כיצד לבנות מודול משלך NRF24L01+pa+lna: 5 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

המודול מבוסס Nrf24L01 היה מאוד פופולרי מכיוון שהוא קל ליישום בפרויקטים של תקשורת אלחוטית. ניתן למצוא את המודול במחיר של פחות מ- $ 1 עם גרסה מודפסת PCB, או אנטנה חד -קוטבית. הבעיה במודולים זולים אלה היא שיש להם בעיות רבות והופכות לפגומות בקלות. בעיקר מכיוון שה- IC לא יוצר במקור על ידי Nordicsemi, אלא גם בגלל איכות ההדפסה הלקויה של ה- PCB.

לאורך מאמר זה אראה לך כיצד לבנות מודול משלך המבוסס על nrf24L01, וכיצד להוסיף PA (מגבר הספק), LNA (מגבר רעש נמוך) להרחבת טווח והספק פלט.

שלב 1: מעגל יישומים אופייני

להלן המעגל האופייני למודול מבוסס nrf24L01; זה נפוץ במודולים מסחריים המבוססים על שבב זה. המעגל מכיל כמה קבלים ניתוק המחוברים בין VDD לקרקע. נעשה שימוש במתנד קריסטל 16 MHZ ועליו למלא את המפרט המצוי בגיליון הנתונים. ANT1 ו- ANT2 מספקים פלט RF לאנטנה, על פי גליון הנתונים מומלץ עומס של 15ohm+j88ohm בעוצמת פלט מרבית של 0dbm, ניתן להשיג עכבת עומס של 50ohm על ידי התאמת רשת תואמת, ל- ANT1 ו- ANT2 יש נתיב DC ל- VDD_PA (עוד על כך בהמשך). לבסוף מחבר SMA מחבר את המעגל לאנטנת דיפול.

שלב 2: הוספת מודול קצה להגברת הספק וטווח

למעגל הנדון לעיל יש 4 רמות הספק פלט: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. פקדי רמת ההספק נעים ישירות, כמובן שישנם מאפיינים נוספים הקשורים לאנטנה (עכבה, קצב הספק, סוג …) וסביבת התפשטות, אך בואו נתמקד במודול עצמו.

כדי להאריך את עוצמת הפלט ניתן להשתמש במודול חזיתי. מצאתי את ה- RFX2401C הזה מ- Skyworks Solutions פשוט מושלם; זהו מודול חזיתי ZigBee/ISM 2.4GHZ, עם יציאות כניסה ויציאה של 50ohm, 25db של רווח אות קטן ו 22dBm של הספק רווי (כל המאפיינים האלה קשורים למצב שידור). Skyworks מציעה גם לוח הערכה המסייע לאב -טיפוס בקלות עם ה- IC שלהם.

מודול זה כולל לוגיקת שליטה פשוטה יחסית (ראה טבלת היגיון). כדי להפעיל קבלה (מצב RX), יש למשוך את TXEN LOW ולשלוף ב- RXEN HIGH ולהפעיל שידור (מצב TX) TXEN משך HIGH המצב של RXEN אינו חשוב. על פי נתוני גליון nrf24L01 יש למשוך את סיכת CE גבוה בכל פעם שהמקלט צריך להיכנס למצב RX. בעזרת אוסצילוסקופ מדדתי את המצב של סיכת VDD_PA, מסתבר שהוא גבוה בכל פעם שהמקלט נמצא במצב TX ו- LOW במצב RX. בדרך זו TXEN צריך להיות מחובר VDD_PA ו- RXEN ל- CE

שלב 3: שטר החומר

טבלה זו מכילה את רשימת המכשירים הדרושים לך לבניית מעגל זה, הזמנתי אותם בכתובת:

שלב 4: תרשימים

זהו המעגל האופייני למקלט המשדר שלנו עם פלט ה- RF שלו המחובר למודול הקצה הקדמי; זה מקבל פקודות מסיכות VDD_PA ו- CE, כמה קבלים ניתוק הוספו. הפלט מחובר למסנן LC דיסקרטי עם מחבר SMA בקצה.

שלב 5: סיכום ושיפורים

לאחר חילוץ קבצי גרבר הזמנתי 10 pcb ועשיתי הלחמה באמצעות סטנסיל ותחנת הזרמה מחדש.

מתברר כי יצירת מעגל RF כזה מחייבת לקחת בחשבון כל הפרעה אלקטרומגנטית אפשרית, במיוחד בעת ביצוע ניתוב PCB. מומלץ מאוד להגן על מגן שאינו מאוורר ולחבר אותו לקרקע, מה שעוזר להפחית את הצימוד הקיבולי והמגנטי בין המודול לסביבתו.