالا در برابر تداخل: قابلیت رد سیگنال هم‌کانال (Co-channel rejection) تا 20 dB
• بافر داده (FIFO Buffer): دارای 256 بایت حافظه FIFO مجزا برای TX و RX با قابلیت خطایابی CRC
• ولتاژ و مصرف جریان:
  • ولتاژ کاری: 1.8 ولت تا 3.7 ولت (ولتاژ نامی 3.3 ولت)
  • جریان حالت خواب (Sleep): 0.2 microampere
  • جریان حالت آماده‌به‌کار (Standby): 1.6 mA
  • جریان حالت دریافت (RX Current): حدود 9.9 mA تا 12 mA
  • جریان حالت ارسال (TX Current): 28 mA در توان +13 dBm و حدود 120 mA در حداکثر توان +20 dBm

کاربردهای اصلی ماژول LORA-RA02

• سیستم‌های کنتورخوانی هوشمند (Automated Meter Reading): قرائت از راه دور کنتورهای آب، برق و گاز.
• اتوماسیون خانگی و ساختمان (Home & Building Automation): کنترل و مانیتورینگ بی‌سیم تجهیزات.
• سیستم‌های امنیتی و هشدار بی‌سیم (Wireless Alarm and Security Systems): سنسورهای اعلام سرقت و حریق در فواصل دور.
• مانیتورینگ و کنترل صنعتی (Industrial Monitoring and Control): انتقال دیتای سنسورها در محیط‌های پر نویز کارخانجات.
• سیستم‌های آبیاری هوشمند برد بلند (Long Range Irrigation Systems): مدیریت و کنترل شیرهای برقی و سنسورهای رطوبت خاک در مزارع کشاورزی بزرگ.
• پروژه‌های اینترنت اشیاء (IoT) و کشاورزی دقیق: ایجاد شبکه رادیویی اختصاصی بدون نیاز به اینترنت و اپراتورهای مخابراتی.

فرمول‌های مهم محاسباتی در مدولاسیون LoRa

۱. نرخ ارسال سیمبل (Symbol Rate):

Rs = BW / 2^SF

۲. مدت زمان ارسال هر سیمبل (Ts):

Ts = 1 / Rs = 2^SF / BW

۳. محاسبه فرکانس حامل RF (FRF):

FRF = FSTEP × Frf(23,0)

که در آن، پله فرکانسی (FSTEP) با کریستال مرجع 32 MHz به صورت زیر محاسبه می‌شود:

FSTEP = FXOSC / 2^19

با قرار دادن مقدار کریستال مرجع:

FSTEP = 32000000 / 524288

بنابراین:

FSTEP ≈ 61.03515625 Hz

۴. مدت زمان ماندگاری سیگنال روی هوا (Time on Air):

مدت زمان کل ارسال بسته از مجموع زمان ارسال بخش Preamble و Payload به دست می‌آید:

Tpacket = Tpreamble + Tpayload

مدت زمان ارسال Preamble نیز از رابطه زیر محاسبه می‌شود:

Tpreamble = (npreamble + 4.25) × Ts

تعداد سیمبل‌های بخش Payload (npayload) از رابطه زیر به دست می‌آید:

npayload = 8 + max(ceil((8PL - 4SF + 28 + 16CRC - 20IH) / (4(SF - 2DE))) × (CR + 4), 0)

پارامترهای فرمول

• PL: تعداد بایت‌های Payload، بین 1 تا 255 بایت
• SF: فاکتور گسترش (Spreading Factor)، معمولاً بین 6 تا 12
• IH: حالت هدر؛ اگر هدر فعال باشد، IH = 0 و اگر از حالت بدون هدر (Implicit Header) استفاده شود، IH = 1
• DE: مربوط به قابلیت Low Data Rate Optimization؛ در صورت فعال بودن، DE = 1 و در غیر این صورت DE = 0
• CR: نرخ کدگذاری؛ مقادیر 1 تا 4 به‌ترتیب مربوط به نرخ‌های کدگذاری 4/5 تا 4/8 هستند
• CRC: وضعیت CRC؛ اگر CRC فعال باشد، CRC = 1 و در غیر این صورت CRC = 0

راه اندازی ماژول لورا

پایه های اصلی ماژول LORA Ra-02:

نکته بسیار مهم در راه اندازی: سطوح ولتاژ منطقی (Logic Level) این ماژول 3.3 ولت است. اگر از آردوینو UNO با سطح منطقی 5 ولت استفاده می‌کنید، حتماً روی خطوط SPI از تقسیم مقاومتی یا مبدل سطح منطقی (Logic Level Converter) استفاده کنید تا به تراشه ماژول lora sx1278 آسیبی وارد نشود. همچنین اتصال آنتن قبل از ارسال داده الزامی است.

سوالات متداول (FAQ)