Dispositivos LoRa

Neste post irei apresentar os recursos que utilizo para configurar os módulos LoRa, separando eles por perfil.

Em testes, vou utilizar breakouts do tipo RAK4270, RAK3272 e RAK11300. Para exemplares brasileiros, escolhi a placa EB0 da fabricante Smart Modular. Não investi em baterias e consumo de energia. Os novos dispositivos são alimentados pela porta USB do computador ou adaptadores elétricos. Lembrando que estou apenas testando equipamentos e criando dashboards.

Tanto os módulos da Smart Modular quanto da RAKWireless, assumem formas parecidas de configuração e o primeiro guia utiliza comando AT. Até aqui tudo bem, o problema aparece quando precisamos adicionar alguma lógica de programação para que os dados dos sensores pudessem ser tratados. Dessa maneira acoplamos um microcontrolador externo responsável por resolver a lógica e enviar o resultado para o módulo LoRa.

Outra opção seria programar o módulo LoRa pela porta JTAG, assim conseguimos alterar o código interno do módulo sem precisar de uma MCU externa. Neste primeiro momento, o guia por comandos ATs mais um Raspberry PICO, atenderia pela facilidade de implementação.

Em toda construção do sistema, planejei trabalhar com perfis de dispositivos, pois dessa maneira é possível configurar templates e também o modelo de envio, isto é, quantas vezes ele transmite por minutos ou se transmite por eventos, somente quando o sensor muda de estado.

Ao final foi configurado 3 templates fundamentais de dispositivos o qual pode ser expandido para uma infinidade de possibilidades. Chamo atenção para perfis que demandam de comunicação crítica, estes normalmente no nível do solo ou abaixo do solo, fator negativo para a qualidade do sinal LoRa.

Para sensores tipo qualidade do ambiente, onde demanda de acompanhamento contínuo, é configurado para enviar de 30 em 30 minutos (ou algum intervalo configurado), sem o comprometimento da perda de pacote, apesar de poder utilizar. Em tela, é resumido valores calculados do tipo média, valores máximos, valores mínimos, etc.

Outro perfil de dispositivo é quando envia sobre eventos. Este não tem a necessidade de enviar continuamente, mas sim quando o sensor muda de estado.

A comunicação deve ser mais confiável posto que se ocorrer perda de pacote, a informação não será registrada. Dessa maneira, é configurado pra confirmar o recebimento do pacote, se passar o tempo pré determinado sem a confirmação de recebimento (ack), o dispositivo pode reenviar os dados novamente até que receba sua confirmação ou registra um pacote perdido.

O perfil configurado como atuador Class C, acendendo um led no dispositivo LoRa, segue o conceito de reconhecimento do ACK através de sua confirmação. Mas além disso, também é previsto que o retorno seja confiável o bastante para registrar em tela a mudança de estado do led. Ficaria estranho enviar comando para aceder o led porém não confirmar se o led foi acendido.

O perfil de rastreadores é considerado complexo, digo detalhado. Ainda não finalizei sua aplicação, porém o que foi feito, pode aplicar em um sistema de motoboy. Separei cada rota, saída do modoboy, como uma nova rota, calculando sua distância e duração. O resultado pode ser visto no App demo.

O primeiro bug que encontrei foi com o sensor de umidade do solo. Quando o sensor chega no limite de passar de úmido para seco, ele envia várias vezes a informação até firmar em seco. Essa quantidade de envios chegou aproximadamente a 150 pacotes, apenas para identificar solo seco. Assim foi necessário elaborar uma lógica e enviar somente quando necessário.

Outra aplicação que montei foi o device botton, esse chamei de estresômetro. Toda vez que fico estresado, aperto o botão e consigo ver em tela a frequência de stress sobre um período de tempo. Também consigo montar um alerta visual, toda vez que alguém fizer o cadastro no sistema WEB desse blog, irá acender uma luz em meu dispositivo sinalizando um novo cadastro. Algo parecido pode ser visto, no vídeo que gravei, testando a classe C para dispositivos LoRa.

Tudo funcionou perfeitamente, realmente a tecnologia LoRaWAN não é tão complexa assim e por isso, podemos considerar uma ótima opção para a democratização da IoT. Suas funcionalidades são LPWAN e acreditasse que com a chegada da tecnologia 5G, novos recursos vão aparecer e LoRaWAN irá continuar no mercado devido ao modelo de negócio que LoRa Alliance vem se dedicando, o qual deixo aqui meus agradecimentos e minhas contribuições.

Para que consiga finalizar o entendimento desse blog, recomendo visitar o aplicativo demo. Aproveite o conteúdo desse blog e mate sua curiosidade em visualizar o encontro da inspiração. O Próximo passo será prototipar um dispositivo TOP para minha coleção. Até lá