花 1 小时，开源设计 LoRa 继电器开关

Posted 2021-03-07 rimelink

提示1：锐米所有 LoRa 产品严格遵循国标标准的 LoRaWAN 协议。
提示2：您可以免费复制，修改和商用本项目，请注明锐米原创。
提示3：如果您有其他 LoRa 需求或建议，欢迎联系锐米 [e-mail]

LoRa 继电器开关

LoRa 继电器开关，用于无线远程控制电气设备，通过 App 下发指令能实时控制：电器，灯光，电机，阀门等。
物联网 Arduino LoRa LoRaWAN 继电器开关

组件和材料

LoRa 扩展板 x 1 采购链接

Arduino UNO x 1 采购链接

5V继电器模块 x 1 采购链接

天线 x 1 采购链接

1K欧姆 x 1 采购链接

杜邦线 x 3 采购链接

软件和网络

LoRa网关 采购链接

LoRaServer 下载链接

LoRaApp 下载链接

Arduino IDE 下载链接

项目介绍

一个城市有上 100,000 盏路灯，一栋楼宇有上 10,000 电器，一个工厂有上 1,000 电气设备，大型农场有上 1,000 阀门。。。。远程实时控制这些电气设备，不但可以节能减排，而且降低运营维护成本。

LoRa 继电器开关，使用 App 实时远程控制电气设备。它的实时性好，一般在 2 秒内响应；操作简单，业余人员使用手机即可操作；成本低廉，硬件物料批量生产仅 ￥60

LoRa 继电器开关可以应用在：工厂，楼宇，农场，鱼塘，学校，路灯等场景。

LoRa 继电器开关_应用场景

LoRa 继电器开关_App远程控制

相比传统的产品，LoRa 继电器开关具备的优点为：

• 安装简单便捷，不需要布线
• App远程控制，简单便捷
• 成本低廉，没有流量费用
• 实时控制，响应时间 < 2 秒

本项目==开源设计 LoRa 继电器开关的核心---软件和硬件==，用户选择一个漂亮的外壳，即可组成一个产品。
同时，简介了 LoRa 网络组件，轻松构建一个商用的物联网。

技术细节

元器件介绍

这是专为 Arduino 而设计的 LoRa 扩展板，既可以安装在 Arduino UNO 上，也能使用杜邦线连接到 Arduino Pro Mini。
它能达到==空旷 10km 的通信距离，休眠电流仅 1.3uA==。精心设计的软件库，使其开发极为容易：

• 发送数据

LoRa.write("123", 3);

• 接收数据

if (LoRa.availabe()) { 
    len = LoRa.read(buf, MAX_LEN); 
}

Arduino UNO 是最常用的开发板，它便宜简单，接线方便。

继电器模块，带光耦隔离，5V/5mA 直流驱动 220V/10A 交流负载。

470MHz 胶棒天线，增益 3.5dB，特别适合中国 LoRa 频段范围（470~510MHz）。

硬件接线

如下图所示，使用公对公杜邦线连接 Arduino、继电器模块和1K欧姆电阻。
(在本设计案例中，继电器的输出回路(NO 和 COM)连接到 220V 火线上，绝缘处理要严格，否则可能导致触电危险！)

电路图

实物图

## 通信逻辑
如下图所示，通过 App 可以控制继电器开关的接通或断开。

为此，需要配置如下的网络组件：

• LoRa 网关重定向到本地 Server
• 在 LoRa Server 上添加终端
• LoRa App 连接到 LoRa Server
• 配置 LoRa App
• 配置 Class C

运行效果

如下图所示，通过 App 下发控制命令给 LoRa 继电器开关(RY 是 Relay(继电器) 的缩写)

• RY:1 接通继电器，点亮灯光
• RY:0 断开继电器 ，熄灭灯光

Arduino 代码

编译本工程需要添加LoRa 驱动库

使用 Arduino IDE 打开工程，点击"Sketch -> Include Library -> Add .ZIP Library..."

Arduino 的 zip 库安装路径一般为：C:UsersAdministratorDocumentsArduinolibraries

Arduino 的代码简洁，容易理解，下载链接

• DEBUG 设置为 0 禁止调试功能；设置为 1 它将通过 8 和 9 两个引脚打印调试信息（使用“USB转串口”连接到 PC）。

• 按 LoRaWAN 协议，Class C 的节点入网后，必须先发送一帧数据并且服务器成功接收后，节点才能处于持续接收状态。因此，在 setup() 中节点发送了 2 帧数据。

• 当 LoRa 节点接收到来自 App 的下发数据帧时，它通过拉低 Pin2 引脚来通知 Arduino。这里，loop() 持续检测该引脚并接收数据帧。
  (为了简化设计，此处使用的是查询机制；如果要求高效率和低功耗，需要切换为中断机制，代价是复杂度大增)

#include <lora.h>

lora LoRa;
const int wakeupPin = 2;  // LoRaNode LOW wakeup connected to pin 2
const int solenoidPin = 5;  // Solenoid connected to pin 5

#define DEBUG    0

#if DEBUG
#include <SoftwareSerial.h>
SoftwareSerial debugSerial(8, 9);  // 8=RX, 9=TX
#endif

void setup()
{
  Serial.begin(115200);  // for LoRa node
  pinMode(wakeupPin, INPUT);
  pinMode(solenoidPin, OUTPUT);
  
#if DEBUG
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
  debugSerial.begin(115200); // start software serial port at 115200-8-N-1
  debugSerial.println("debug begin");
#endif

  for (int i = 0; i < 2; ++i) {
    LoRa.write("hi", 2);
    delay(5000);
  }
}

void loop()
{
  #define MAXINSZ    20  // like as: RY:x
  char instr[MAXINSZ];  // Input buffer
  int  len;
  int  val;

  do {
    val = digitalRead(wakeupPin);
  } while (HIGH == val);  // check looply until the pin is LOW

  delay(10);  // waiting until the LoRa message have been received

  if (LoRa.available()) {
    len = LoRa.read(instr, MAXINSZ);
    if (('R' == instr[0]) && ('Y' == instr[1]) && (':' == instr[2]))  // match the "RY:0" or "RY:1"
    {      
      if ('1' == instr[3])  // turn ON
      {
        digitalWrite(solenoidPin, HIGH); // activates the solenoid
      }
      else if ('0' == instr[3])  // turn OFF
      {
        digitalWrite(solenoidPin, LOW);  // deactivates the solenoid
      }
      else  // do nothing for the noise
      {
      }
    }

  #if DEBUG
    digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
    debugSerial.write(instr, len);
    digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
  #endif
  }
}

低成本批量生产

LoRa 继电器开关的==硬件成本约 ￥60==，这依赖于批量数目和供货渠道。

批量生产的一些技术挑战：尺寸，成本，功耗，烧录，升级。
我们为您准备好解决方案：低成本快速开发LoRa终端：从1到10000