תקשורת קוד אות (RFM69): 7 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:17

אלה תקשורת רדיו "2 סיביות" (דיגיטלית) מספקים אמצעי לאותת אחד לשני (באשר למקום שבו הם נמצאים, אם הם נעשים …) בעת קניות בקצוות מנוגדים של חנות קופסאות גדולה; אפילו במקומות בהם אין שירות או טעינת סוללה סלולרית.

נעשה שימוש במודולי רדיו RFM69 915MHz. הם מכשירי רדיו יעילים מאוד, בעלי הספק נמוך, המשתמשים בתקשורת מנות דיגיטלית. הם יכולים לתקשר מעל 100 מטר באמצעות הספק נמוך, על 10s של מיליאמפר בלבד, ועד 1/2 קילומטר או אפילו 1/2 מייל באמצעות כ -120 ma.

מודולי הרדיו RFM69 יעילים ויעילים הרבה יותר למרחקים גדולים יותר מאשר NRF24L01 או RFM12.

לקבלת חיבורים רחוקים ואמינים עוד יותר, ניתן היה לבצע פרויקט זה גם במודולי רדיו LoRa משומשים. ישנם כמה מכשירי LoRa (כמו RFM95) שהם בגודל ובממשק דומים. אבל הם עולים הרבה יותר, מה שמבחינתי לא היה מוצדק.

היחידות תומכות בקבוצת שאלות ותשובות בסגנון דיגיטלי, 10-20 (מיקום?) (עיין בוויקי/עשר-קוד https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); כמו גם קוד מורס אופציונלי. היחידות אינן תומכות בשום תקשורת קולית (אנלוגית).

הם יכולים לשמש גם כעמודים עם 3 רמות של בקשות קשב, כאשר מישהו מחלים או עובד מתחת לבית.

מעבר לזה הם יכולים להיות מאוד כיפיים, במיוחד לילדים או לסטודנטים.

שלב 1: אסוף רכיבים

מכיוון שמודול הרדיו אינו יכול להתמודד עם אספקת מתח או אות 5V, עליך להשתמש במרכזי MCU של 3.3V. שים לב גם שאני משתמש בגרסת הספק הגבוה של 'H' של מודולי הרדיו.

רשימה זו נועדה לבנות 2 יחידות.

• כמות. 2 פרו מיני 3.3v Arduino MCU
• כמות. 2 מודולי RFM-69HCW 915MHz
• כמות. 2 מארז (אמור להיות תא סוללה)
• כמות. 2 סוללות ליתיום 3.7v 200+mah https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ גודל מרבי שמיש 9x24x36mm)
• כמות. 4 נוריות דו-צבעיות קתודות נפוצות אדומות-ירוקות 5 מ"מ https://www.ebay.com/itm//112318970450 (חיווט ומתח התמוטטות חשוב)
• כמות. 4 מתגי כפתורים 6x6x7.5 מ"מ
• כמות. 2 זמזם פעיל Piezo
• כמות. 2 כל מתנגדים … 270 Olm, 1.5kOlm, ~ 5k
• כמות. 2 0.1 כובע מונוליטי

אופציונאלי

• כמות. 2 נוריות לבנות (או כחולות) 3 מ"מ
• כמות. 2 שקעי Phono 3.5 מ"מ
• כמות. 2 קבלים מסנן כוח 220uf
• מקל ארטיק

חומרים אחרים שאתה עשוי להזדקק להם

חוט 30ga מוצק https://www.ebay.com/itm/142255037176, חוט 26ga מוצק או 24ga תקוע, לשטח +V

תיל 22ga מוצק, לאנטנה

שונות: חומרי הלחמה, קלטת, דבק חם, כלי טיפוס.

ממיר USB ל TTL

חומרת אופציה:

שקע סטריאו לחיבור אוזניה, כדי להיות בטוח שלא תחמיץ תקשורת נכנסת. כמו כן ניתן לחבר אליו מגבר רמקולים נייד.

LED הלבן הקטן (3 מ מ) הוא אופציונלי. הוספתי אותו כדי לשמש כמחוון ON. זה היה פשוט להוסיף כאשר חיברתי אותו על פני Btn1, שניתן לו זרם כונן כלשהו ממתקן פנימי (~ 37 אלף). עם כונן קטן כל כך, LED זה חייב להיות מנורה יעילה במיוחד. ניתן להשתמש ב- LED ירוק או אולי כחול אך לא צהוב או אדום מכיוון שירידת המתח שלהם נמוכה מדי ותגרום לו להיראות כמו לחיצה על הכפתור. לא הייתי משתמש בירוק מכיוון שצבע זה משמש אחרת לאיתור מידע.

ניתן גם להשמיט את שקע הפונו. מכשיר זה אינו עושה הרבה רעש, אך אם אתה מודאג ממשיכת תשומת לבם של אחרים, הוא מספק את האפשרות להשתמש בטלפון אוזניים. לחלופין פיסת נייר דבק מעל החור לאודיו יעילה.

כדי להפוך את כל המדידות לקלות ומדויקות, אני מאוד אוהב את המחוגה הזולה הזו.

שלב 2: בנה מערכת משנה של רדיו MCU

חבר חוטים קצרים לסיכות MCU: 10, 11, 12, 13; חוט באורך בינוני ל- pin2.

הוסף ארוך (4-5 אינץ ') לסיכות הקלט/פלט, של ה- MCU, לשימוש (סיכות: 3-9). השתמשתי במד 30 AWG ובצבעים שונים לסוגים היקפיים. חוט זה בקוטר קטן מסוגל לטפל באותות שהם פחות מ -100 מיליאמפר, אך הוא מספיק קטן וגמיש מספיק (ומומלץ מאוד) כדי להקל על הרכבה הדוקה.

חבר גם שטח וחוטי Vcc (השתמשתי ב 26ga, הם הכחולים בתמונות). חוט זה נושא יותר זרם, לכן השתמש במד גדול כדי להפחית את ירידת המתח (ואת קרינת אות הרעש הפוטנציאלית).

חבר את ה- MCU עם לוח ה- RFM-69. כולם מלבד החוטים הארוכים הולכים אליו.

קפל את לוח הרדיו כלפי מטה מעל לוח ה- MCU. לא צריך להיות מכנס קצר בין הלוחות. אם נראה שיש פוטנציאל ממשי של שימוש קצר בחתיכת סרט או דף פלסטיק מתערב.

הוסף את חוט האנטנה (22-24ga. 80 מ מ) ללוח הרדיו, כפי שניתן לראות בתמונה.

שלב 3: בדיקת פיתוח

ליישום יחידות אלה תוכל לדלג על סעיף זה. למי שמעוניין זה נותן קצת יותר מידע על איך הגעתי לשם.

אורך גל ¼ עבור 915MHz הוא 82 מ"מ. במדריך Sparkfun.com מומלץ להשתמש ב -78 מ"מ. אני מבין שטכנולוגיית האנטנה אומרת שכאשר האנטנה נמצאת באורך ½ גל של כדור הארץ, האנטנה שלך תתנהג כאילו היא ארוכה בכ -5% ממה שהיא. באשר 915Mhz זה יהיה פחות מרגל ובדרך כלל אתה מפעיל יחידה זו הרבה יותר גבוה מהקרקע מזה, אני מבטל את אורך 78 מ"מ זה. עם זאת ישנם גורמים אחרים שיכולים לגרום לתופעות דומות, המחשיב את השימוש באורך גל פחות מ- ¼ בדיוק. התפשרתי וחתכתי את חוטי האנטנה שלי ל -80 מ"מ בסך הכל (כולל הקטע שעובר את הלוח הקדמי). עם ציוד הבדיקה המתאים תוכל לייעל טוב יותר את אורך האנטנה שלך ליחידה שלך, אך הייתי מצפה לשיפורים קלים בלבד.

לאחר התאמות קיבלתי בערך 250 מטר מרבי עם כמה מכשולים. מעבר לומר 150 מ 'כיוון האנטנה ומיקומה הפכו ליותר ויותר חשובים.

כאשר אכן השתמשתי בתצורת אנטנה מסוג דיפול מלא (אלמנט אקטיבי 80 מ"מ מול אלמנט חוט קרקע 80 מ"מ כלפי מטה) ליחידה אחת שקיבלתי, עם מיקום ניסוי וטעייה, עד 400 מטר עם כמה עצים ובית ביניהם, וקומקום דו-כיווני מוצק בחצי המרחק ללא קשר למיקום או הכיוון של היחידות המרוחקות.

שלב 4: הכנת תיבת הפרויקט

בניית הפרויקט באמצעות ארגז קטן היא די מאתגרת. יש לי ניסיון בבניית זריזות אלקטרוניות רבות בהתאמה אישית לפרויקטים ביתיים, תעשייתיים וחלליים. טירון עשוי להשתמש בקופסת מיכל גדולה יותר, מה שהופך את הבנייה לקלה הרבה יותר. אחרי הכל זו הנאה שאנו מחפשים, לא תסכול. BTW, ייתכן שתבחין בהבדלים קלים בתמונות היחידות שבניתי.

נקו הרבה מהחלק הפנימי של הקופסה. חותכים שתי צלעות מימין ואחת משמאל בעזרת איזמל או סכין X-acto. (ראו את התמונה של החלק הפנימי של הקופסה לפני ואחרי)

מחממים את קצה סכין X-acto או סכין (למשך ~ 15 שניות בעזרת מצית) וחותכים את העמוד הגדול, בתוך המארז, ומורידים את השניים האחרים לכ- 1/8 אינץ '. לאחר שהרכבתי את המתג המיסתי את שני העמודים מספיק כדי להחזיק את המתג במקומו.

השתמשתי בסרט דבק על הקופסה כדי לסמן מיקומי חורים. ראה תמונות למעלה.

על מנת לשמור על קידוח החורים על הסימון, סימנתי תחילה את הנקודות בנקודה של חץ, ואז קידחתי את כל המיקומים בביט של 1/16, ואז לבסוף קדחתי כל חור לגודלו הרצוי.

לקדוח את החורים לכפתורים, לאודיו ולדים במארז. שני החורים עבור הנורות הראשיות, למעלה, הם 13/64 אינץ '(5 מ"מ) והם 10 מ"מ מהקצה. החורים עבור האודיו (זמזם צפצוף) ומנורת "On" האופציונלית הם 1/8 אינץ '(3 מ"מ). הם 10 מ"מ מלמעלה. הלד הקטן נמצא 7 מ"מ מהצד. חור השמע מרוכז מצד לצד. החורים לכפתורים, בצד, הם 9/16 אינץ '(3.5 מ"מ). כפתור אחד נמצא 10 מ"מ מלמעלה, השני 20 מ"מ. שיפצתי את החלק הפנימי של חורי הכפתורים, ביד, עם מקדח 1/4 אינץ ', כדי להבטיח שהכפתורים לא יתקעו בלחיצה.

אם אתה משתמש בשקע פונו לאוזניות או לרמקולים חיצוניים, עליך לפתוח את החור הקיים שבתחתית עד 15/64”. החומר כאן די עבה ופשוט ניסיון לקדוח אותו יוביל לחור קרוב מדי לקצה. אז תחילה יש לקדוח חור של 1/16, כאשר מרכזו כ- 16 אינץ 'אחד מקצה החור הקיים. לאחר מכן הגדל את החור עם סיביות 7/16 אינץ '. בעזרת להב קטן חד (~ Xacto) חתכו את החומר כך ששני החורים הסמוכים יהיו בערך אחד. השתמש במעט ספירלה של Dremel או בקובץ זנב חולדה, כך שהחורים יוצרים חור עגול היטב, שנקדח יתרכז בקלות פנימה. החור אמור להיות כמעט 15/64 בשלב זה. (יש תמונה של החור בשלב זה) כעת קודחו אותו בעזרת סיביות בגודל 15/64 אינץ '. זה לא יהיה "נורא" אם תשתמש קצת ¼.

שלב 5: חיבור רכיבי קלט/פלט היקפיים

הקפד בעת הלחמה בתוך גבולות המארז, כי אינך מתיר בשוגג לשום חלק מהברזל לגעת ובכך להמיס חלק מהקופסה, במיוחד לאורך הקצה החיצוני שלו.

הכפתורים

הדקו את הכפתורים בכמות קטנה של דבק תוך מיקומם. דבק חם הוא בסדר, דבק דק (כמו דבק סופר) עשוי לחדור אל הכפתור ולהפוך אותו לבלתי אפשרי. שים לב שהסרתי רגל אחת לכל אחד מהכפתורים (מיותרים, לא התחברתי אליהם); כופפו אותם כדי שלא יבלטו יותר מדי; וחיבר את שני הסיכה התחתונה בין הכפתורים. הכפתורים ממוקמים כך שהרגליים המחוברות פנימית נמצאות אופקית אחת מול השנייה.

כופפו את מוליכי ה- 3 מ"מ "הדלקה/כיבוי" כך שניתן יהיה לחבר אותו על פני Btn1, הקתודה שלו הולכת לצד הקרקע. זו אולי סוגיית ההרכבה המסובכת ביותר.

סמן את הצד של נוריות LED ליד האנודה האדומה. חותכים את שני האנודים (מבחוץ) עד כ- ¼ אינץ '. לכוון אותם עם עופרת המסומנת (אדומה) למעלה. השאירו את הפתח המרכזי ארוך, מאוחר יותר הם מתכופפים כדי להתחבר לצד הקרקע של הכפתורים. עיין בתמונות.

צרף את המתנגדים.

אל תשתמש פשוט במגני הערך שעשיתי עבור נוריות הלדים. קניתי את הלדים שלי לפני יותר משנה, לא בדיוק אלה המפורטים למעלה. מכיוון שיעילות LED משתנה מאוד, בדוק ערכי עמידות לשימוש עם נוריות היד שלך. בחר נגדים לפי הבהירות שאתה רוצה עם מתח כונן של 3 עד 3.3 וולט (עדיף 3.2v). עבור מתח אספקת בדיקה תוכל להשתמש בשתי סוללות 1.5V בסדרה, או פלט דיגיטלי גבוה משבב Arduino המופעל על 3.3V. ודא שאתה מקבל צהוב אמיתי טוב בעת נהיגה באלמנטים האדומים והירוקים כאחד. חתוך והלחם את ההתנגדות לנורות הלדים הדומות לזה שניתן לראות בתמונות.

ביחידה אחת השתמשתי במקל ארטיק כמרחק סביב שני הלדים העיקריים כך שהם לא בלטו כל כך. זוהי העדפה אישית בלבד. יש לזה תופעת לוואי שלילית של הפחתת הבהירות / זווית הצפייה האפקטיבית של נוריות LED אלה.

שים מעט דבק לאורך הקצה החיצוני של הבאזר והדבק אותו בין הנורות הראשיות (+ מימין). התאם את מיקומו כך שיתיישר עם החור בתיק לפני שהוא קבוע במקומו.

מתג ההפעלה/כיבוי מוחזק במקומו על ידי התכה של עמודי חור ההרכבה. השתמשתי בקצה המחומם למברג קטן לשם כך.

אגוז שקע הפונו אינו נצמד, לכן השתמש בדבק חם בקצה הנגדי לאבטחו.

חבר את הקרקע לאורך כפתורים ולדים.

הכן עופרת פלוס ומינוס (~ 24ga. מוצק) על ידי פטיש הקצוות החתוכים כך שיהיו רחבים פי שניים מעבים. קצוותיהם אמורים להיכנס למחבר הסוללה בקלות אך צמודים. כמובן שאם יש לך או תוכל למצוא כבל חיבור בין שנועד להתאים לסוללה שלך אז בכל זאת השתמש בזה.

חבר את מתג ההפעלה/כיבוי, שקע הפונו, הבאזר וחוטי החשמל. עיין בתרשים החיווט הקודם.

יש לי קבל קטן על פני חיבורי הפונו. ניתן להימנע מכך מכיוון שהוא מתאים להתאמה הדוקה. מטרתו היא למנוע זמזום ברמה נמוכה בתפוקה.

לאחר שהכפתורים (כמו גם מתג ההפעלה/כיבוי ושקע הפונו) מחוברים ומולחמים במלואם, יש להדביק אותם במקום כך שהם לא יזוזו גם לאחר שימוש רב.

שלב 6: הרכבה מלאה אחרונה

הגיע הזמן להתחבר במערכת המשנה של רדיו MCU למארז עם התקני הקלט/פלט.

חבר את מערכת המשנה MCU-Radio.

חתכו את החוטים לפי הצורך, והשאירו בהם מספיק משחק כך שמכלול תת המערכת יכול להיות מספיק מהדרך כדי לאפשר הלחמה של הקצוות האחרים של החוטים.

הקפד לחבר את החוטים לנורית הראשית לאדומים/ירוקים הנכונים ובעיקר לתקן את מערכת היחסים שמאל/ימין. נוריות הלדים הפוכות משמאל לימין כשאתה מסתכל בתוך המקרה באשר לאופן שבו אתה מחזיק ומשתמש בתקשורת. (אלא אם כן אתה מתכוון להשתמש ביחידות כשהצד הנגדי פונה אליך, כפי שאדם שמאלי עשוי לדאוג לעשות).

העבר את מערכת המשנה MCU-Radio למקומה ולחץ עליה כלפי מטה, מקפל חוטים לפי הצורך לתוך המארז; בודקים אם לא יוצרים מכנסיים קצרים. הנח פיסת סרט חשמלי מתחתיה במידת הצורך.

ניתן לתכנת יחידה זו מחדש כשהיא מורכבת כפי שניתן לראות בסעיף הבא, עם FDDI המחובר זמנית באמצעות כבל קצר. ודא שרמת ה- Vcc מכבל ההורדה מסוג USB היא 3.3 וולט, לא 5 וולט!

חבר את הסוללה, החלק את החלק האחורי ובדוק אותו, בהתחשב בכך שכבר הורדת תוכנה לתוכו. היזהר שלא לתת לסוללה ללחוץ על כפתור האיפוס של לוח ה- MCU.

BTW, סוללה של 300mah אמורה להחזיק מעמד במשך כ -12 שעות לפני הטעינה.

שלב 7: תכונות התוכנה והמכשיר ותפעולו

החלק העיקרי הנוסף בפרויקט זה, שתפעולו תלוי בו, הוא תכנות התוכנה. אבל סידרתי את כל זה, אז אתה לא צריך.

תוכל למצוא בקלות הוראות להורדת סקיצה ל- Pro mini Arduino במקומות אחרים. הגדר את ה- IDE של Arduino למכשיר ולתדירות ההפעלה הנכונה, אחרת תקבל אודיו גרוע ואולי התנהגות לא נכונה. הקפד להשתמש בממיר USB-TTL עם 3.3v (לא 5v) יש לכבות את היחידה עצמה. אתה יכול לראות שהנחתי כותרת זווית ישרה בקצה כבל ההורדה ואז הכנסתי אותה לחורים המשויכים בלוח ה- MCU ונתתי ליחידה לתלות ממנה, תוך שמירה על חיבור מספיק טוב אך זמני.

עליך גם להתקין את הספרייה עבור RMF69; ראה "התקנת ספריית RFM69" היטב בעמוד זה.

ערוך כראוי (ראה קטע קוד להלן), הידור והורד את הסקיצה המצורפת של Two_bit_Comm.

// !!!! כתובות עבור צומת זה. הפוך את התעודות למצב השני !!

#define MYNODEID 1 // מזהה הצומת שלי (0 עד 255) #define TONODEID 2 // מזהה צומת יעד (0 עד 254, 255 = שידור)

התוכנה מנצלת את גרסת הספק הגבוה של 'H' של מודולי הרדיו, על ידי שימוש בתחילה בהספק בינוני, ולאחר מכן היא לא יכולה לקבל אישור בחזרה שהיא מנסה בעוצמה מרבית. אני לא יודע אבל הייתי מצפה שהפעולה הזו לא תיתקל בבעיה אם תשתמש בגרסה של מכשירי רדיו שאינם בעלי הספק גבוה.

תיעוד תפעולי

אתחול, בעת הפעלה:

כאשר יחידה מופעלת מחדש, היא מאתחלת את כל החומרה והתוכנה שלה ושולחת את הגדרות המצב והאופציה שלה ליחידה השנייה, תוך שמירה על סנכרון. יש צפצוף אחד קצר ואז אם התקשורת הראשונית הזו מצליחה יש עוד צפצוף ואור ירוק נדלק. אם בשלב זה התקשורת נכשלת אין צפצוף שני ונורית אדומה נדלקת. אם התקשורת נכשלת סביר להניח שהיחידה השנייה מחוץ לטווח, כבויה או חסרה סוללה. ניסיונות מרובים וגידול בהספק המרבי ניתנים לפני קבלת הכשל.

מצב 1-10-20 סוג Comm

• שלום
• זקוק לסיוע
• עֶזרָה!
• בוצע ? מוכן ללכת ?
• איפה אתה ?
• תתקשר אלי.
• אנא חזור

כמו כן מוגדרות מוסכמות תגובה מתאימות. כולל תגובות "סוג אזור" ו"סוג מדור "ל"איפה אתה?" בקשות.

יצוין כי עליך להתאזר בסבלנות כאשר היחידה מציגה תגובה, שכן התעלמות מלחיצות במהלך הזמן תתעלם.

מצב 2 - מאפשר צורה של תקשורת קוד מורס

נתמכים גם מקש יחיד וגם סגנון שני מקשים.

המסמך המצורף "Two_bit_Comm_user_Manual" מכסה את כל פרטי הפעולה התפקודית הנתמכת על ידי התוכנה.