Garázs

Szerettem volna egy olyan LoRa APRS jeladót építeni, amely a lehető legkisebb helyen elfér azért, hogy hátizsákos/biciklis kirándulásokhoz, városnézésekhez is magammal vihessem. Az internetes LoRa csoportokban mindenütt a Lilygo cég T-BEAM LoRa panelját ajánlják jeladó építéséhez, hiszen egyetlen lapon tartalmazza a mikrokontrollert, a rádiós modult és a helyzetmeghatározáshoz szükséges GPS áramkört. Korábban én is kipróbáltam a típust: megvolt a konfigurálás, az élesztés, azonban elakadtam a dobozolásnál: nem sikerült úgy készre szerelni, hogy a kijelző is olvasható legyen amellett, hogy védve marad a fizikai hatásoktól, továbbá hozzáférhetőek maradjanak a kezelőszervek és az USB aljzat. Az elektronikai alkatrészboltokban beszerezhető műanyag műszerdobozok túl nagynak, vagy épp túl kicsinek bizonyultak; megmunkálásuk sokszor borzalmasan igénytelen volt.

Ezután jutott eszembe, hogy mi lenne, ha a jóval kompaktabb méretű Heltec ESP32 LoRa panelt választanám? Utóbbi szintén tartalmaz LoRa rádiós modult, ám hiányzik belőle a GPS egység, ami miatt elsőre azt gondolhatnánk, hogy alkalmatlan jeladónak. Ekkor jött az ötlet: a kirándulások során úgyis van nálam mobiltelefon, amelyben van GPS, a Heltec panel pedig nemcsak Wi-Fi, hanem Bluetooth képességekkel is fel van vértezve. Már csak azt kell(ett) megoldani, hogy a telefon GPS adatai valahogyan eljussanak a LoRa panelhez. Ez utóbbi feladatot a korábban már bemutatott aprs.fi for iOS alkalmazás segítségével valósítottam meg. Lássuk a részleteket!

A fenti — paint.exe-vel készített☺ — sematikus ábrán jól szemléltethető a működés: az okostelefonon futó APRS alkalmazás Bluetooth kapcsolaton keresztül vezérli a LoRa panelt, ill. továbbítja felé a telefon által vett GPS jeleket, amelyeket aztán a panel rádiós modulja a rákötött antennán keresztül kisugároz az „éterbe”.

Ebben az esetben a LoRa panel nem egy önállóan működni képes egység, hanem ún. TNC (Terminal Node Controller), amely modemként illesztést végez a rádió és a számítógép (okostelefon) között.

---

A Heltec gyártmányú V3-as verziójú LoRa panel a mikrokontrolleren kívül többek között USB illesztőt, Li-ion intelligens akkutöltőt, WiFi, LoRa és Bluetooth egységet, továbbá egy 0,96"-s OLED kijelzőt tartalmaz egy mindössze  5 x 2,5 centis nyomtatott áramköri lapon. A LoRa rész RF kimeneti teljesítménye 100 mW (=20 dBm).

A gyári csomagolásban a panelon kívül a fenti fotón látható kiegészítők is megtalálhatóak: két darab — szükség esetén beforrasztható — csatlakozósor, SMA aljzatban végződő koaxkábel a LoRa antennához, tápkábel a külső Li-ion akkuhoz, és egy — a méretéből adódóan — igazából csak dísznek jó antenna.
Mivel ez egy ún. fejlesztői panel, a működtető szoftver kiválasztását, konfigurálását és feltöltését nem a gyártó végzi el: erről nekünk kell gondoskodunk.

A LoRa modulhoz a Ricardo Guzman-féle „LoRa APRS Tracker” firmware-t választottam, mivel — a fejlesztőnek hála — ingyenesen használható, számos hardvert támogat, és rendszeres frissítések jelennek meg hozzá, amelyek új funkciókat és hibajavításokat tartalmaznak.

A firmware letölthető a fejlesztő GitHub oldaláról; ugyanott részletes telepítési útmutató és beállítási segédlet is található, ezért ezekre itt külön nem térek ki.

Ami viszont említést érdemel: ahhoz, hogy a panelt TNC-ként használhassuk, a számítógépen történő konfigurálás során a tracker_conf.json fájlban az alábbi módosításokat is el kell végezni:

74. sor: "bluetoothType": értéke 0 — amennyiben iPhone telefont és aprs.fi app-ot használunk, és 1 — amennyiben Android készüléken az APRS Droid alkalmazást.
75. sor: "bluetoothActive": értéke: „true” — ezzel kapcsoljuk be a panelon található BT modult. (Alapértelmezésben ez inaktív.)
76. sor: "disableGPS": értéke: „true” — vagyis tiltjuk a panel saját GPS-ét (mivel nincs is neki ilyen), helyette majd az okostelefon GPS-ének adatai kerülnek felhasználásra.

A beállítások elvégzését követően a firmware-t a GitHub-os oldalon található segédletnek megfelelően kell feltölteni a panelra. Ennek sikeressége esetén a panel újraindításakor az alábbihoz hasonló képernyőkép fog megjelenni az OLED kijelzőn:

A „LoRa APRS TNC” felirat jelzi, hogy a panel nem önálló jeladóként, hanem modemként (TNC) üzemel. A hívójel melletti piktogram pedig megegyezik azzal, amit a korábbiakban a tracker_conf.json állományban megadtunk.

---

Mint minden Bluetooth eszköznél, itt is szükség van a vezérlést végző és a vezérelt eszköz összepárosítására. Az aprs.fi for IOS alkalmazáson belül a „Connect to a radio with a TNC” menüpontot kell megkeresni, majd a „Select a TNC or software modem” sorra bökni. Ezzel elindul a közelben lévő, csatlakoztatásra váró BT-s eszközök keresése. Amennyiben a korábbi beállítások megfelelőek voltak, a felfedezett eszközök (TNCs discovered) sor alatt ott fog szerepelni a saját TNC-nk azonosítója. Erre rábökve megtörténik az összepárosítás.

A sikeres összepárosítás után a LoRa modul kijelzőjén — a korábbi APRS ikon helyén — a közismert Bluetooth embléma látható:

Az okostelefonon futó alkalmazásban pedig a „TNC & DSP Modem” ablak státusz sorában a „Connected” szó lesz olvasható — egészen addig, amíg a „Disconnect TNC” sorra rá nem bökünk, vagy ki nem kapcsoljuk a LoRa TNC panelt. A „Beacon” (jeladó) oldal is új elemekkel bővül(t): megjelenik egy „Beacon via TNC”, vagyis jeladás a rádiós modemen keresztül kapcsoló, amelyet aktiválva az APRS csomagok már nem a mobilneten/Wi-Fi-n, hanem a LoRa panelen keresztül kerülnek elküldésre. Fontos tudni, hogy TNC üzemmódban a Station, Symbol és Comment adatok nem a LoRa panelbe általunk korábban számítógéppel beírt firmware-ben szereplő értékek lesznek, hanem azok, amelyeket az okostelefonon futó alkalmazásban beállítunk. Ez nagy kényelmet jelent, mert az APRS hálózatba küldött saját adatokat számítógép nélkül, csupán az okostelefont használva is módosítani tudjuk — akár a terepen is —, nem kell hozzá számítógép + adatkábel.

---

Miután a szoftveres beállítások megtörténtek, nem maradt más hátra, csak az összeszerelés és a dobozolás.

Kirándulós, hátizsákos rádióról lévén szó, a tápellátást mindenképpen akkumulátorral kellett megoldani. Ehhez 18650-es méretű, 3,7 voltos, 3500 mAh-s Li-ion akkut választottam — annál is inkább, mert a Heltec panel alapból tartalmaz ehhez tervezett akkutöltő céláramört —, így töltésnél nem kell a cellát kiszedni a készülékből: elegendő csak egy telefontöltőt csatlakoztatni a panel USB-C aljzatába. A 18650-es akkukhoz szabványos „elemtartó” is hozzáférhető a kereskedelemben vezetékes, ill. forrasztható kivitelben. Az „uzsonnás dobozba” az utóbbi került.

Ahogyan azt a bevezetőben említettem: nem könnyű normális műszerdobozt találni, amely méretében és esztétikai megjelenésében is megfelelő. Sosem gondoltam volna korábban, de végül az egyik ismert drogérialánc háztartásicikk részlegében találtam meg a megfelelő „készülékházat” egy 379 Ft-ért (!) kínált uzsonnásdoboz formájában.☺

A Li-ion cella pont belefér keresztben, felette pedig marad hely a LoRa panelnek és az antennakivezetésnek. Fontosnak tartottam, hogy az eszköz bármikor bontható legyen, hozzáférhetőek maradjanak a kezelőszervek és az USB aljzat is.

Az uzsonnás dobozba egy méretre vágott ún. próbapanel került, amelynek széleit a passzos illeszkedés érdekében reszelővel lekerekítettem. A próbapanel feladata az alkatrészek fixen tartására, ill. az egymáshoz érés (és az ebből adódó rövidzár) kivédésére korlátozódik: elektronikai funkciója nincs. Ezután következett a 18650-es akkut tartó foglalat beforrasztása.
Harmadik lépésben a LoRa modult kellett a hordozópanelhez rögzíteni. Utóbbiba beforrasztottam négy darab, hárompólusú csatlakozósort, amelyek csak fizikai tartást biztosítanak: az érintkezőik ugyan be vannak forrasztva a próbapanelbe, de nincsenek galvanikus kapcsolatban más egységekkel:

Ezzel egyidőben a panelhez kapott tüskesorból is beforrasztottam négy darab, egyenként kéttűs csatlakozót olyan módon, hogy azok a LoRa panel sarkaiba kerüljenek a stabilabb rögzítés érdekében. Ezzel a megoldással a LoRa panel bármikor kiszedhető marad, alatta tud áramlani a levegő, ill. esztétikusan elvezethető az akkutartóhoz menő vezeték is.

Az akkuhoz menő piros, ill. fekete vezetéket a próbapanel két, egymás melletti furatán fűztem át, majd ezt követően alulról forrasztottam hozzá az akkufoglalat megfelelő érintkezőihez. Ezek után a tüskesorra felkerült a LoRa panel, ill. az uzsonnás dobozon kifúrtam az antennaljzat helyét, és rögzítettem az SMA aljzatot.

A készre szerelt alappanelt beillesztettem az uzsonnás dobozba, majd bepattintottam a Li-ion akkut a foglalatba, végül jöhetett a próba, amely sikerrel zárult.

Az élesben történő használat során természetesen rendes antenna kerül a kimenetre annak érdekében, hogy a mindössze 100 mW teljesítményből minél több hasznosuljon.

---