433 MHz radijski diagrami in opis. Domači radijski krmilnik na osnovi telefonske slušalke (433 MHz)

433/315 MHz, boste izvedeli v tem kratkem pregledu. Ti radijski moduli se običajno prodajajo v parih - z enim oddajnikom in enim sprejemnikom. Na eBayu lahko kupite par za 4 $ ali celo 2 $ za par, če kupite 10 naenkrat.

Večina informacij na internetu je razdrobljenih in premalo jasnih. Zato smo se odločili testirati te module in pokazati, kako z njimi doseči zanesljivo komunikacijo USART -> USART.

Pinout radijskega modula

Na splošno imajo vsi ti radijski moduli povezavo 3 glavnih kontaktov (plus antena);

Oddajnik

Napetost vcc (moč +) 3V do 12V (deluje pri 5V)
GND (ozemljitev -)
Sprejem digitalnih podatkov.

Sprejemnik

Napetost vcc (moč +) 5V (nekateri lahko delujejo pri 3,3V)
GND (ozemljitev -)
Izhod prejetih digitalnih podatkov.

Prenos podatkov

Ko oddajnik na vhodu ne prejme podatkov, se oscilator oddajnika izklopi in v stanju pripravljenosti porabi približno nekaj mikroamperov. Med testiranjem je iz 5 V napajanja v izklopljenem stanju prišlo 0,2 µA. Ko oddajnik prejme nekaj vhodnih podatkov, oddaja na nosilcu 433 ali 315 MHz in z napajanjem 5 V porabi približno 12 mA.

Oddajnik se lahko napaja tudi iz višje napetosti (npr. 12 V), kar poveča moč oddajnika in s tem tudi domet. Testi so pokazali s 5V napajanjem do 20m skozi več sten znotraj hiše.

Ko je sprejemnik vklopljen, tudi če oddajnik ne deluje, bo prejel nekaj statičnih signalov in šuma. Če je signal sprejet na delovni nosilni frekvenci, bo sprejemnik samodejno zmanjšal ojačanje, da odstrani šibkejše signale, in v idealnem primeru bo izoliral modulirane digitalne podatke.

Pomembno je vedeti, da sprejemnik porabi nekaj časa za prilagajanje ojačanja, tako da ni "izbruhov" podatkov! Oddajanje se mora začeti z "uvodom" pred glavnimi podatki in nato bo imel sprejemnik čas, da samodejno prilagodi ojačanje, preden prejme pomembne podatke.

Testiranje RF modulov

Pri testiranju obeh modulov iz vira +5 V DC, kot tudi s 173 mm navpično bično anteno. (za frekvenco 433,92 MHz je to "1/4 vala"), realnih 20 metrov smo dobili skozi stene, tip modulov pa na te teste ne vpliva veliko. Zato lahko domnevamo, da so ti rezultati značilni za večino blokov. Za modulacijo podatkov oddajnika je bil uporabljen vir digitalnega signala z natančno frekvenco in delovnim ciklom 50/50.

Upoštevajte, da vsi ti moduli praviloma delujejo zanesljivo le do 1200 baud ali največ 2400 baud serijskega prenosa, razen če so seveda komunikacijski pogoji idealni (visoka moč signala).

Zgoraj je prikazana preprosta različica bloka za serijsko prenašanje informacij v mikrokrmilnik, ki bo prejet iz računalnika. Edina sprememba je dodatek 25V 10uF tantalovega kondenzatorja na napajalne zatiče (Vcc in GND) na obeh modulih.

Zaključek

Veliko ljudi uporablja te radie v povezavi s krmilniki Arduino in podobnim, saj je to najlažji način za brezžično komunikacijo od mikrokontrolerja do drugega mikrokrmilnika ali od mikrokrmilnika do osebnega računalnika.

Razpravljajte o članku RF RADIO MODULI NA 433 MHz

Ta sprejemnik je bil zasnovan kot "vikend dizajn" in je namenjen
spremljanje frekvence 433 MHz, ocenjevanje razmer v etru, poslušanje signalov AM/WFM/PWM oddajnikov, kot tudi pri delu z usmerjeno anteno za pelencijo in iskanje radijskih svetilnikov in radijskih mikrofonov. Sprejemnik je izdelan po vezju super-regeneratorja s tranzistorjem, ki deluje v bariernem načinu, ki je bil večkrat preizkušen v opremi za radijsko krmiljenje. ULF uporablja široko uporabljen čip operacijskega ojačevalca LM358, eden od njegovih ojačevalnikov deluje kot predhodni ojačevalnik z nadzorom ojačanja, drugi pa kot repetitor za usklajevanje s slušalkami z nizko impedanco z upornostjo tuljave 20–50 ohmov. Za razliko od podobnih sprejemnikov za radijsko krmiljenje je mejna frekvenca nizkopasovnega filtra po detektorju zmanjšana na 3-4 kHz, da se zmanjša šum v odsotnosti signala, in kapacitivnost kondenzatorja, ki preusmeri vhod antene, se poveča, da se zmanjša vpliv resonančne usmerjene antene "valovnega kanala" pri uglaševanju detektorskega vezja. Občutljivost sprejemnika je približno nekaj mikrovoltov, pasovna širina je približno 1 MHz. Signal iz oddajnika 423 MHz z močjo 80 mW z razdalje > 2 m je sprejet na ravni, ki je primerljiva z ravnjo šuma (ko je sprejemnik nastavljen na 433 MHz). Frekvenca sprejema je določena z nastavitvijo tuljave L2 in jo je mogoče spreminjati v širokih mejah.

Shematski diagram sprejemnika
Rumena LED s prednjo napetostjo približno 2 V služi za stabilizacijo načina super regeneratorja in služi tudi kot indikator vklopa. Razpon napajalne napetosti je 3,7-0V, poraba toka pri napajanju iz 9V brez signala je 4mA, pri sprejemu signala in polni glasnosti je 12mA. Prilagoditev sprejemnika se zmanjša na nastavitev (s stiskanjem in raztezanjem obratov tuljave L2) vezja super-regeneratorja na zahtevano frekvenco.

Fotografija sestavljene sprejemne plošče.

Sprejemnik s 3-elementno anteno "wave channel".

Sprva je bila načrtovana povezava usmerjene antene prek tračnih komunikacijskih linij na 2-stranski foliji iz steklenih vlaken, vendar je bilo zaradi nestabilnega delovanja sprejemnika pri dotiku elementov antene treba izvesti povezavo aktivnega vibratorja z vhodom sprejemnika. na 2-žilni liniji (iz ravnih kabelskih žic) dolžine 160 mm.

Povezava je izvedena z vijaki, saj vgradne mere BNC konektorja presegajo velikost sprejemne plošče.

To je fotografija sprejemnika z navadno 17 cm bično anteno.

Risba tiskanega vezja.
Montaža se izvede na 2-stranski folijski laminat iz steklenih vlaken debeline 1 mm. Belo označeni kontakti so s kratkimi žičkami povezani s folijo na spodnji strani plošče (ozemljitev). Pozor! Natisnite tablo za LUT v OGLEDALU!

Zanimivost! Obstajajo tudi drugi, vendar združljivi oddajniki na 433 MHz, zlasti eden in dva. Poleg tega obstaja alternativni sprejemnik. Vendar ni popolnoma združljiv, saj izhod Nenehno proizvaja nekakšen signal, ne glede na to, ali prenos dejansko poteka ali ne.

Za svoje poskuse sem uporabil tudi garažni daljinski upravljalnik, kupljen na eBayu, z notranjim DIP stikalom:

Z nekaj sreče je takšne daljinske upravljalnike še vedno mogoče najti tako na eBayu kot na AliExpressu z iskanjem, kot je »odpirač garažnih vrat 433 mhz z dip stikalom«. Pred kratkim pa so jih nadomestili "programabilni" daljinski upravljalniki, ki lahko sprejemajo in kopirajo signal drugih daljinskih upravljalnikov. Pride celo do točke, ko prodajalci pošljejo daljinske upravljalnike brez DIP stikala, tudi če je to jasno prikazano na fotografiji, ki jo posredujejo, in je navedeno v opisu izdelka. Tudi na zunanjo podobnost daljinskega upravljalnika s tistim, ki sem ga uporabljal, se ne smete zanašati. Če pa se odločite ponoviti korake iz te opombe, prisotnost oz DIP stikalo ne bo imel velike vloge.

Moduli so izjemno enostavni za uporabo v vaših projektih:

Tako sprejemnik kot oddajnik imata nožice VCC, GND in DATA. Pri sprejemniku se DATA pin dvakrat ponovi. Moduli se napajajo s 5 V. Slika na levi prikazuje vezje, v katerem je LED dioda priključena na DATA pin sprejemnika. Na desni je vezje z oddajnikom, katerega DATA pin je povezan z gumbom in pull-up uporom. Poleg tega oba vezja uporabljata stabilizator LM7805. Ne bi moglo biti bolj preprosto.

Posnemimo signal z Gqrx in odprimo nastalo datoteko v Inspectrumu:

Tukaj vidimo iste kratke in dolge signale, kot nam jih je pokazal osciloskop. Mimogrede, ta metoda kodiranja signala se imenuje On-Off Keying. To je morda najenostavnejši način prenosa informacij z uporabo radijskih valov, ki si ga lahko zamislite.

Zaženemo ga in na Scope Plot vidimo:

Skoraj enak signal, kot nam ga je pokazal osciloskop!

Kot lahko vidite, nam poceni radijski moduli na 433 MHz dajejo ogromno prostora za ustvarjalnost. Uporabljajo se lahko ne samo med seboj, temveč tudi s številnimi drugimi napravami, ki delujejo na isti frekvenci. Lahko jih dokaj uspešno uporabljate v povsem analognih napravah brez mikrokontrolerja, na primer s časovnikom 555. Implementirate lahko lastne protokole s kontrolnimi vsotami, stiskanjem, šifriranjem itd., brez kakršnih koli omejitev glede, recimo, dolžine paketa, kot je NRF24L01. Končno so moduli odlični za pošiljanje oddajnih sporočil.

Katere neverjetne aplikacije za te radijske module vam pridejo na misel?

Dodatek: Morda vas bodo zanimale tudi objave

Shema radijskega krmilnega sistema, zgrajenega na osnovi telefonske slušalke, delovna frekvenca - 433 MHz. Prenosni telefoni so bili v poznih 90. letih zelo priljubljeni in se še vedno prodajajo povsod. Toda mobilne komunikacije so bolj priročne in zdaj povsod nadomeščajo stacionarne.

Enkrat kupljeni telefoni postanejo nepotrebni. Če s tem ustvarite nepotrebno, a uporabno slušalko s tonsko/impulznim stikalom, lahko na njegovi osnovi naredite sistem za daljinsko upravljanje.

Da bi slušalka postala generator kode DTMF, jo morate preklopiti v položaj “tone” in ji napajati dovolj energije za normalno delovanje njenega vezja za tonsko izbiranje. Nato pošljite signal iz njega na vhod oddajnika.

Shematski diagram

Slika 1 prikazuje diagram oddajnika takšnega radijskega nadzornega sistema. Napetost na telefonsko slušalko se napaja iz vira 9V DC preko upora R1, ki je v tem primeru obremenitev vezja tonskega izbiranja telefona. Ko pritisnemo tipke na TA, je na uporu R1 spremenljiva komponenta DTMF signala.

Od upora R1 gre nizkofrekvenčni signal do modulatorja oddajnika. Oddajnik je sestavljen iz dveh stopenj. Tranzistor VT1 se uporablja kot glavni oscilator. Njegovo frekvenco stabilizira SAW resonator pri 433,92 MHz. Oddajnik deluje na tej frekvenci.

riž. 1. Shematski diagram 433 MHz oddajnika za telefonsko slušalko.

Ojačevalnik moči je izdelan z uporabo tranzistorja VT2. Amplitudna modulacija se v tej fazi izvede z mešanjem signala AF z prednapetostjo, ki se dovaja na osnovo tranzistorja. Nizkofrekvenčni signal kode DTMF iz upora R1 vstopi v vezje za ustvarjanje napetosti na osnovi VT2, ki ga sestavljajo upori R7, R3 in R5.

Kondenzator C3 skupaj z upori tvori filter, ki ločuje RF in LF. Ojačevalnik moči je naložen na anteno skozi filter v obliki črke U C7-L3-C8.

Da bi preprečili, da bi radijska frekvenca oddajnika prodrla v telefonsko vezje, se vanj napaja preko induktorja L4, ki blokira pot RF signala. Sprejemna pot (slika 2) je izdelana po superregenerativni shemi. Na tranzistorju VT1 je narejen super regenerativni detektor.

Regulacije RF frekvence ni, signal iz antene prihaja preko komunikacijske tuljave L1. Prejeti in zaznani signal je dodeljen R9, ki je del napetostnega delilnika R6-R9, ki ustvari sredino na neposrednem vhodu operacijskega ojačevalnika A1.

Glavno LF ojačanje se pojavi v operacijskem ojačevalniku A1. Njegovo ojačenje je odvisno od upora R7 (ko je nastavljen, se lahko uporabi za nastavitev ojačenja na optimalno). Nato se prek upora R10, ki uravnava nivo zaznanega signala, koda DTMF pošlje na vhod mikrovezja A2 tipa KR1008VZh18.

Vezje dekodirnika kode DTMF na čipu A2 se skoraj ne razlikuje od standardnega, le da so uporabljeni samo trije biti izhodnega registra. Tribitna binarna koda, dobljena kot rezultat dekodiranja, se napaja v decimalni dekoder na multiplekserju K561KP2. In potem - na poti ven. Izhodi so označeni glede na številke, s katerimi so označeni gumbi.

riž. 2. Shema vezja radijskega krmilnega sprejemnika s frekvenco 433 MHz in z dekoderjem na osnovi K1008VZh18.

Občutljivost vhoda K1008VZh18 je odvisna od upora R12 (ali bolje rečeno od razmerja R12/R13).

Ko je ukaz prejet, se na ustreznem izhodu pojavi logični ukaz.

Če ukaza ni, so izhodi v stanju visokega upora, razen izhoda, ki ustreza zadnjemu prejetemu ukazu - to bo logična ničla. To je treba upoštevati pri izvajanju sheme, ki jo je treba nadzorovati. Če je potrebno, lahko vse izhode dvignete na nič z uporabo fiksnih uporov.

Podrobnosti

Antena je žična napera dolžine 160 mm. Oddajni tuljavi L1 in L2 (slika 1) sta enaki, imata 5 ovojev PEV-2 0,31, brez okvirja, z notranjim premerom 3 mm, navita zavoj do zavoja. Tuljava L3 je enaka, vendar navita v korakih po 1 mm.

Tuljava L4 je že pripravljen induktor 100 µH ali več.

Ko sta nameščeni, sta sprejemni tuljavi (slika 2) L1 in L2 nameščeni blizu drug drugega, na skupni osi, kot da je ena tuljava nadaljevanje druge. L1 - 2,5 ovojev, L2 - 10 ovojev, PEV 0,67, notranji premer navitja 3 mm, brez okvirja. Tuljava L3 - 30 obratov žice PEV 0,12, navita je na konstantni upor MLT-0,5 z uporom najmanj 1M.

Shatrov S.I. RK-2015-10.

Literatura: S. Petrus. Radijski podaljšek za IR daljinski upravljalnik satelitskega sprejemnika, R-6-200.

Enostaven za povezavo. Zadevni moduli se za razliko od nRF24L01+ napajajo z napetostjo 5 V.

Razpoložljivost. Radijske module proizvaja veliko proizvajalcev, v različnih izvedbah in so zamenljivi.

Napake:

Na frekvenci 433,920 MHz deluje veliko drugih naprav (radijski lestenci, radijske vtičnice, radijski ključi, radijski modeli itd.), ki lahko »motijo« prenos podatkov med radijskimi moduli.
Pomanjkanje povratnih informacij. Moduli so razdeljeni na sprejemnike in oddajnike. Tako za razliko od modula nRF24L01+ sprejemnik ne more poslati potrditvenega signala oddajniku.
Nizka hitrost prenosa podatkov, do 5 kbit/s.
Sprejemnik MX-RM-5V je kritičen tudi pri majhnih valovih na napajalnem vodilu. Če Arduino krmili naprave, ki v napajalno vodilo vnašajo celo majhne, a stalne valove (servo, LED indikatorji, PWM itd.), potem sprejemnik te valove obravnava kot signal in se ne odziva na radijske valove oddajnika. Učinek valovanja na sprejemniku je mogoče zmanjšati na enega od naslednjih načinov:
- Za napajanje Arduina uporabite zunanji vir, ne vodila USB. Ker je izhodna napetost mnogih zunanjih napajalnikov nadzorovana ali zglajena. Za razliko od vodila USB, kjer lahko napetost močno "pade".
- Namestite gladilni kondenzator na vodilo za napajanje sprejemnika.
- Za sprejemnik uporabite ločeno stabilizirano napajanje.
- Uporabite ločeno napajanje za naprave, ki vnašajo valovanje v napajalno vodilo.

Potrebovali bomo:

Radijski moduli FS1000A in MX-RM-5V x 1 komplet.
Trema LED (rdeča, oranžna, zelena, modra ali bela) x 1 kos.
Komplet žic ženski-ženski za povezavo radijskih modulov x 1 set.

Za izvedbo projekta moramo namestiti knjižnice:

Knjižnica iarduino_RF433 (za delo z radijskimi moduli FS1000A in MX-RM-5V).
Knjižnica iarduino_4LED, (za delo s štirimestnim LED indikatorjem Trema).

Kako namestiti knjižnice, lahko izveste na strani Wiki – Namestitev knjižnic v Arduino IDE.

Antena:

Prvi ojačevalnik vsakega sprejemnika in zadnji ojačevalnik vsakega oddajnika je antena. Najenostavnejša antena je bična antena (kos žice določene dolžine). Dolžina antene (tako sprejemnika kot oddajnika) mora biti večkratnik četrtine valovne dolžine nosilne frekvence. To pomeni, da so bične antene lahko četrtvalovne (L/4), polvalovne (L/2) in enake valovne dolžine (1L).

Dolžino radijskega vala izračunamo tako, da hitrost svetlobe (299"792"458 m/s delimo s frekvenco (v našem primeru 433"920"000 Hz).

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

Tako je lahko dolžina anten za radijske module na 433,920 MHz: 691 mm(1L), 345 mm(L/2), oz 173 mm(L/4). Antene so spajkane na kontaktne ploščice, kot je prikazano na povezovalni shemi.

Video:

Shema povezave:

Sprejemnik:

Ko se zažene (v nastavitveni kodi), skica konfigurira delovanje radijskega sprejemnika, pri čemer navede enake parametre kot oddajnik, in začne tudi delo z LED indikatorjem. Nato nenehno (v kodi zanke) preverja, ali so v medpomnilniku kakršni koli podatki, ki jih sprejme radijski sprejemnik. Če obstajajo podatki, se preberejo v podatkovno matriko, nato pa se na LED indikatorju prikaže vrednost elementa 0 (odčitki drsnika Trema), vrednost elementa 1 (odčitki potenciometra Trema) pa se pretvori in uporabi za nastavitev LED svetlost.

Programska koda:

Oddajnik:

#vključi // Povežite knjižnico za delo z oddajnikom FS1000A iarduino_RF433_Transmitter radio(12); // Ustvarite radijski objekt za delo s knjižnico iarduino_RF433, ki označuje številko pina, na katero je oddajnik povezan int data; // Ustvarite polje za prenos podatkov void setup())( radio.begin(); // Sprožite delovanje oddajnika FS1000A (kot parameter lahko določite hitrost NUMBER bitov/s, potem nimate za klic funkcije setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Določite hitrost prenosa podatkov (i433_5kbps, i433_4kbps, i433_3kbps, i433_2kbps, i433_1kbps, i433_500bps, i433_100bps), i433_1kbps - 1kbit /drugi Radio.openwritingpipe (5); // Odprite 5 cev za prenos podatkov (oddajnik lahko prenaša podatke samo po eni iz cevi: 0...7) ) // Če znova pokličete funkcijo openWritingPipe z navedbo druge številke cevi, bo oddajnik začel prenašati podatke prek nove specificirana cev void loop())( data = analogRead(A1); // preberite odčitke drsnika Trema s pina A1 in jih zapišite v 0 element podatkovne matrike data = analogRead(A2); // preberite odčitke Trema potenciometer iz nožice A2 in jih zapišite v 1 element podatkovne matrike radio.write(&data, sizeof(data)); // pošiljanje podatkov iz podatkovne matrike, ki označuje, koliko bajtov matrike želimo poslati delay(10); // premor med paketi)

Sprejemnik:

#vključi // Povežite knjižnico za delo s sprejemnikom MX-RM-5V #include // Povežite knjižnico za delo s štirimestnim LED indikatorjem iarduino_RF433_Receiver radio(2); // Ustvarite radijski objekt za delo s knjižnico iarduino_RF433, ki označuje številko pina, na katerega je priključen sprejemnik (lahko se poveže le z zatiči, ki uporabljajo zunanje prekinitve) iarduino_4LED dispLED(6,7); // Ustvarite predmet dispLED za delo s funkcijami knjižnice iarduino_4LED, ki označuje nožice zaslona (CLK, DIO) int data; // Ustvari matriko za sprejem podatkov const uint8_t pinLED=11; // Ustvari konstanto, ki označuje izhod PWM, na katerega je priključena LED void setup())( dispLED.begin(); // Sproži delovanje indikatorja LED radio.begin(); // Sproži delovanje MX -RM-5V sprejemnik (uporabite ga lahko kot parameter, določite hitrost ŠTEVILO bitov/s, potem vam ni treba klicati funkcije setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Določite hitrost sprejema podatkov (i433_5KBPS , i433_4KBPS, i433_3KBPS, i433_2KBPS, i433_1KBPS, i433_500BPS, i433_100BPS), i433_1KBPS - 1kbit/s radio. openReadingPipe (5); // Odprite cev 5 za sprejem podatkov (če pokličete funkcijo brez parametra, bodo vse cevi odprte ob enkrat, od 0 do 7) // radio.openReadingPipe (2); // Odprite cev 2 za sprejem podatkov (na ta način lahko poslušate več cevi hkrati) // radio.closeReadingPipe(2); // Zaprite cev 2 od prejemanja podatkov (če pokličete funkcijo brez parametra, se zaprejo vse cevi naenkrat, od 0 do 7) radio.startListening (); // Vklopite sprejemnik, začnite poslušati odprto cev // radio.stopListening (); // Po potrebi izklopite sprejemnik ) void loop())( if(radio.available())( // Če so v medpomnilniku prejeti podatki radio.read(&data, sizeof(data)); // Preberite podatke v podatkovno matriko in določite, koliko bajtov prebrati dispLED.print(data); // Prikažite odčitke drsnika Trema na indikatorju analogWrite(pinLED, map(data,0,1023,0,255)); // Nastavite svetlost LED v skladu s kotom vrtenja potenciometra Trema) / / Če pokličemo razpoložljivo funkcijo s parametrom v obliki reference na spremenljivko tipa uint8_t, potem dobimo številko cevi, skozi katero podatki so prišli (glejte lekcijo 26.5)