In het Internet of Things zijn er verschillende manieren van communicatie die min of meer geschikt zijn voor de werking van de batterij. Het volgende diagram toont verschillende manieren waarop een IoT-apparaat kan worden aangesloten op een dashboard.
Laten we beginnen met een apparaat dat rechtstreeks communiceert via MQTT. We hebben hier twee opties voor.
In het eenvoudigste geval is het apparaat verbonden met een server op het lokale netwerk (rode lijn). Op deze server kunnen de gemeten waarden worden verwerkt en kunnen acties in het apparaat worden geactiveerd.
- Voordeel:Hoge gegevensbeveiliging, flexibel aanpasbaar, zeer betaalbaar
- Nadeel: Eigen server vereist, laag bereik, relatief hoog stroomverbruik
We kunnen het apparaat ook verbinden met een IoT-server in de cloud via een Wi-Fi-router en het internet (zoals in deel 1 van deze blogserie). Op de IoT-server kunnen de statistieken vervolgens worden verwerkt en kunnen acties worden geactiveerd.
- Voordeel: Geen lokale server nodig, zeer betaalbaar
- Nadeel: Verminderde gegevensbeveiliging (internet), laag bereik, relatief hoog energieverbruik
De tweede variant is een apparaat dat LoRa (Long Range) transmissie ondersteunt. Deze radiotransmissie wordt gekenmerkt door lange afstand en een laag energieverbruik.
De eenvoudigste manier is om het apparaat aan te sluiten op TheThingsNetwork (TTN) een wereldwijd netwerk voor IoT. Er moet echter een gateway beschikbaar zijn binnen een straal van 5 km. Als dit niet het geval is, u zelf een gateway bedienen. Aangezien dergelijke gateways zijn niet helemaal goedkoop (>100 €) Ik heb geprobeerd om een eenvoudige 1-kanaals gateway te bouwen met ESP32 + LoRa. Hoewel er overeenkomstige Online_Projekte zijn, waren mijn pogingen slechts gedeeltelijk succesvol. Bij het gebruik van de TTN worden de gegevens via LoRa naar de gateway gestuurd, die de gegevens vervolgens via MQTT naar de TTN stuurt. Cayenne kan via een andere gateway op de TTN worden aangesloten en de gegevens op het dashboard weergeven. In mijn experimenten was ik echter soms in staat om verbinding te maken van het apparaat naar mijn gateway en op de TTN. De LoRa-verbinding met het door TTN gebruikte protocol was echter niet stabiel. Ik was verbonden met Cayenne door de TTN, maar niet van mijn LoRa apparaat.
- Voordeel: Lange afstand, laag energieverbruik, kan overal worden gebruikt met TTN dekking
- Nadeel: Complex LoRa transmissieprotocol (multi-channel), nog steeds slechte netwerkdekking, fair use maakt het mogelijk slechts 1 seconde per uur om gegevens over te dragen, LoRa-apparaten zijn relatief duur.
Aangezien ik niet succesvol was met de TTN Gateway, ontwikkelde ik een eenvoudige gateway die gegevens ontvangt via een vast LoRa-kanaal en deze asynchroon doorgeeft aan de MQTT-server (Cayenne). Omgekeerd worden acties ontvangen van de MQTT-server en asynchroon via LoRa naar het overeenkomstige apparaat verzonden. Deze gateway zal worden gekenmerkt in het volgende deel van deze blog serie.
- Voordeel: Lang bereik, laag stroomverbruik, directe verbinding met mqTT-server
- Nadeel: Propitarian gateway werkt niet met commerciële LoRa-apparaten, beperkt aantal parallelle apparaten, LoRa-modules zijn relatief duur.
De derde variant is een apparaat dat ESP-Now gebruikt voor transmissie. Dit protocol is ook energiebesparend, omdat de gegevens rechtstreeks naar de gateway worden verzonden via het MAC-adres met behulp van het MAC-adres, waardoor de tijdrovende verbinding wordt geëlimineerd en de WLAN-zender dus slechts enkele microseconden per gegevenspakket actief is. Dit protocol vereist geen LoRa-module, maar kan direct worden gebruikt met elke ESPxxx-controller, wat zeer goedkope apparaten haalbaar maakt. De uitbreiding van de LoRa-gateway om ESP-Now te ondersteunen wordt gepresenteerd in een latere post in deze blogserie.
- Voordeel: laag energieverbruik, lage prijs
- Nadeel: bereik (Wi-Fi), niet compatibel met commerciële systemen.
In het volgende artikel introduceren we een gateway op basis van de ESP32 met LoRa en OLED display.
