433 MHz radiokretsscheman och beskrivning. Hemmagjord radiostyrningssats baserat på en telefonlur (433 MHz)

433/315 MHz, får du reda på i denna korta recension. Dessa radiomoduler säljs vanligtvis i par - med en sändare och en mottagare. Du kan köpa ett par på eBay för $4, eller till och med $2 per par om du köper 10 på en gång.

Det mesta av informationen på Internet är fragmentarisk och inte särskilt tydlig. Därför bestämde vi oss för att testa dessa moduler och visa hur man uppnår tillförlitlig USART -> USART kommunikation med dem.

Uttag för radiomodul

I allmänhet har alla dessa radiomoduler en anslutning av 3 huvudkontakter (plus en antenn);

Sändare

Spänning vcc (ström +) 3V till 12V (fungerar vid 5V)
GND (jord -)
Mottagning av digital data.

Mottagare

Spänning vcc (ström +) 5V (vissa kan fungera på 3,3V)
GND (jord -)
Utmatning av mottagen digital data.

Dataöverföring

När sändaren inte tar emot data vid ingången stängs sändaroscillatorn av och förbrukar ungefär några mikroampere i standby-läge. Under testningen kom 0,2 µA ut från 5 V-matningen i avstängt tillstånd. När sändaren tar emot viss datainmatning sänder den ut på en 433 eller 315 MHz bärvåg och förbrukar med en 5V-matning cirka 12 mA.

Sändaren kan också drivas från en högre spänning (till exempel 12 V), vilket ökar sändareffekten och därmed räckvidden. Tester visade med 5V strömförsörjning upp till 20m genom flera väggar inne i huset.

Mottagaren när den är påslagen, även om sändaren inte fungerar, kommer att ta emot vissa statiska signaler och brus. Om en signal tas emot på den fungerande bärvågsfrekvensen, kommer mottagaren automatiskt att minska förstärkningen för att ta bort svagare signaler, och idealiskt isolera den modulerade digitala datan.

Det är viktigt att veta att mottagaren lägger lite tid på att justera förstärkningen, så inga "skurar" av data! Sändningen bör börja med ett "intro" före huvuddatan och sedan kommer mottagaren att hinna automatiskt justera förstärkningen innan den tar emot den viktiga datan.

Testa RF-moduler

Vid testning av båda modulerna från en +5V DC-källa, samt med en 173 mm vertikal piskantenn. (för en frekvens på 433,92 MHz är detta "1/4 våg"), riktiga 20 meter erhölls genom väggar, och typen av moduler påverkar inte dessa tester särskilt mycket. Därför kan vi anta att dessa resultat är typiska för de flesta block. En digital signalkälla med en exakt frekvens och 50/50 arbetscykel användes för att modulera sändardata.

Observera att alla dessa moduler i regel bara fungerar tillförlitligt upp till 1200 baud eller maximalt 2400 baud seriell överföring, såvida inte kommunikationsförhållandena är idealiska (hög signalstyrka).

Ovan visas en enkel version av ett block för seriell överföring av information till en mikrokontroller som kommer att tas emot från en dator. Den enda förändringen är tillägget av en 25V 10uF tantalkondensator till strömstiften (Vcc och GND) på båda modulerna.

Slutsats

Många använder dessa radioapparater i samband med Arduino-kontroller och liknande, eftersom detta är det enklaste sättet att få trådlös kommunikation från en mikrokontroller till en annan mikrokontroller, eller från en mikrokontroller till en PC.

Diskutera artikeln RF RADIO MODULES AT 433 MHz

Denna mottagare är designad som en "helgdesign" och är avsedd för
övervakning av 433 MHz-frekvensen, bedömning av situationen i luften, lyssna på signaler från AM/WFM/PWM-sändare, samt vid arbete med en riktad antenn för riktningssökning och sökning efter radiofyrar och radiomikrofoner. Mottagaren är gjord enligt en superregeneratorkrets med en transistor som arbetar i barriärläge, som har testats upprepade gånger i radiostyrningsutrustning. ULF använder det flitigt använda op-amp-chippet LM358, en av dess förstärkare fungerar som en preliminär förstärkare med förstärkningskontroll, och den andra som en repeater för matchning med lågimpedanshörlurar med spolresistanser på 20-50 ohm. Till skillnad från liknande radiokontrollmottagare reduceras lågpassfiltrets gränsfrekvens efter detektorn till 3-4 kHz för att minska brus i frånvaro av en signal, och kapacitansen hos kondensatorn som shuntar antenningången ökas för att minska påverkan av den resonansriktade "vågkanal"-antennen på avstämningen av detektorkretsen. Mottagarens känslighet är ungefär några mikrovolt, bandbredden är ungefär 1 MHz. Signalen från en 423 MHz-sändare med en effekt på 80 mW från ett avstånd av >2 m tas emot på en nivå som är jämförbar med brusnivån (när mottagaren är inställd på 433 MHz). Mottagningsfrekvensen bestäms av inställningen av L2-spolen och kan ändras inom vida gränser.

Schematisk bild av mottagaren
En gul lysdiod med en framåtspänning på cirka 2V tjänar till att stabilisera superregeneratorläget och fungerar även som en strömindikator. Matningsspänningsområdet är 3,7-0V, strömförbrukningen vid ström från 9V i frånvaro av en signal är 4mA, vid mottagning av en signal och full volym är 12mA. Justering av mottagaren handlar om att trimma (genom att komprimera och sträcka varven på spolen L2) superregeneratorkretsen till den önskade frekvensen.

Foto av den monterade mottagarbrädan.

Mottagare med 3-elements "vågkanal"-antenn

Från början var det planerat att ansluta en riktad antenn genom remskommunikationsledningar på 2-sidig folieglasfiber, men på grund av den instabila driften av mottagaren vid beröring av antennelementen, måste anslutningen av den aktiva vibratorn till mottagaringången göras på en 2-trådsledning (från plankablar) 160 mm lång .

Anslutningen görs med skruvar eftersom monteringsmåtten på BNC-kontakten överstiger mottagarkortets storlek.

Det här är ett foto på mottagaren med en vanlig 17cm piskantenn.

Tryckt kretskortsritning.
Installation utförs på 2-sidigt folieglasfiberlaminat med en tjocklek av 1 mm. Kontakterna markerade med vitt är anslutna till folien på undersidan av brädet (jord) med korta trådbitar. Uppmärksamhet! Skriv ut tavlan för LUT i en SPEGEL!

Rolig fakta! Det finns andra men kompatibla sändare på 433 MHz, särskilt en och två. Dessutom finns en alternativ mottagare. Men det är inte helt kompatibelt, eftersom utgången Alltid producerar någon form av signal, oavsett om överföringen faktiskt äger rum eller inte.

För mina experiment använde jag också en garagefjärrkontroll köpt på eBay med en intern DIP-switch:

Med lite tur kan sådana fjärrkontroller fortfarande hittas både på eBay och på AliExpress med en sökning som "garagedörröppnare 433mhz med dip switch." Men nyligen har de ersatts av "programmerbara" fjärrkontroller som kan ta emot och kopiera signalen från andra fjärrkontroller. Det kommer till och med till den punkt där säljare skickar fjärrkontroller utan DIP-switch, även om det tydligt visas på bilden de tillhandahåller och anges i produktbeskrivningen. Du bör inte lita på fjärrkontrollens externa likhet med den jag använde heller. Men om du bestämmer dig för att upprepa stegen från denna anteckning, närvaro eller frånvaro DIP-omkopplare kommer inte spela någon större roll.

Modulerna är extremt enkla att använda i dina projekt:

Både mottagaren och sändaren har VCC-, GND- och DATA-stift. Vid mottagaren upprepas DATA-stiftet två gånger. Modulerna drivs av 5 V. Bilden till vänster visar en krets där lysdioden är ansluten till DATA-stiftet på mottagaren. Till höger finns en krets med en sändare, vars DATA-stift är kopplat till en knapp och ett pull-up-motstånd. Dessutom använder båda kretsarna stabilisatorn LM7805. Det kan inte bli enklare.

Låt oss spela in signalen med Gqrx och öppna den resulterande filen i Inspectrum:

Här ser vi samma korta och långa signaler som oscilloskopet visade oss. Denna metod för signalkodning kallas förresten On-Off Keying. Detta är kanske det enklaste sättet att överföra information med hjälp av radiovågor som du kan föreställa dig.

Vi kör det, och på Scope Plot ser vi:

Nästan samma signal som oscilloskopet visade oss!

Som du kan se ger billiga radiomoduler på 433 MHz oss enormt utrymme för kreativitet. De kan användas inte bara med varandra, utan också med många andra enheter som arbetar med samma frekvens. Du kan använda dem ganska framgångsrikt i rent analoga enheter utan någon mikrokontroller, till exempel med en 555-timer. Du kan implementera dina egna protokoll med kontrollsummor, komprimering, kryptering och så vidare, utan några restriktioner på t.ex. paketlängd, som NRF24L01. Slutligen, moduler är bra för att skicka broadcast-meddelanden.

Vilka fantastiska applikationer för dessa radiomoduler tänker du på?

Tillägg: Du kan också vara intresserad av inlägg

Schematiskt diagram av ett radiokontrollsystem byggt på basen av en telefonlur, arbetsfrekvens - 433 MHz. Telefoner var mycket populära i slutet av 90-talet och de säljs fortfarande överallt. Men mobilkommunikation är bekvämare och ersätter nu fasta telefoner överallt.

När köpta telefoner blir onödiga. Om detta skapar en onödig men funktionsduglig handenhet med en ton/pulsomkopplare kan du göra ett fjärrkontrollsystem baserat på den.

För att handenheten ska bli en DTMF-kodgenerator måste du växla den till "ton"-läget och förse den med tillräckligt med ström för normal drift av dess tonuppringningskrets. Skicka sedan en signal från den till sändarens ingång.

Schematiskt diagram

Figur 1 visar ett diagram över sändaren för ett sådant radiostyrsystem. Spänningen till handenhetstelefonen tillförs från en 9V DC-källa genom motståndet R1, som i detta fall är belastningen för telefonens tonvalskrets. När vi trycker på knapparna på TA:n finns det en variabel komponent av DTMF-signalen på motståndet R1.

Från motståndet R1 går den lågfrekventa signalen till sändarmodulatorn. Sändaren består av två steg. Transistorn VT1 används som en masteroscillator. Dess frekvens stabiliseras av en SAW-resonator vid 433,92 MHz. Sändaren arbetar med denna frekvens.

Ris. 1. Schematisk bild av en 433 MHz-sändare för en telefonlur.

Effektförstärkaren är gjord med transistor VT2. Amplitudmodulering utförs i detta steg genom att blanda AF-signalen med förspänningen som tillförs transistorns bas. Lågfrekvenssignalen för DTMF-koden från motståndet R1 går in i spänningsgenereringskretsen baserad på VT2, bestående av motstånden R7, R3 och R5.

Kondensator C3 bildar tillsammans med resistorer ett filter som separerar RF och LF. Effektförstärkaren laddas på antennen genom ett U-format filter C7-L3-C8.

För att förhindra att radiofrekvensen från sändaren tränger in i telefonkretsen, tillförs ström till den via induktor L4, som blockerar vägen för RF-signalen. Mottagningsvägen (Figur 2) är gjord enligt ett superregenerativt schema. En superregenerativ detektor är gjord på transistorn VT1.

Det finns ingen RF-frekvenskontroll, signalen från antennen kommer genom L1-kommunikationsspolen. Den mottagna och detekterade signalen allokeras till R9, som är en del av spänningsdelaren R6-R9, som skapar en mittpunkt vid den direkta ingången av op-amp A1.

Den huvudsakliga LF-förstärkningen sker i operationsförstärkaren A1. Dess förstärkning beror på motståndet R7 (när den är justerad kan den användas för att justera förstärkningen till det optimala). Sedan, genom motståndet R10, som reglerar nivån på den detekterade signalen, skickas DTMF-koden till ingången på A2-mikrokretsen av typen KR1008VZh18.

DTMF-kodavkodarkretsen på A2-chippet skiljer sig nästan inte från standarden, förutom att endast tre bitar av utgångsregistret används. Den trebitars binära koden som erhålls som ett resultat av avkodning matas till en decimalavkodare på K561KP2-multiplexern. Och sedan - på väg ut. Utgångarna är betecknade enligt de nummer som knapparna är märkta med.

Ris. 2. Kretsschema för en radiostyrningsmottagare med en frekvens på 433 MHz och med en dekoder baserad på K1008VZh18.

Känsligheten hos K1008VZh18-ingången beror på motståndet R12 (eller snarare, på förhållandet R12/R13).

När ett kommando tas emot visas ett logiskt kommando vid motsvarande utgång.

I frånvaro av ett kommando är utgångarna i ett högresistanstillstånd, förutom utgången som motsvarar det senast mottagna kommandot - det kommer att vara logisk noll. Detta måste beaktas vid exekvering av schemat som ska kontrolleras. Vid behov kan alla utgångar dras upp till noll med hjälp av fasta motstånd.

Detaljer

Antennen är en trådeker 160 mm lång. Sändarspolarna L1 och L2 (Fig. 1) är desamma, de har 5 varv PEV-2 0,31, ramlösa, med en inre diameter på 3 mm, lindade varv till varv. Spole L3 är densamma, men lindad i steg om 1 mm.

Spole L4 är en färdig induktor på 100 µH eller mer.

När de är installerade är mottagarspolarna (Fig. 2) L1 och L2 placerade nära varandra, på en gemensam axel, som om den ena spolen är en fortsättning på den andra. L1 - 2,5 varv, L2 - 10 varv, PEV 0,67, invändig lindningsdiameter 3 mm, ingen ram. Spole L3 - 30 varv PEV 0,12 tråd, den är lindad på ett konstant motstånd MLT-0,5 med ett motstånd på minst 1M.

Shatrov S.I. RK-2015-10.

Litteratur: S. Petrus. Radioförlängare för IR-fjärrkontroll satellittuner, R-6-200.

Lätt att ansluta. Modulerna i fråga, till skillnad från nRF24L01+, drivs av en spänning på 5 V.

Tillgänglighet. Radiomoduler tillverkas av många tillverkare, i olika utföranden och är utbytbara.

Brister:

Vid en frekvens på 433,920 MHz fungerar många andra enheter (radioljuskronor, radiouttag, radionyckelbrickor, radiomodeller etc.), som kan "stoppa" dataöverföring mellan radiomoduler.
Brist på feedback. Modulerna är uppdelade i mottagare och sändare. Således, till skillnad från modulen nRF24L01+, kan mottagaren inte skicka en kvittenssignal till sändaren.
Låg dataöverföringshastighet, upp till 5 kbit/sek.
MX-RM-5V-mottagaren är avgörande för även små krusningar på strömbussen. Om Arduino styr enheter som introducerar även små men konstanta krusningar i kraftbussen (servon, LED-indikatorer, PWM, etc.), så betraktar mottagaren dessa krusningar som en signal och svarar inte på radiovågor från sändaren. Effekten av rippel på mottagaren kan minskas på något av följande sätt:
- Använd en extern källa för att driva Arduino, inte USB-bussen. Eftersom utspänningen från många externa nätaggregat är kontrollerad eller utjämnad. Till skillnad från USB-bussen, där spänningen kan "sjunka" avsevärt.
- Installera en utjämningskondensator på mottagarens strömbuss.
- Använd en separat stabiliserad strömkälla för mottagaren.
- Använd separat ström för enheter som inför rippel i strömbussen.

Vi kommer att behöva:

Radiomoduler FS1000A och MX-RM-5V x 1 set.
Trema LED (röd, orange, grön, blå eller vit) x 1st.
En uppsättning hona-honkablar för anslutning av radiomoduler x 1 set.

För att implementera projektet måste vi installera biblioteken:

Bibliotek iarduino_RF433 (för arbete med radiomoduler FS1000A och MX-RM-5V).
Bibliotek iarduino_4LED, (för att arbeta med Trema fyrsiffrig LED-indikator).

Du kan ta reda på hur du installerar bibliotek på Wiki-sidan - Installera bibliotek i Arduino IDE.

Antenn:

Den första förstärkaren på någon mottagare och den sista förstärkaren på någon sändare är antennen. Den enklaste antennen är en piskantenn (en bit tråd av en viss längd). Längden på antennen (både mottagare och sändare) måste vara en multipel av en fjärdedel av våglängden för bärvågsfrekvensen. Det vill säga, piskantenner kan vara kvartsvåg (L/4), halvvåg (L/2) och lika med våglängden (1L).

Längden på en radiovåg beräknas genom att dividera ljusets hastighet (299"792"458 m/s) med frekvensen (i vårt fall 433"920"000 Hz).

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

Således kan längden på antenner för radiomoduler vid 433,920 MHz vara: 691 mm(1L), 345 mm(L/2), eller 173 mm(L/4). Antennerna är fastlödda på kontaktdynorna, enligt kopplingsschemat.

Video:

Kopplingsschema:

Mottagare:

När den startas (i inställningskoden), konfigurerar skissen radiomottagarens funktion, vilket indikerar samma parametrar som sändaren, och initierar även arbete med LED-indikatorn. Därefter kontrollerar den hela tiden (i slingkoden) om det finns någon data som tas emot av radiomottagaren i bufferten. Om det finns data läses det in i datamatrisen, varefter värdet för element 0 (Trema-skjutreglageavläsningar) visas på LED-indikatorn och element 1-värdet (Trema-potentiometeravläsningar) konverteras och används för att ställa in lysdioden ljusstyrka.

Programkod:

Sändare:

#omfatta // Anslut biblioteket för att fungera med FS1000A-sändaren iarduino_RF433_Transmitter radio(12); // Skapa ett radioobjekt för att arbeta med iarduino_RF433-biblioteket, som anger pinnumret till vilket sändaren är ansluten int data; // Skapa en array för dataöverföring void setup())( radio.begin(); // Initiera driften av FS1000A-sändaren (du kan ange hastigheten på NUMBER bitar/sekund som en parameter, då behöver du inte för att anropa setDataRate-funktionen) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Ange dataöverföringshastigheten (i433_5kbps, i433_4kbps, i433_3kbps, i433_2kbps, i433_1kbps, i433_431bps, i433_431bps, i433_503bps, i433_5_1bps), i433_5_1ps1 bit/sekund Radio.openwritingpipe ( 5); // Öppna 5-rör för dataöverföring (sändaren kan överföra data endast med en från rör: 0...7) ) // Om du anropar openWritingPipe-funktionen igen genom att ange ett annat rörnummer, kommer sändaren att börja sända data genom den nya specificerad pipe void loop())( data = analogRead(A1); // läs Trema-reglagets avläsningar från stift A1 och skriv dem till 0-elementet i datamatrisen data = analogRead(A2); // läs avläsningarna för Trema potentiometer från stift A2 och skriv dem till 1 element i datamatrisen radio.write(&data, sizeof(data)); // skicka data från datamatrisen som anger hur många byte av matrisen vi vill skicka delay(10); // pausa mellan paket)

Mottagare:

#omfatta // Anslut biblioteket för att fungera med MX-RM-5V-mottagaren #include // Anslut biblioteket för att fungera med en fyrsiffrig LED-indikator iarduino_RF433_Receiver radio(2); // Skapa ett radioobjekt för att arbeta med iarduino_RF433-biblioteket, som anger numret på stiftet som mottagaren är ansluten till (kan endast anslutas till stift som använder externa avbrott) iarduino_4LED dispLED(6,7); // Skapa ett dispLED-objekt för att arbeta med funktionerna i iarduino_4LED-biblioteket, vilket indikerar displaystiften (CLK, DIO) int-data; // Skapa en array för att ta emot data const uint8_t pinLED=11; // Skapa en konstant som indikerar PWM-utgången till vilken lysdioden är ansluten void setup())( dispLED.begin(); // Initiera driften av LED-indikatorn radio.begin(); // Initiera driften av MX -RM-5V-mottagare (du kan använda den som en parameter för att ange hastigheten ANTAL bitar/sek, då behöver du inte anropa setDataRate-funktionen) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Specificera datamottagningshastigheten (i433_5KBPS , i433_4KBPS, i433_3KBPS, i433_2KBPS, i433_1KBPS, i433_500BPS, i433_100BPS), i433_1KBPS - 1kbit/sek radio. openReadingPipe (5); // Open a pipe kommer att öppnas vid parameter en gång, från 0 till 7) // radio.openReadingPipe (2); // Öppna pipe 2 för att ta emot data (på så sätt kan du lyssna på flera pipes samtidigt) // radio.closeReadingPipe(2); // Close pipe 2 från att ta emot data (om du anropar funktionen utan en parameter stängs alla rör på en gång, från 0 till 7) radio.startListening (); // Slå på mottagaren, börja lyssna på det öppna röret // radio.stopListening (); // Stäng av mottagaren om det behövs ) void loop())( if(radio.available())( // Om det finns mottagen data i bufferten radio.read(&data, sizeof(data)); // Läs data i datamatrisen och ange hur många byte som ska läsas dispLED.print(data); // Visa Trema-reglagets avläsningar på indikatorn analogWrite(pinLED, map(data,0,1023,0,255)); // Ställ in ljusstyrkan av lysdioden i enlighet med rotationsvinkeln för Trema-potentiometern) / / Om vi anropar den tillgängliga funktionen med en parameter i form av en referens till en variabel av typen uint8_t, kommer vi att få numret på det rör genom vilket data kom (se lektion 26.5)