Ich möchte hier einige Erkenntnisse im Zuge von Tests mit Canique Sensoren teilen, die auch allgemeine Gültigkeit haben.
Das Frequenzband in diesen Tests ist immer 868 MHz, die Transmit Power liegt bei LoRa bei +14 dBm, bei FSK bei +13 dBm.
Der Empfänger liegt immer im 3ten Stock vertikal über dem Sender, welcher im Erdgeschoss platziert ist.
Test A (FSK Modulation)
In einem metallischen Postkasten wurde ein Canique Sensor (HW rev 1.3.0) platziert, an dem ein Reed Kontakt per Kabel angeschlossen war. Der Reed Kontakt wurde an der Briefkasten Klappe von innen angebracht, siehe nächstes Foto:
Die typische Sendegeschwindigkeit von Canique Sensoren ist 25kbps.
Im folgenden Chart sieht man den RSSI (Received Signal Strength Indicator) über einen Zeitraum von 10 Tagen. Je niedriger der Wert, umso schlechter die Verbindung. Zu beachten ist, dass die Basisstation auf -108 dBm Sensitivität eingestellt ist, d.h. dass sie keine schwächeren Signale unterhalb dieser Schwelle empfangen kann.
Man sieht, dass der RSSI sich meist um die -100 dBm bewegt. Manchmal gibt es Ausreißer nach oben - das passiert, wenn die Briefkasten Klappe geöffnet wird, und der Sensor damit nicht mehr komplett von Metall umgeben ist.
Test B (LoRa Modulation)
Im selben Postkasten wurde ein Test mit 2 Canique LoRa Sensoren gemacht.
Die Einstellungen waren: Spread Factor 10, Bandwidth 250 kHz, Coding Rate 4/8, Preamble Length 12 Bytes. Die Sendezeit beträgt mit diesen Einstellungen etwa 160ms.
Einer von beiden Sensoren hat die Temperatur gemessen und hatte wie der Sensor aus Test A eine Drahtantenne.
Der andere (siehe nächstes Foto) hat über ein sehr kurzes Kabel mit einem Sensorboard kommuniziert und die Helligkeit erfasst (in Lux) - die Daten wurden über eine SMA Antenne gesendet.
Vor dem Postkasten lag der RSSI der LoRa Sensoren bei etwa -90 dBm. Siehe Screenshot:
Platziert im geschlossenen Postkasten bei etwa -116 dBm.
Die Sensitivität des Empfängers (der Basisstation) müsste bei diesen Einstellungen bei etwa -127 bis maximal -129 dBm gelegen haben.
Der Test wurde auch wiederholt mit 2x AA Batterien als Stromversorgung (angeschlossen über VCC/GND) anstatt 1x AA über den Batteriehalter. Das Ziel war eine astreine Stromversorgung bereitzustellen. Aber der RSSI war in beiden Fällen, ob mit 1x AA oder 2x AA, etwa gleich.
Schlussfolgerung
Wieso haben die LoRa Sensoren schwächere Signale gesendet als der Reed-Kontakt Sensor? Dazu hatte ich eine Vermutung und habe, um diese zu bestätigen, noch einen Test gemacht. Ich habe vom Sensor aus Test A einfach das Kabel für den Reed Kontakt entfernt. (Er sendet alle 30 Sekunden so oder so seinen Zustand.) Siehe da: ohne Reed Kontakt wurden seine Signale gar nicht mehr empfangen.
Meine Vermutung ist, dass sein GND (Masse) über das Kabel verlängert wird und eine Art Dipol Antenne entsteht.
Obendrein führt dieses Kabel in die Nähe einer Stelle, wo das Namensschild des Postkastens angebracht ist und es keine Metall Abdeckung gibt.
Vorläufiges Fazit
- Die LoRa Verbindung kommt auch dann zustande, wenn der Sensor hinten im Postkasten platziert ist, und keine Kabel angeschlossen sind, die die Antennenleistung beeinflussen können.
- Die FSK Verbindung klappt nur mit angeschlossenem Reed-Kontakt Kabel im Postkasten.
- Die LoRa Sendezeit beträgt im getesteten Setup 160ms vs. 7ms bei FSK 25kbps. D.h. bei LoRa: über 20x längere Sendezeit und Batterieverbrauch mit diesen Einstellungen.
Weitere Tests
Weitere Tests könnten sein:
- Was passiert, wenn man am LoRa Sensor dasselbe Reed Kabel befestigt?
- Was passiert, wenn man am LoRa Sensor GND ein Kabel befestigt und es aus der Klappe heraushängen lässt?
- Was passiert, wenn man den GND (Masse) des LoRa Sensors mit dem Metall des Briefkastens elektrisch verbindet?