Puesta en Servicio

Para que la introducción a la tecnología de radio LoRa sea lo más fácil posible, casi todo en nuestra solución está listo para su uso. Todas las tarjetas son probadas por nosotros antes de la entrega y cargadas con un programa de prueba del software RadioShuttle. Son sólo unos pocos pasos para las primeras pruebas propias de alcance de radio.

Le aconsejamos que lea el capítulo anterior La Tarjeta ESP32 ECO Power y su Tecnología. Allí encontrará explicaciones de los componentes individuales de la tarjeta, que se discutirán a continuación.

Instalar soporte para el IDE de Arduino y ESP32

Para un funcionamiento correcto, el IDE de Arduino debe estar instalado y el soporte de ESP32 también debe estar disponible:

1. Instalar el IDE de Arduino

2. Instalar la extensión “Arduino Core” para ESP32

A partir de la versión 1.6.4, Arduino permite la instalación de paquetes de plataformas de terceros disponibles para Windows, macOS y Linux.

  • Inicie Arduino y abra la ventana “Preferencias”
  • Introduzca https://dl.espressif.com/dl/package_esp32_index.json en “Gestor de URLs Adicionales de Tarjetas” (véase ilustración). Puede agregar múltiples URLs, separándolas con comas
  • Abra “Gestor de tarjetas” desde el menú “Herramientas > Placa” e instale la plataforma “esp32” (véase ilustración)

Existen diferentes variantes de tarjeta para el ESP32. Para programar la tarjeta ECO Power, se debe seleccionar la entrada “ESP32 Dev Module” en el menú “Herramientas > Placa”:

  • El puerto serie “/dev/cu.SLAB_USBtoUART” (Mac) o “COM3” (Windows) debe seleccionarse en el menú “Herramientas > Puerto”. En la ventana “Monitor Serie” seleccione la velocidad de transmisión “115200”

Nota:
Si el puerto serie no está disponible en su plataforma, primero debe descargar el controlador requerido. Usted necesita el controlador “CP210x” proporcionado por Silicon Labs, Inc. Se puede descargar aquí.

Configurar la tarjeta ECO Power

El adaptador de programación USB con interfaz serie, que es necesario para el monitor serie de Arduino y para la programación, debe estar conectado a la derecha de la tarjeta. Ya que la interfaz serie de esta tarjeta no puede activar ni el modo de reinicio ni el modo de programación, esto se debe hacer de la siguiente manera:

  • Preparación para la programación
    Abra la ventana “Monitor Serie” en el IDE de Arduino. A continuación, la tarjeta pasa al modo de programación manteniendo pulsado el pulsador “Usuario” y pulsando brevemente el pulsador “Reiniciar”. Esto se confirma en la ventana “Monitor Serie” con la línea de waiting for download. A partir de ahora la función «Subir» puede ser seleccionada en el IDE de Arduino, que carga el software en la tarjeta
  • Terminación después de la programación
    Una vez finalizada la programación en el IDE de Arduino, aparece el mensaje Leaving… / Hard resetting via RTS pin…. Como no hay una línea de reiniciar en el adaptador de programación, el pulsador “Reiniciar” debe pulsarse brevemente para que la tarjeta empiece con el croquis cargado

Prueba de funcionamiento con el programa de muestra “Blinky”

Para comprobar si los pasos dados hasta ahora han tenido éxito, se puede utilizar el programa de muestra “Blinky” para la comprobación del funcionamiento:

  • En el IDE de Arduino selecciona “Archivo > Ejemplos > Arduino-mbed-APIs” y elige “Blinky” de la lista
  • Luego seleccione “Programa > Subir” desde el menú IDE de Arduino
  • Una vez finalizado el proceso de compilación del programa (Leaving… / Hard resetting via RTS pin…) pulse el pulsador “Reiniciar”
  • Si todo está correcto, el led 2 (verde) debe parpadear continuamente

Soldar en los cabezales de pines

Las ranuras de expansión de las tarjetas ECO Power suministradas no están soldados. Si es necesario, hágalo por su mismo. El sensor de temperatura tampoco está soldado para poder decidir de forma flexible cómo y dónde se utiliza el sensor. Para la primera operación no es necesario soldar en las regletas de pines.

Soldar en la antena

Para darle la libertad de elegir la tecnología de antena, no hay ninguna antena de alambre soldada en la tarjeta. Para poner en servicio el módulo de radio, se debe conectar una antena a la tarjeta ECO Power, ya que el funcionamiento de la radio sin antena puede destruir la etapa de salida del módulo LoRa RFM95.

Una simple antena λ/4 con buenas características de funcionamiento puede consistir en un alambre simple. Con una frecuencia de 868,1 MHz, el resultado es una longitud de onda de 0,3453 metros para el uso europeo. Por lo tanto, nuestra antena λ/4 debe tener una longitud de 0,086325 m = 86 mm. Un factor de acortamiento resulta en 82 mm. Si se utiliza la frecuencia de radio de 915 MHz permitida en los EE.UU., el alambre debe acortarse a 78 mm.

La antena de alambre suministrada debe soldarse en el orificio de soldadura suministrado (etiquetado “ANT”) en la parte posterior a la derecha de la tarjeta. Desde un punto de vista de alta frecuencia, se debe tener cuidado de crear una unión soldada limpia y delgada. El alambre no debe sobresalir del fondo del orificio de soldadura. Sólo después de la soldadura se acorta la antena para el rango de frecuencia deseado. Si no quiere establecer ningún récord mundial, no tiene que prestar atención a ½ mm …

Ilustr. 1: Sintonización de la antena de alambre en la tarjeta ECO Power con ESP32

Fuente de alimentación

El concepto general de alimentación ya se ha explicado en la sección técnica. En este capítulo mostramos la selección de los diferentes tipos de alimentación.

Adaptador de programación con conexión USB

Illustr. 2: Cable micro USB conectado al adaptador de programación

Nota:
Conecte una fuente de alimentación externa bien a través del puerto USB del adaptador de programación o a través del puerto USB en la parte superior derecha – ¡nunca las dos cosas al mismo tiempo!

Después de conectar el adaptador de programación a la tarjeta ECO Power a través de una tira de una fila (6x pin, placa a la derecha) y conectarlo al ordenador mediante un cable micro USB, el led rojo marcado “+5V” en el adaptador de programación debe encenderse de forma permanente. Esto indica que el voltaje de entrada USB de 5 voltios está disponible a través de USB.

Si está insertada una pila y no se conecta ninguna fuente de alimentación USB, la tarjeta funciona con batería. En cuanto se conecta el adaptador de programación y el enchufe USB a un ordenador o a un banco de alimentación, la tarjeta se ejecuta automáticamente a través de la fuente de alimentación USB. Para la programación, el adaptador de programación debe estar conectado; en este caso, el conector de alimentación USB superior adicional no debe estar conectado, ya que la tarjeta ya está alimentada a través del adaptador de programación.

Alimentación externa “VDD” mediante batería externa

Illustr. 3: Conector de batería (2,5 … 3,6 V)

En el centro de la tarjeta, en el borde inferior, hay un conector de batería alternativo de 2 patillas que debe alimentar de 2,5 a 3,6 voltios, por ejemplo, desde un compartimento de batería separado. Cuando se usa este conector, no se debe insertar ninguna batería en el compartimiento debajo de la tarjeta. Por lo tanto, utilice el compartimento de la batería en el inverso de la tarjeta o la fuente de alimentación externa de la batería.

Alimentación externa a través del adaptador de corriente

Illustr. 4: Alimentación externa a través del adaptador de corriente en el conector micro USB

Nota:
Conecte una fuente de alimentación externa bien a través del puerto USB del adaptador de programación o a través del puerto USB en la parte superior derecha – ¡nunca las dos cosas al mismo tiempo!

Operación simple con un cargador USB, un ordenador o un banco de alimentación es posible a través del zócalo micro USB “USB Power” situada en la parte superior derecha. Tenga en cuenta que en este caso el adaptador de programación no debe estar enchufado. La entrada micro USB no ahorra energía, ya que un regulador LDO reduce la tensión a 3,3 voltios. Sin embargo, esto es irrelevante para una fuente de alimentación enchufable o un ordenador.

Fuente de alimentación externa (5 … 9 voltios)

Illustr. 5: Fuente de alimentación externa

Los pines superiores “VUSB” y “VUSB-GND” se encuentran en el lado derecho de las vías del conductor para el adaptador de programación. Aquí se puede aplicar una tensión externa (5-9 voltios). Si la fuente de alimentación está conectada a través de estos pinos, no se debe utilizar el zócalo micro USB superior. Tenga en cuenta que esta entrada no ahorra energía, ya que un regulador LDO reduce la tensión a 3,3 voltios.

Por regla general, la tensión de entrada no debe superar los 9 voltios. Voltajes más altos pueden llevar a un calentamiento inaceptable del regulador de voltaje y por lo tanto a una pérdida total de toda la tarjeta ECO Power.

Modo batería

El portapilas en la parte posterior de la tarjeta puede alojar una batería CR123 o una batería LiFePo4. Dado que el ESP32 y el módulo RFM95 funcionan de forma estable entre 2,5 y 3,6 voltios, sólo se pueden utilizar baterías de litio o LiFePo4.

Illustr. 6: Portapilas (batería CR123 o LiFePo4)

Funcionamiento con pilas AA/AAA

Para el funcionamiento con pilas no se pueden utilizar pilas alcalinas de 2x 1,5 voltios, ya que la tensión mínima de 2,5 voltios no se alcanza después de un corto periodo de tiempo o bajo carga. Las baterías de níquel-metal hidruro (Ni-MH) de 1,2 voltios tampoco son adecuadas (2x 1,2 V = 2,4 V). Además, debe tenerse en cuenta que el funcionamiento con WiFi o LoRa requiere más energía de la que pueden suministrar las pilas convencionales. El uso de tres pilas de Ni-MH (AA/AAA) tampoco funciona, ya que se supera la tensión máxima de 3,6 voltios.

Por lo tanto, deben utilizarse baterías de litio o baterías LiFePO4 para un funcionamiento correcto, ya que una batería de litio (3 V o 2x 1,5 V) mantiene la tensión entre 2,7 y 3 V. Para las baterías de litio, más del 90% de la capacidad se suministra a más de 2,7 V. También es posible el funcionamiento con una batería LiFePO4, ya que ésta mantiene la tensión de funcionamiento en aprox. 3 V y no cae por debajo de la tensión mínima de 2,5 V.

El cambio entre el funcionamiento con pilas y la fuente de alimentación USB es automático. La fuente de alimentación USB tiene prioridad y apaga automáticamente la batería. Cuando se trabaja con una fuente de alimentación estacionaria, esto también tiene la ventaja de que la batería se hace cargo automáticamente de la fuente de alimentación en caso de que se produzca un corte de suministro eléctrico.

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