Signaalikoodikommunikaattorit (RFM69): 7 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:03

Nämä”2-bittiset” (digitaaliset) radioviestintälaitteet tarjoavat keinon ilmoittaa toisilleen (missä he ovat; jos he ovat tehneet…) ostaessaan suuren laatikkomyymälän vastakkaisista päistä; jopa silloin, kun matkapuhelimissa ei ole palvelua tai matkapuhelimen akkua.

Käytetään RFM69 915 MHz radiomoduuleja. Ne ovat erittäin tehokkaita, pienitehoisia radioita, jotka käyttävät digitaalista pakettiviestintää. He voivat kommunikoida yli 100 metriä pienellä teholla vain 10 sekunnin milliampeereilla ja jopa 1/2 kilometriä tai jopa 1/2 mailia käyttäen noin 120 ma.

RFM69 -radiomoduulit ovat paljon tehokkaampia ja tehokkaampia suuremmilla etäisyyksillä kuin NRF24L01 tai RFM12.

Vielä luotettavammat pidemmät etäyhteydet tämä projekti voitaisiin tehdä myös käytettäville LoRa -radiomoduuleille. Siellä on muutamia LoRa -laitteita (kuten RFM95), jotka ovat kooltaan ja käyttöliittymältään samanlaisia. Mutta ne maksoivat paljon enemmän, mikä oli minulle perusteetonta.

Yksiköt tukevat joukkoa digitaalisia 10-20 (sijainti?) -Tyyppisiä kysymys- ja vastauskoodeja (katso wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); sekä valinnainen Morse -koodi. Yksiköt eivät tue mitään puheyhteyttä (analogista).

Niitä voidaan käyttää myös hakulaitteina, joissa on kolme tasoa tarkkailupyyntöjä, kun joku on toipumassa tai työskentelee talon alla.

Sen lisäksi ne voivat olla hauskoja erityisesti lapsille tai opiskelijoille.

Vaihe 1: Kerää komponentit

Koska radiomoduuli ei voi käsitellä 5 voltin syöttö- tai signaalijännitettä, sinun on käytettävä 3,3 voltin MCU -yksiköitä. Huomaa myös, että käytän radiomoduulien suuritehoista H -versiota.

Tämä luettelo on rakentaa 2 yksikköä.

• määrä 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• määrä 2 RFM-69HCW 915 MHz -moduulia
• määrä 2 Kotelo (piti olla paristolokero)
• määrä 2 litiumioniakkua 3.7v 200+mah
• määrä 4 puna-vihreää 5 mm: n yhteisen katodin kaksiväristä LEDiä https://www.ebay.com/itm//112318970450 (johdot ja jännite on tärkeä)
• määrä 4 6x6x7,5 mm painikekytkintä
• määrä 2 Piezo aktiivinen summeri
• määrä 2 kpl vastusta… 270 Olm, 1,5 kOlm, ~ 5k
• määrä 2 0,1 uf monoliittinen korkki

Valinnainen

• määrä 2 3 mm: n valkoista (tai sinistä) LEDiä
• määrä 2 3,5 mm: n Phono -liitäntää
• määrä 2 220uf tehosuodattimen kondensaattori
• Popsicle tikku

Muut tarvikkeet, joita saatat tarvita

30ga lanka kiinteä https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26 -johtoinen kiinteä tai 24 -kertainen lanka, maastoa varten ja +V

22ga johdin kiinteä, antennille

Muut: juotosvälineet, teippi, kuuma liima, prototyyppityökalut.

USB -TTL -muunnin

Lisälaitteisto:

Stereoliitin korvakkeen liittämiseen, jotta et menetä saapuvaa viestintää. Siihen voi liittää myös kannettavan kaiutinvahvistimen.

Pieni (3 mm) valkoinen LED on valinnainen. Lisäsin sen toimimaan ON -indikaattorina. Se oli helppo lisätä, kun johdotin sen Btn1: n poikki, jolle annetaan jonkin verran käyttövirtaa sisäisestä vastus (~ 37k). Näin pienellä käytöllä tämän LED -valon on oltava erittäin tehokas. Vihreää tai ehkä sinistä LEDiä voitaisiin käyttää, mutta ei keltaista tai punaista, koska niiden jännitehäviö on liian pieni ja se näyttää siltä, että painiketta painetaan. En käyttäisi vihreää, koska sitä väriä käytetään muuten signalointitietoihin.

Fono -liitin voidaan myös jättää pois. Tämä laite ei aiheuta paljon melua, mutta jos olet huolissasi muiden huomion herättämisestä, se tarjoaa mahdollisuuden käyttää kuuloketta. Vaihtoehtoisesti pala teippiä reiän yli on tehokas.

Jotta kaikki mittaukset olisivat helppoja ja tarkkoja, pidän todella tästä edullisesta kaliiperista.

Vaihe 2: Rakenna MCU-radio-alijärjestelmä

Liitä lyhyet johdot MCU -nastoihin: 10, 11, 12, 13; keskipitkä johdin nastaan 2.

Lisää pitkiä (4-5 tuumaa) käytettävän MCU: n I/O-nastoihin (nastat: 3-9). Käytin 30 AWG -mittaria ja eri värejä oheislaitteille. Tämä halkaisijaltaan pieni lanka pystyy käsittelemään alle 100 milliampeerin signaaleja, mutta se on kuitenkin riittävän pieni ja taipuisa (ja erittäin suositeltava) helpottamaan tiivistä asennusta.

Liitä myös perusteet ja Vcc -johdot (käytin 26ga, ne ovat valokuvissa sinisiä). Nämä johdot kuljettavat enemmän virtaa, joten käytä suurta mittaria jännitehäviön (ja mahdollisen melusignaalin säteilyn) vähentämiseksi.

Liitä MCU RFM-69-korttiin. Kaikki paitsi pitkät johdot menevät siihen.

Käännä radiokortti alas MCU -levyn päälle. Lautojen välissä ei saa olla shortseja. Jos lyhyellä potentiaalilla näyttää olevan todellisia mahdollisuuksia, käytä välissä olevaa teippiä tai muovilevyä.

Lisää antennijohto (22-24ga. 80mm) radiokortille kuvan mukaisesti.

Vaihe 3: Kehitystestaus

Voit ohittaa tämän osan näiden yksiköiden käyttöönottoa varten. Niille, jotka ovat asiasta kiinnostuneita, tämä antaa hieman enemmän tietoa siitä, miten pääsin sinne.

Aallonpituus 915 MHz on 82 mm. Sparkfun.com -opetusohjelma ehdottaa 78 mm: n käyttöä. Ymmärrän, että antennitekniikka sanoo, että kun antenni on ½ aallonpituudella maasta, antenni toimii kuin se on ~ 5% pidempi kuin se on. Mitä tulee 915 MHz: iin, se olisi alle jalka ja normaalisti käytät tätä laitetta paljon korkeammalla maasta kuin tämä, hylkään tämän 78 mm: n pituuden. On kuitenkin muitakin tekijöitä, jotka voivat aiheuttaa samanlaisia vaikutuksia, koska ne pitävät järkevänä käyttää pienempää kuin tarkasti ¼ aallonpituutta. Olen vaarantunut ja leikannut antennijohtoni yhteensä 80 mm: iin (mukaan lukien PCB: n läpi menevä osa). Oikeilla testauslaitteilla voit optimoida antennisi pituuden paremmin laitteellesi, mutta odotan vain pieniä parannuksia.

Säädösten jälkeen sain noin 250 m: n kantaman, jossa oli joitain esteitä. 150 metrin jälkeen antennin suunta ja sijainti tulivat yhä tärkeämmiksi.

Kun käytin täydellistä dipolityyppistä antennikonfiguraatiota (pystysuora 80 mm: n aktiivielementti alaspäin osoittavaa 80 mm: n maadoitusjohtoelementtiä vastapäätä) yhdelle yksikölle, jonka sain kokeilu- ja erehdyspaikannuksella jopa 400 metriä useiden puiden ja talon välissä, ja kiinteä 2-tieyhteys ½ etäisyydellä etäyksiköiden sijainnista tai suunnasta riippumatta.

Vaihe 4: Valmistele projektiruutu

Tämän projektin rakentaminen pienellä laatikolla on melko haastavaa. Minulla on kokemusta monien mukautettujen elektronisten gizmojen rakentamisesta koti-, teollisuus- ja ilmailuhankkeisiin. Aloittelija voi mieluummin käyttää suurempaa konttilaatikkoa, mikä helpottaa rakentamista. Loppujen lopuksi etsimme nautintoa, ei turhautumista. BTW, saatat huomata pieniä eroja valokuvissani rakentamistani yksiköistä.

Puhdista suuri osa laatikon sisäpuolelta. Leikkaa taltalla tai X-acto-veitsellä kaksi kylkiluuta oikealta ja yksi vasemmalta. (katso kuva laatikon sisäpuolelta ennen ja jälkeen)

Kuumenna X-acto- tai leikkausveitsen pää (noin 15 sekuntia sytytintä käyttäen) ja katkaise yksi iso pylväs kotelon sisällä ja laske kaksi muuta noin 1/8 tuumaan. Kun asensin kytkimen, sulatin nuo kaksi pylvästä tarpeeksi pitämään kytkimen paikallaan.

Käytin maalarinteippiä laatikossa reikien paikkojen merkitsemiseen. Katso kuvat yllä.

Jotta reikien poraaminen pysyisi merkinnässä, merkitsin ensin täplät tikanheitolla, porasin sitten kaikki kohdat 1/16 bitillä ja porasin lopuksi jokaisen reiän haluttuun kokoon.

Poraa kotelon reiät painikkeita, ääntä ja LED -valoja varten. Pääreleiden kaksi reikää ylhäällä ovat 13/64”(5 mm) ja 10 mm päässä reunasta. Äänen (piippaus-summeri) ja lisävarusteena saatavan On-ledin reiät ovat 1/8”(3 mm). Ne ovat 10 mm ylhäältä. Pieni ledi on 7 mm sivusta. Äänireikä on keskitetty puolelta toiselle. Nappien reiät sivulla ovat 9/16”(3,5 mm). Yksi painike on 10 mm ylhäältä ja toinen 20 mm. Viistoin napinreikien sisäpuolen käsin 1/4”poranterällä varmistaakseni, etteivät napit jää jumiin painettaessa.

Jos käytät phono-liitäntää ulkoisiin kuulokkeisiin tai kaiuttimiin, sinun on avattava pohjassa oleva aukko 15/64”. Materiaali on tässä suhteellisen paksua, ja yksinkertaisesti porata se ulos aiheuttaisi reiän liian lähellä reunaa. Poraa siis ensin 1/16 reikä, jonka keskipiste on noin 16 tuumaa nykyisen reiän reunasta. Suurenna sitten reikää 7/16”bitillä. Leikkaa terävällä terällä (~ Xacto) materiaali pois niin, että kaksi vierekkäistä reikää ovat suunnilleen yksi. Käytä Dremelin spiraalipuristinta tai rotan hännänviilaa niin, että reiät muodostavat hyvin pyöreän reiän, jolloin poranterä on helppo keskittää. Reiän tulee olla tässä vaiheessa lähes 15/64. (Tässä vaiheessa on kuva reiästä.) Poraa se 15/64”bitillä. Se ei olisi "kamalaa", jos käytät ¼ bittiä.

Vaihe 5: Oheislaitteiden I/O -osien kiinnittäminen

Varmista juottaessasi kotelon sisällä, että et vahingossa anna minkään raudan osan koskettaa ja sulattaa siten osaa laatikosta, varsinkin sen ulkoreunaa pitkin.

Painikkeet

Naputa napit alas pienellä määrällä liimaa niiden sijoittamisen aikana. Kuuma liima on OK, ohut liima (kuten superliima) saattaa päätyä painikkeeseen, mikä tekee siitä käyttökelvottoman. Huomaa, että olin poistanut yhden jalan kummastakin painikkeesta (tarpeettomia, en yhdistänyt); taivutti niitä, jotta ne eivät liikahtaneet liikaa; ja yhdisti kaksi alatappia painikkeiden väliin. Painikkeet on sijoitettu siten, että sisäisesti yhdistetyt jalat ovat vaakasuorassa vastakkain.

Taivuta 3 mm: n "päälle/pois" LED -johtimen johdot niin, että se voidaan kytkeä Btn1: n poikki ja sen katodi siirtyä maahan. Tämä on ehkä hankalin kokoonpanokysymys.

Merkitse LED -valot punaisen anodin viereen. Leikkaa kaksi anodia (ulkopuolelta) noin ¼ tuumaa. suunnata ne merkitty (punainen) johdolla ylöspäin. Jätä keskijohto pitkään, ne taivutetaan myöhemmin, jotta ne voidaan yhdistää painikkeiden maanpintaan. Katso valokuvia.

Kiinnitä vastukset.

Älä käytä vain arvovastuksia, joita tein LED -valojen osalta. Ostin LED -valoni yli vuosi sitten, ei täsmälleen edellä lueteltuja. Koska LED -valojen tehokkuus vaihtelee suuresti, testaa vastusarvot käytettäviksi LED -valojen kanssa. Valitse haluamasi kirkkauden vastus, kun käyttöjännite on 3 - 3,3 volttia (3,2 V). Syöttöjännitteen testaamiseen voit käyttää kahta 1,5 V: n paristoa sarjassa tai suurta digitaalista lähtöä 3,3 V: n Arduino -sirulla. Varmista, että saat hyvän keltaisen värin ajaessasi sekä punaista että vihreää elementtiä. Leikkaa ja juota vastukset LED -valoihin samalla tavalla kuin kuvissa.

Yhdessä yksikössä käytin Popsicle -tikkua välikappaleena kahden päädiodin ympärillä, jotta ne eivät jää niin paljon ulos. Tämä on ehdottomasti henkilökohtainen mieltymys. Tällä on kielteinen sivuvaikutus, joka vähentää näiden LEDien todellista kirkkautta / katselukulmaa.

Laita liimaa summerin ulkoreunaa pitkin ja kiinnitä se päävalojen väliin (+ oikealle). Säädä sen asento niin, että se on linjassa kotelon reiän kanssa ennen kuin se kiinnitetään paikalleen.

Virtakytkin pidetään paikallaan sulattamalla asennusreiän pylväät alas. Käytin tähän lämmitettyä kärkeä pienelle ruuvimeisselille.

Fono -liittimen mutteri ei kiinnity, joten käytä kuumaliimaa, joka on kiinnitetty vastakkaisessa päässä.

Kytke maadoitus painikkeita ja LED -valoja pitkin.

Valmista plus- ja miinusjohto (~ 24ga. Kiinteä) vasaralla leikattuja päitä siten, että ne ovat kaksi kertaa leveämpiä kuin paksuja. Niiden päiden tulee sitten mennä akun liittimeen helposti, mutta tiukasti. Tietenkin, jos sinulla on tai voit löytää yhdyskaapelin, joka on tarkoitettu käytettäväksi akun kanssa, käytä sitä kaikin keinoin.

Kytke päälle/pois -kytkin, ääniliitin, summeri ja virtajohdot. Katso aikaisempaa kytkentäkaaviota.

Minulla on pieni kondensaattori fonoliitäntöjen poikki. Tämä voidaan jättää pois, koska se lopettaa tiukan istuvuuden. Sen tarkoitus on estää alhainen humina ulostulossa.

Kun painikkeet (samoin kuin virtakytkin ja ääniliitin) on johdotettu ja juotettu, liimaa ne kuumalla paikallaan, jotta ne eivät liiku edes laajan käytön jälkeen.

Vaihe 6: Viimeinen täydellinen kokoonpano

On aika kytkeä MCU-radio-osajärjestelmä koteloon I/O-laitteiden kanssa.

Yhdistä MCU-radio-osajärjestelmä.

Leikkaa johdot tarpeen mukaan jättämällä niissä tarpeeksi leikkiä niin, että osajärjestelmäkokoonpano voi olla riittävän poissa tieltä, jotta johtojen muut päät voidaan juottaa.

Muista kytkeä johtimet päävalodiodiin oikeisiin punaisiin/vihreisiin ja varsinkin vasen/oikea -suhde oikea. Merkkivalot kääntyvät vasemmalta oikealle, kun tarkastelet kotelon sisällä kommunikaattorin pitämistä ja käyttöä. (ellet aio käyttää yksiköitä vastakkaisella puolella itseäsi kohti, kuten vasenkätinen saattaa tehdä).

Siirrä MCU-radio-osajärjestelmä paikalleen ja paina se alas, taittamalla johdot tarvittaessa koteloon; tarkistaa, ettei shortseja ole tehty. Laita pala sähköteippiä sen alle tarvittaessa.

Voit ohjelmoida tämän laitteen uudelleen koottuna, kuten seuraavassa osassa on esitetty, tilapäisesti kiinnitetyn FDDI: n kautta lyhyellä kaapelilla. Varmista, että Vcc -taso USB -latauskaapelista on 3.3v, ei 5v!

Kiinnitä akku, liu'uta se takaisin ja testaa sitä, kun olet jo ladannut ohjelmiston siihen. Varo, ettei akku paina MCU -kortin nollauspainiketta.

BTW, 300 mAh: n akun pitäisi kestää noin 12 tuntia, ennen kuin se on ladattava.

Vaihe 7: Ohjelmiston ja laitteen ominaisuudet ja toiminta

Toinen tärkeä osa tätä projektia, josta sen toiminta riippuu, on ohjelmistojen ohjelmointi. Mutta olen selvittänyt kaiken, joten sinun ei tarvitse.

Löydät helposti ohjeet luonnoksen lataamiseen Pro mini Arduinoon muualta. Aseta Arduino IDE oikealle laitteelle ja toimintataajuudelle, muuten saat huonoa ääntä ja ehkä väärinkäytöstä. Muista käyttää USB-TTL-muunninta, jonka jännite on 3,3 V (ei 5 V). Yksikön tulee olla sammutettuna. Näet, että laitoin suorakulmaisen otsikon latauskaapelin päähän ja asetin sen sitten MCU -kortin vastaaviin reikiin ja annoin laitteen roikkua siitä ylläpitäen riittävän hyvän, mutta väliaikaisen yhteyden.

Sinun on myös asennettava kirjasto RMF69: lle; katso "RFM69 -kirjaston asennus" tämän sivun alapuolella.

Muokkaa asianmukaisesti (katso koodisegmentti alla), käännä ja lataa liitteenä oleva Two_bit_Comm -luonnos.

// !!!! Tämän solmun osoitteet. KÄÄNTÄ TOISEN SOLMUN TUNNUKSET !!!!

#define MYNODEID 1 // My node ID (0 to 255) #define TONODEID 2 // Destination node ID (0 to 254, 255 = broadcast)

Ohjelmisto hyödyntää radiomoduulien H -suuritehoista versiota käyttämällä aluksi keskitehoa, mutta sitten se ei voi saada kuittausta takaisin yrittäessään suurimmalla teholla. En tiedä, mutta odottaisin, että tämä toimenpide ei aiheuta ongelmia, jos käytetään radion ei -suuritehoista versiota.

Operatiivinen dokumentaatio

Alustus, käynnistyksen yhteydessä:

Kun laite käynnistyy uudelleen, se alustaa kaikki laitteistot ja ohjelmistot ja lähettää tila- ja lisäasetukset toiselle yksikölle pitäen ne synkronoituna. Kuuluu yksi lyhyt piippaus ja sitten jos tämä ensimmäinen viestintä onnistuu, kuuluu toinen piippaus ja vihreä valo palaa. Jos tässä vaiheessa tiedonsiirto epäonnistuu, toista äänimerkkiä ei kuulu ja punainen valo syttyy. Jos tiedonsiirto epäonnistuu, toinen yksikkö on todennäköisesti kantaman ulkopuolella, sammutettu tai akku on tyhjä. Useita uudelleenyrityksiä ja suurempien lähetystehojen lisäämistä yritetään ennen vian hyväksymistä.

Tila 1-10-20 Tyyppi Komm

• Hei
• Tarvitsetko apua
• AUTA!
• Valmis? Oletko valmis lähtemään?
• Missä sinä olet ?
• Soita minulle.
• Voisitko toistaa

Määritellään myös asianmukaiset vastauskäytännöt. Sisältää "Aluetyyppi" ja "Osastotyyppi" vastaukset "Missä olet?" pyynnöt.

On huomattava, että sinun on oltava kärsivällinen, kun laite näyttää vastauksen, koska painikkeita ei paineta tuona aikana.

Tila 2 - sallii Morse -koodiviestinnän

Sekä yhden näppäimen että kahden näppäimen tyyliä tuetaan.

Liitteenä oleva asiakirja "Two_bit_Comm_user_Manual" kattaa kaikki ohjelmiston tukemat toiminnalliset tiedot.