Schemi e descrizione del circuito radio 433 MHz. Kit radiocomando autocostruito basato su telefono portatile (433 MHz)

433/315 MHz, lo scoprirete in questa breve recensione. Questi moduli radio vengono solitamente venduti in coppia, con un trasmettitore e un ricevitore. Puoi acquistarne un paio su eBay per $ 4 o anche $ 2 al paio se ne acquisti 10 contemporaneamente.

La maggior parte delle informazioni su Internet sono frammentarie e poco chiare. Pertanto, abbiamo deciso di testare questi moduli e mostrare come ottenere una comunicazione USART -> USART affidabile con essi.

Pinatura del modulo radio

In generale tutti questi moduli radio hanno il collegamento di 3 contatti principali (più un'antenna);

Trasmettitore

Voltaggio vcc (potenza +) da 3 V a 12 V (funziona a 5 V)
GND (terra -)
Ricezione di dati digitali.

Ricevitore

Voltaggio vcc (potenza +) 5 V (alcuni possono funzionare a 3,3 V)
GND (terra -)
Uscita dei dati digitali ricevuti.

Trasferimento dati

Quando il trasmettitore non riceve dati in ingresso, l'oscillatore del trasmettitore si spegne e consuma circa pochi microampere in modalità standby. Durante il test, dall'alimentazione a 5 V in stato spento sono usciti 0,2 µA. Quando il trasmettitore riceve dei dati in ingresso, emette su una portante 433 o 315 MHz e con un'alimentazione a 5 V consuma circa 12 mA.

Il trasmettitore può anche essere alimentato da una tensione più elevata (ad esempio 12 V), che aumenta la potenza del trasmettitore e, di conseguenza, la portata. I test hanno dimostrato che con alimentazione a 5 V fino a 20 m attraverso diverse pareti all'interno della casa.

Il ricevitore quando acceso, anche se il trasmettitore non funziona, riceverà alcuni segnali statici e rumore. Se viene ricevuto un segnale sulla frequenza portante operativa, il ricevitore ridurrà automaticamente il guadagno per rimuovere i segnali più deboli e idealmente isolerà i dati digitali modulati.

È importante sapere che il ricevitore impiega un po' di tempo per regolare il guadagno, quindi nessuna "esplosione" di dati! La trasmissione dovrebbe iniziare con una "introduzione" prima dei dati principali e poi il ricevitore avrà il tempo di regolare automaticamente il guadagno prima di ricevere i dati importanti.

Test dei moduli RF

Quando si testano entrambi i moduli da una sorgente +5 V CC, nonché con un'antenna a stilo verticale da 173 mm. (per una frequenza di 433,92 MHz questo è "1/4 d'onda"), attraverso i muri sono stati ottenuti 20 metri reali e il tipo di moduli non influisce molto su questi test. Pertanto, possiamo supporre che questi risultati siano tipici per la maggior parte dei blocchi. Per modulare i dati del trasmettitore è stata utilizzata una sorgente di segnale digitale con frequenza precisa e ciclo di lavoro 50/50.

Si prega di notare che tutti questi moduli funzionano in genere in modo affidabile solo fino a 1200 baud o al massimo 2400 baud di trasmissione seriale, a meno che ovviamente le condizioni di comunicazione non siano ideali (elevata potenza del segnale).

Sopra è mostrata una versione semplice di un blocco per la trasmissione seriale di informazioni che verranno ricevute da un computer a un microcontrollore. L'unico cambiamento è l'aggiunta di un condensatore al tantalio da 25 V 10 uF ai pin di alimentazione (Vcc e GND) su entrambi i moduli.

Conclusione

Molte persone usano queste radio insieme ai controller Arduino e simili, poiché questo è il modo più semplice per ottenere la comunicazione wireless da un microcontrollore a un altro microcontrollore o da un microcontrollore a un PC.

Discuti l'articolo MODULI RADIO RF A 433 MHz

Questo ricevitore è stato progettato come "design per il fine settimana" ed è destinato a
monitorare la frequenza 433 MHz, valutare la situazione in onda, ascoltare i segnali dei trasmettitori AM/WFM/PWM, nonché quando si lavora con un'antenna direzionale per la ricerca della direzione e la ricerca di radiofari e radiomicrofoni. Il ricevitore è realizzato secondo un circuito super-rigeneratore con un transistor funzionante in modalità barriera, che è stato più volte testato in apparecchiature di radiocomando. L'ULF utilizza il chip operazionale LM358 ampiamente utilizzato, uno dei suoi amplificatori funziona come amplificatore preliminare con controllo del guadagno e il secondo come ripetitore per l'abbinamento con cuffie a bassa impedenza con resistenze della bobina di 20-50 ohm. A differenza di ricevitori radiocomandati simili, la frequenza di taglio del filtro passa-basso dopo il rilevatore viene ridotta a 3-4 kHz per ridurre il rumore in assenza di segnale e la capacità del condensatore che devia l'ingresso dell'antenna viene aumentata per ridurre l'influenza dell'antenna risonante direzionale "canale d'onda" sulla sintonizzazione del circuito rivelatore. La sensibilità del ricevitore è di circa pochi microvolt, la larghezza di banda è di circa 1 MHz. Il segnale di un trasmettitore da 423 MHz con una potenza di 80 mW da una distanza >2 m viene ricevuto ad un livello paragonabile al livello di rumore (quando il ricevitore è sintonizzato su 433 MHz). La frequenza di ricezione è determinata dall'impostazione della bobina L2 e può essere modificata entro ampi limiti.

Rappresentazione schematica del ricevitore
Un LED giallo con una tensione diretta di circa 2V serve a stabilizzare la modalità superrigeneratore e funge anche da indicatore di accensione. L'intervallo della tensione di alimentazione è 3,7-0 V, il consumo di corrente quando alimentato da 9 V in assenza di segnale è 4 mA, quando si riceve un segnale e il volume massimo è 12 mA. La regolazione del ricevitore si riduce alla sintonizzazione (comprimendo e allungando le spire della bobina L2) il circuito del superrigeneratore alla frequenza richiesta.

Foto della scheda ricevente assemblata.

Ricevitore con antenna "wave channel" a 3 elementi

Inizialmente, si prevedeva di collegare un'antenna direzionale tramite linee di comunicazione a striscia su un foglio di fibra di vetro su 2 lati, ma a causa del funzionamento instabile del ricevitore quando si toccano gli elementi dell'antenna, è stato necessario effettuare il collegamento del vibratore attivo all'ingresso del ricevitore su una linea a 2 fili (da fili di cavo piatto) lunga 160 mm .

Il collegamento viene effettuato tramite viti poiché le dimensioni di installazione del connettore BNC superano le dimensioni della scheda ricevente.

Questa è una foto del ricevitore con una normale antenna a stilo da 17 cm.

Disegno del circuito stampato.
L'installazione viene eseguita su laminato in fibra di vetro su 2 lati con uno spessore di 1 mm. I contatti contrassegnati in bianco sono collegati con brevi pezzi di filo alla lamina sul lato inferiore della scheda (massa). Attenzione! Stampa la scheda per LUT in uno SPECCHIO!

Fatto divertente! Esistono altri trasmettitori a 433 MHz ma compatibili, in particolare uno e due. Inoltre, esiste un ricevitore alternativo. Ma non è del tutto compatibile, a partire dall'output Sempre produce un qualche tipo di segnale, indipendentemente dal fatto che la trasmissione abbia effettivamente luogo o meno.

Per i miei esperimenti ho utilizzato anche un telecomando da garage acquistato su eBay con DIP switch interno:

Con un po' di fortuna, tali telecomandi possono ancora essere trovati sia su eBay che su AliExpress con una ricerca come "apriporta garage 433mhz con dip switch". Ma recentemente sono stati sostituiti da telecomandi “programmabili” in grado di ricevere e copiare il segnale di altri telecomandi. Si arriva addirittura al punto che i venditori inviano telecomandi senza DIP switch, anche se è chiaramente visibile nella foto che forniscono ed è indicato nella descrizione del prodotto. Non dovresti nemmeno fare affidamento sulla somiglianza esterna del telecomando con quello che ho usato. Tuttavia, se decidi di ripetere i passaggi di questa nota, la presenza o l'assenza Interruttore DIP non avrà un ruolo importante.

I moduli sono estremamente facili da usare nei tuoi progetti:

Sia il ricevitore che il trasmettitore hanno pin VCC, GND e DATA. Al ricevitore, il pin DATA viene ripetuto due volte. I moduli sono alimentati a 5 V. La foto a sinistra mostra un circuito in cui il LED è collegato al pin DATA del ricevitore. Sulla destra c'è un circuito con un trasmettitore, il cui pin DATA è collegato ad un pulsante e ad una resistenza pull-up. Inoltre, entrambi i circuiti utilizzano lo stabilizzatore LM7805. Non potrebbe essere più semplice.

Registriamo il segnale utilizzando Gqrx e apriamo il file risultante in Inspectrum:

Qui vediamo gli stessi segnali brevi e lunghi che ci ha mostrato l'oscilloscopio. A proposito, questo metodo di codifica del segnale è chiamato On-Off Keying. Questo è forse il modo più semplice che tu possa immaginare per trasmettere informazioni utilizzando le onde radio.

Lo eseguiamo e sullo Scope Plot vediamo:

Quasi lo stesso segnale che ci ha mostrato l'oscilloscopio!

Come potete vedere, i moduli radio economici a 433 MHz ci danno un enorme spazio alla creatività. Possono essere utilizzati non solo tra loro, ma anche con molti altri dispositivi che funzionano alla stessa frequenza. Puoi usarli con successo in dispositivi puramente analogici senza microcontrollore, ad esempio con un timer 555. Puoi implementare i tuoi protocolli con checksum, compressione, crittografia e così via, senza alcuna restrizione, ad esempio, sulla lunghezza del pacchetto, come NRF24L01. Infine, i moduli sono ottimi per inviare messaggi broadcast.

Quali fantastiche applicazioni per questi moduli radio ti vengono in mente?

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Schema schematico di un sistema di radiocomando costruito sulla base di un telefono portatile, frequenza operativa - 433 MHz. I telefoni portatili erano molto popolari alla fine degli anni '90 e sono ancora venduti ovunque. Ma le comunicazioni cellulari sono più convenienti e stanno sostituendo le linee fisse ovunque.

Una volta acquistati i telefoni diventano superflui. Se questo crea un ricevitore non necessario ma riparabile con un interruttore toni/impulsi, è possibile creare un sistema di controllo remoto basato su di esso.

Affinché il ricevitore diventi un generatore di codici DTMF, è necessario commutarlo sulla posizione “tono” e fornirgli energia sufficiente per il normale funzionamento del circuito di selezione a toni. Quindi, invia un segnale da esso all'ingresso del trasmettitore.

Diagramma schematico

La Figura 1 mostra uno schema del trasmettitore di tale sistema di controllo radio. La tensione al telefono portatile viene fornita da una sorgente di 9 V CC attraverso il resistore R1, che in questo caso è il carico del circuito di selezione a toni del telefono. Quando premiamo i pulsanti sul TA, c'è una componente variabile del segnale DTMF sul resistore R1.

Dal resistore R1, il segnale a bassa frequenza va al modulatore del trasmettitore. Il trasmettitore è composto da due stadi. Il transistor VT1 viene utilizzato come oscillatore principale. La sua frequenza è stabilizzata da un risonatore SAW a 433,92 MHz. Il trasmettitore funziona a questa frequenza.

Riso. 1. Schema schematico di un trasmettitore 433 MHz per un combinatore telefonico.

L'amplificatore di potenza è realizzato utilizzando il transistor VT2. La modulazione di ampiezza viene effettuata in questa fase miscelando il segnale AF con la tensione di polarizzazione fornita alla base del transistor. Il segnale a bassa frequenza del codice DTMF dal resistore R1 entra nel circuito di generazione di tensione basato su VT2, costituito dai resistori R7, R3 e R5.

Il condensatore C3, insieme ai resistori, forma un filtro che separa RF e LF. L'amplificatore di potenza viene caricato sull'antenna tramite un filtro a forma di U C7-L3-C8.

Per evitare che la radiofrequenza del trasmettitore penetri nel circuito telefonico, l'alimentazione viene fornita tramite l'induttore L4, che blocca il percorso del segnale RF. Il percorso di ricezione (Figura 2) è realizzato secondo uno schema superrigenerativo. Un rilevatore super rigenerativo è realizzato sul transistor VT1.

Non c'è controllo della frequenza RF, il segnale dell'antenna arriva attraverso la bobina di comunicazione L1. Il segnale ricevuto e rilevato viene assegnato a R9, che fa parte del divisore di tensione R6-R9, che crea un punto medio all'ingresso diretto dell'amplificatore operazionale A1.

L'amplificazione LF principale avviene nell'amplificatore operazionale A1. Il suo guadagno dipende dalla resistenza R7 (una volta regolata, può essere utilizzata per regolare il guadagno in modo ottimale). Quindi, attraverso il resistore R10, che regola il livello del segnale rilevato, il codice DTMF viene inviato all'ingresso del microcircuito A2 di tipo KR1008VZh18.

Il circuito del decodificatore del codice DTMF sul chip A2 non è quasi diverso da quello standard, tranne per il fatto che vengono utilizzati solo tre bit del registro di uscita. Il codice binario a tre bit ottenuto come risultato della decodifica viene inviato a un decodificatore decimale sul multiplexer K561KP2. E poi - in uscita. Le uscite sono designate in base ai numeri con cui sono etichettati i pulsanti.

Riso. 2. Schema elettrico di un ricevitore radiocomando con frequenza 433 MHz e con decoder basato su K1008VZh18.

La sensibilità dell'ingresso K1008VZh18 dipende dalla resistenza R12 (o meglio dal rapporto R12/R13).

Quando viene ricevuto un comando, ne appare uno logico sull'uscita corrispondente.

In assenza di un comando, le uscite sono in uno stato ad alta resistenza, ad eccezione dell'uscita corrispondente all'ultimo comando ricevuto - sarà zero logico. Ciò deve essere tenuto in considerazione quando si esegue lo schema da controllare. Se necessario, tutte le uscite possono essere portate a zero utilizzando resistori fissi.

Dettagli

L'antenna è un filo lungo 160 mm. Le bobine del trasmettitore L1 e L2 (Fig. 1) sono le stesse, hanno 5 spire di PEV-2 0,31, senza cornice, con un diametro interno di 3 mm, avvolte spira per spira. La bobina L3 è la stessa, ma avvolta con incrementi di 1 mm.

La bobina L4 è un induttore già pronto da 100 µH o più.

Una volta installate, le bobine riceventi (Fig. 2) L1 e L2 si trovano una accanto all'altra, su un asse comune, come se una bobina fosse la continuazione dell'altra. L1 - 2,5 giri, L2 - 10 giri, PEV 0,67, diametro avvolgimento interno 3 mm, senza cornice. Bobina L3 - 30 giri di filo PEV 0,12, è avvolto su un resistore costante MLT-0,5 con una resistenza di almeno 1 M.

Shatrov SI RK-2015-10.

Letteratura: S. Petrus. Estensore radio per sintonizzatore satellitare con telecomando IR, R-6-200.

Facile da connettere. I moduli in questione, a differenza dell'nRF24L01+, vengono alimentati con una tensione di 5 V.

Disponibilità. I moduli radio sono prodotti da molti produttori, in vari design e sono intercambiabili.

Screpolatura:

Alla frequenza di 433.920 MHz funzionano molti altri dispositivi (lampadari radio, prese radio, portachiavi radio, modelli radio, ecc.), che possono "bloccare" la trasmissione dei dati tra i moduli radio.
Mancanza di feedback. I moduli sono divisi in ricevitore e trasmettitore. Pertanto, a differenza del modulo nRF24L01+, il ricevitore non può inviare un segnale di conferma al trasmettitore.
Bassa velocità di trasferimento dati, fino a 5 kbit/sec.
Il ricevitore MX-RM-5V è fondamentale anche per le piccole increspature sul bus di alimentazione. Se Arduino controlla dispositivi che introducono anche piccole ma costanti increspature nel bus di potenza (servi, indicatori LED, PWM, ecc.), il ricevitore considera queste increspature come un segnale e non risponde alle onde radio del trasmettitore. L'effetto dell'ondulazione sul ricevitore può essere ridotto in uno dei seguenti modi:
- Utilizza una fonte esterna per alimentare Arduino, non il bus USB. Poiché la tensione di uscita di molti alimentatori esterni è controllata o livellata. A differenza del bus USB, dove la tensione può "abbassarsi" in modo significativo.
- Installare un condensatore di livellamento sul bus di alimentazione del ricevitore.
- Utilizzare un alimentatore stabilizzato separato per il ricevitore.
- Utilizzare un'alimentazione separata per i dispositivi che introducono ondulazioni nel bus di alimentazione.

Avremo bisogno:

Moduli radio FS1000A e MX-RM-5V x 1 set.
Trema LED (rosso, arancione, verde, blu o bianco) x 1pz.
Un set di cavi femmina-femmina per il collegamento dei moduli radio x 1 set.

Per realizzare il progetto dobbiamo installare le librerie:

Libreria iarduino_RF433 (per lavorare con i moduli radio FS1000A e MX-RM-5V).
Libreria iarduino_4LED, (per lavorare con indicatore LED a quattro cifre Trema).

Puoi scoprire come installare le librerie nella pagina Wiki - Installazione delle librerie nell'IDE di Arduino.

Antenna:

Il primo amplificatore di qualsiasi ricevitore e l'ultimo amplificatore di qualsiasi trasmettitore è l'antenna. L'antenna più semplice è un'antenna a stilo (un pezzo di filo di una certa lunghezza). La lunghezza dell'antenna (sia ricevente che trasmittente) deve essere un multiplo di un quarto della lunghezza d'onda della frequenza portante. Cioè, le antenne a stilo possono essere a quarto d'onda (L/4), a semionda (L/2) e uguali alla lunghezza d'onda (1L).

La lunghezza di un'onda radio si calcola dividendo la velocità della luce (299"792"458 m/s) per la frequenza (nel nostro caso 433"920"000 Hz).

L = 299"792"458 / 433"920"000 = 0,6909 m = 691 mm.

Pertanto, la lunghezza delle antenne per i moduli radio a 433,920 MHz può essere: 691 mm(1 litro), 345 mm(L/2), o 173 mm(L/4). Le antenne sono saldate ai contatti, come mostrato nello schema di collegamento.

Video:

Schema di collegamento:

Ricevitore:

Una volta avviato (nel codice di configurazione), lo schizzo configura il funzionamento del ricevitore radio, indicando gli stessi parametri del trasmettitore e avvia anche il lavoro con l'indicatore LED. Dopodiché controlla costantemente (nel codice loop) se nel buffer ci sono dati ricevuti dal radioricevitore. Se sono presenti dati, vengono letti nell'array dati, dopodiché il valore dell'elemento 0 (letture del cursore Trema) viene visualizzato sull'indicatore LED e il valore dell'elemento 1 (letture del potenziometro Trema) viene convertito e utilizzato per impostare il LED luminosità.

Codice del programma:

Trasmettitore:

#includere // Collega la libreria per funzionare con il trasmettitore FS1000A iarduino_RF433_Transmitter radio(12); //Crea un oggetto radio da lavorare con la libreria iarduino_RF433, indicando il numero pin a cui è collegato il trasmettitore int data; // Crea un array per la trasmissione dei dati void setup())( radio.begin(); // Avvia il funzionamento del trasmettitore FS1000A (puoi specificare la velocità di NUMERO bit/sec come parametro, quindi non hai per chiamare la funzione setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Specificare la velocità di trasferimento dati (i433_5kbps, i433_4kbps, i433_3kbps, i433_2kbps, i433_1kbps, i433_500bps, i433_100bps), i433_1kbps - 1kbit/second Radio.openwritingpipe ( 5); // Aprire 5 pipe per il trasferimento dati (il trasmettitore può trasferire i dati solo per uno dai pipe: 0...7) ) // Se si richiama nuovamente la funzione openWritingPipe specificando un numero di pipe diverso, il trasmettitore inizierà a trasmettere i dati attraverso il nuovo specificato pipe void loop())( data = analogRead(A1); // legge le letture del cursore Trema dal pin A1 e le scrive sull'elemento 0 dell'array di dati data = analogRead(A2); // legge le letture del Trema potenziometro dal pin A2 e scriverli su 1 elemento dell'array dati radio.write(&data, sizeof(data)); // invia i dati dall'array dati indicando quanti byte dell'array vogliamo inviare delay(10); // pausa tra i pacchetti)

Ricevitore:

#includere // Collega la libreria per funzionare con il ricevitore MX-RM-5V #include // Collega la libreria affinché funzioni con un indicatore LED a quattro cifre iarduino_RF433_Receiver radio(2); // Crea un oggetto radio per lavorare con la libreria iarduino_RF433, indicando il numero del pin a cui è collegato il ricevitore (può essere collegato solo a pin che utilizzano interrupt esterni) iarduino_4LED dispLED(6,7); //Crea un oggetto dispLED per lavorare con le funzioni della libreria iarduino_4LED, indicando i dati int dei pin di visualizzazione (CLK, DIO); // Crea un array per ricevere i dati const uint8_t pinLED=11; // Crea una costante che indica l'uscita PWM a cui è collegato il LED void setup())( dispLED.begin(); // Avvia il funzionamento dell'indicatore LED radio.begin(); // Avvia il funzionamento dell'MX -Ricevitore RM-5V (puoi usarlo come parametro specificare il NUMERO di bit/sec di velocità, quindi non devi chiamare la funzione setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Specifica la velocità di ricezione dei dati (i433_5KBPS , i433_4KBPS, i433_3KBPS, i433_2KBPS, i433_1KBPS, i433_500BPS, i433_100BPS), i433_1KBPS - 1kbit/sec radio. openReadingPipe (5); // Apre il tubo 5 per ricevere i dati (se chiami la funzione senza un parametro, tutti i tubi verranno aperti a una volta, da 0 a 7) // radio.openReadingPipe (2); // Apre la pipe 2 per ricevere i dati (in questo modo puoi ascoltare più pipe contemporaneamente) // radio.closeReadingPipe(2); // Chiude la pipe 2 dalla ricezione dei dati (se chiami la funzione senza parametro, tutti i tubi verranno chiusi contemporaneamente, da 0 a 7) radio.startListening (); // Accendi il ricevitore, inizia ad ascoltare il tubo aperto // radio.stopListening (); // Spegnere il ricevitore se necessario ) void loop())( if(radio.available())( // Se ci sono dati ricevuti nel buffer radio.read(&data, sizeof(data)); // Leggere il data nell'array dati e specifica quanti byte leggere dispLED.print(data); // Visualizza le letture del cursore Trema sull'indicatore analogWrite(pinLED, map(data,0,1023,0,255)); // Imposta la luminosità del LED in base all'angolo di rotazione del potenziometro Trema) / / Se chiamiamo la funzione disponibile con un parametro sotto forma di riferimento a una variabile di tipo uint8_t, otterremo il numero del tubo attraverso il quale i dati sono arrivati (vedi lezione 26.5)