Var en snartur innom jobb i dag, selv om det er ferietid. En perfekt timet pakke, fra Hong Kong, ventet på meg i resepsjonen – en protobatch med 10 stk duggfriske kretskort fra DirtyPCBs.

Alt jeg har laget fram til nå, har vært autoroutede 2-lags kort. Denne gangen valgte jeg å gjøre det skikkelig. To signal-lag og dedikerte jord-/powerplan. Manuelt routet. (Etter at Autodesk overtok Cadsoft – og dermed Eagle, så endret prismodellen for Eagle seg. Det burde nå være mulig for de fleste å handle en standardlisens, som tillater design av 4 lags-kort på 160x100mm. M.a.o. ingen grunn til å utvide huslånet for å handle en Altiumlisens, eller lide seg gjennom KiCad-tutorials)

På jobb, så er vi i LoRa-/LoRaWAN-modus for tiden. Vi har skrudd sammen en sjarmerende liten radiomodul med navn “EE-02”. Denne har et par kilometers rekkevidde i tettbygd strøk, og glatt noen titalls kilometer rekkevidde hvis det er fri sikt mellom radioene. Nevnte jeg at den nesten ikke bruker strøm ? Radioen er en SX1276 fra Semtech. Denne snakker med en nRF52 mikrokontroller fra Nordic Semiconductor. Denne tilbyr, i tillegg til masse GPIO, masse prosesseringskraft og har også Bluetooth og NFC. LoRa-modulen kan via en RF-switch konfigureres til å benytte 868- eller 433-båndet.

Vi har tidligere benyttet nRF52 development kit for å programmere EE-02, men har nå laget vårt eget, ved navn EE-04. Antar at dette vil dukke opp på et makerspace nær deg om ikke så alt for lenge.

Nevnte jeg at vi også hadde opensourcet hardwaren ? Jepp, designfiler ligger på GitHub.

På bildet under, så ser du utviklingskittet for EE-02 – EE04. Dette har en EE-02-modul på kortet, men man kan bruke debug out-connectoren for å bruke dette til å kunne programmere eksterne moduler / custom kort. En SAM3U2C med et custom Segger-image, sørger for enkel programmering og debugging. Ved tilkobling, så dukker EE-04, lik mBed,  opp som en ekstern disk, som du kan slippe en hex-fil på. SAM-chippen sørger så for å programmere EE-02-modulen.

EE-04 (Utviklingskit for EE-02)

Innimellom LoRaWAN-implementasjon på serverside i Go, implementasjon av firmware i C og debugging av hardware, så eksperimenterer vi en del med å integrere ymse sensorer inn i EE-02.

Vi har så langt hektet opp og eksperimentert med GPS, IMU, CO2-, temperatur-, luftfuktighets, – PM2.5 partikkel-sensorer til EE-02. Jordfuktighetssensor og mye annet ligger i løpya.  For å gjøre det enkelt å eksperimentere, så laget jeg et lite breakout-kort for EE-02, som har headere for GPIO, USB-connector og en litt beefy spenningsregulator. Dette er ikke et offisielt produkt eller tiltenkt produksjonselektronikk, men det gjør det svært lett å eksperimentere med modulen. Kall det et “ventehack” i påvente av at vi skulle få ferdig EE-04. Et enkelt sensorshield tar gjerne ikke mer enn et par timer å designe. Delene ramler inn døra et par dager etterpå, og etter ei ukes tid, så kommer en prototypbatch med kretskort fra Hong Kong.  Prisen på et slikt shield er gjerne ikke mer enn man normalt bruker på å spise en usubsidert lunsj i kantina.

Uoffisielt breakoutkort for EE-02

Impulskjøper jeg ikke en ny sensor selv, så kommer sjefen gjerne med en impulshandlet en – hvilket leder meg til poenget.

Sjefen slapp et par HB-100 ned på pulten min for litt siden, sannsynligvis i håp om at det manifisterte seg et lite EE-02-shield med X-Band doppler radar på i nær fremtid.

Jeg benyttet anledningen til å lære meg å lage 4-lagskort i Eagle og implementerte deretter CW-versjonen fra referanseimplementasjonen for HB-100. Siden jeg ikke var helt trygg på utspenninga på forsterkerkretsen, så hektet jeg på en spenningsdeler, slik at jeg ikke friterte GPIO-pinnen på EE-02.

Sensoren sender ut mikrobølgepulser, som den så måler dopplershift på (tror jeg…). Output fra modulen er et pulstog, som mikrokontrolleren må lese og regne ut frekvensen på. Dopplerfrekvensen kan så regnes om til hastighet med en enkel formel.

Doppler radar

Litt spent på om mitt første 4-lagskort virket, så tok jeg med meg kort og komponenter hjem. I farta, så hadde jeg rent glemt at jeg er litt bortskjemt av utstyret på labben på jobb og at en Weller WX2 er hakket bedre å jobbe med enn den crappy kina-loddebolten jeg har hjemme. Okularene på stereolupa, som jeg har stående på pulten hjemme er, i likhet med den på jobb, også merket med “widefield” – uten at jeg riktig forstår hvorfor.

Loddeøvelsen var over etter en times tid, og kan mest sammenlignes med følelsen av å skulle lodde med spett, mens man myste gjennom et nøkkelhull.

Som en første test, så koblet jeg EE-02’en til USB og hektet på scopet på signalbanen ut fra forsterkeren, som står bak sensoren. Scopet viste et helt flatt signal – d.v.s. inntil jeg beveget meg bort fra, eller mot sensoren. Da dundret det inn klokke-rene pulstog, der frekvensen åpenbart var en funksjon av hastigheten jeg beveget meg i (Fruen holdt på å knekke sammen i latter, når jeg tok rennafart mot sensoren, samtidig som jeg entusiastisk forsøkte å peke på displayet på scopet).

Jeg tror faktisk dette er første gang jeg har hatt virk på første forsøk :)  (Normalen er 2-3 iterasjoner, der jeg utvider vokabularet og facepalm-skillsa kraftig etter hver test.)

Next up: Implementere firmware i Mynewt, som leser ut frekvens, konverterer signalet til m/s og sender dataene ut på eteren. (Nevnte jeg at Mynewt nå har laget en board support-pakke for EE-02 (0-dev branchen / telee02) ;))

Hvis du er nysgjerrig på LoRa eller det vi sysler med i Exploratory Engineering, så finner du mer info her: