Comunicatori de cod de semnal (RFM69): 7 pași (cu imagini)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:46

Acești comunicatori radio pe 2 biți (digitali) oferă un mijloc de semnalizare reciprocă (cu privire la locul unde se află; dacă au terminat …) atunci când fac cumpărături la capetele opuse ale unui magazin mare; chiar și în cazul în care telefoanele mobile nu au service sau încărcare a bateriei celulare.

Sunt utilizate module radio RFM69 de 915 MHz. Sunt radiouri foarte eficiente, de mică putere, care utilizează comunicații digitale cu pachete. Pot comunica peste 100 de metri folosind o putere redusă, pe doar 10s de miliamperi și până la 1/2 kilometru sau chiar 1/2 mile folosind aproximativ 120 ma.

Modulele radio RFM69 sunt mult mai eficiente și eficiente pe distanțe mai mari decât un NRF24L01 sau un RFM12.

Pentru conexiuni mai mari și mai fiabile, la distanță, acest proiect ar putea fi realizat la fel de bine și cu modulele radio LoRa utilizate. Există câteva dispozitive LoRa (cum ar fi un RFM95) care sunt de dimensiuni și interfață similare. Dar au costat mult mai mult, ceea ce pentru mine a fost nejustificat.

Unitățile acceptă un set de coduri de întrebare și răspuns stil digital, 10-20 (locație?) (Consultați codul wiki / Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); precum și cod Morse opțional. Unitățile nu acceptă nicio comunicație vocală (analogică).

Acestea ar putea fi folosite și ca paginatoare cu 3 niveluri de solicitări de atenție, atunci când cineva este în convalescență sau lucrează sub casă.

Dincolo de asta, pot fi foarte distractive, mai ales pentru copii sau studenți.

Pasul 1: Adunați componentele

Deoarece modulul radio nu poate gestiona o tensiune de alimentare sau semnal de 5V, trebuie să utilizați MCU-uri de 3.3v. De asemenea, rețineți că folosesc versiunea de mare putere „H” a modulelor radio.

Această listă este de a construi 2 unități.

• cantitate 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• cantitate 2 module RFM-69HCW 915MHz
• cantitate 2 Carcasă (urma să fie un compartiment pentru baterii)
• cantitate 2 baterii Li-ion 3.7v 200 + mah https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ Dimensiune maximă utilizabilă 9x24x36mm)
• cantitate 4 LED-uri bi-color cu catod comun de 5 mm roșu-verde https://www.ebay.com/itm//112318970450 (cablarea și tensiunea de avarie sunt importante)
• cantitate 4 butoane de 6x6x7.5mm comutatoare
• cantitate 2 buzzer activ Piezo
• cantitate 2 rezistențe fiecare … 270 Olm, 1,5kOlm, ~ 5k
• cantitate 2 0,1 uf capac monolitic

Opțional

• cantitate 2 LED-uri albe (sau albastre) de 3 mm
• cantitate 2 mufe Phono de 3,5 mm
• cantitate 2 condensator 220 filtru de putere
• Stick de gheață

Alte consumabile de care este posibil să aveți nevoie

30ga fir solid https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga sârmă solidă sau 24ga torsadată, pentru sol și + V

Sârmă solidă de 22ga, pentru antenă

Diverse: consumabile de lipit, bandă, lipici fierbinte, instrumente de prototipare.

Convertor USB la TTL

Opțiune hardware:

O mufă stereo pentru conectarea unei urechi, pentru a fi sigur că nu pierdeți comunicațiile primite. De asemenea, un amplificator portabil pentru difuzoare ar putea fi conectat la acesta.

LED-ul alb mic (3 mm) este opțional. L-am adăugat pentru a servi ca indicator ON. A fost simplu de adăugat pe măsură ce l-am conectat la Btn1, căruia i se dă un curent de unitate de la un rezistor intern (~ 37k). Cu o acționare atât de mică, acest LED trebuie să fie unul eficient. Un LED verde sau poate un albastru ar putea fi folosit, dar nu galben sau roșu, deoarece căderea de tensiune a acestora este prea mică și ar face să pară că butonul este apăsat. Nu aș folosi verde, deoarece culoarea este utilizată altfel pentru semnalizarea informațiilor.

Mufa phono poate fi, de asemenea, omisă. Acest dispozitiv nu face mult zgomot, dar dacă sunteți îngrijorat de atragerea atenției celorlalți, atunci oferă opțiunea de a folosi un telefon cu urechi. Alternativ, o bucată de bandă scotch peste orificiu pentru audio este eficientă.

Pentru a face toate măsurătorile ușoare și exacte, îmi place foarte mult acest etrier ieftin.

Pasul 2: Construiți subsistemul MCU-radio

Conectați firele scurte la pinii MCU: 10, 11, 12, 13; un fir de lungime medie la pin2.

Adăugați lung (4-5 inci) la pinii I / O ai MCU, pentru a fi utilizați (pinii: 3-9). Am folosit calibru 30 AWG și culori diferite pentru tipurile de periferice. Acest fir cu diametru mic este capabil să gestioneze semnalele mai mici de 100 miliamperi, dar este suficient de mic și flexibil (și foarte recomandat) pentru a ușura asamblarea strânsă.

Conectați, de asemenea, o bază și un cablu Vcc (eu am folosit 26ga, sunt cele albastre din fotografii). Aceste sârme transportă mai mult curent, așa că utilizați un ecartament mare pentru a reduce căderea de tensiune (și radiația potențială a semnalului de zgomot).

Conectați MCU cu placa RFM-69. Toate, cu excepția firelor lungi, merg la ea.

Pliați placa radio în jos pe placa MCU. Nu ar trebui să existe pantaloni scurți între plăci. Dacă se pare că există un potențial real al scurtei, folosiți o bucată de bandă sau o foaie de plastic.

Adăugați firul antenei (22-24ga. 80mm) pe placa radio, așa cum se vede în fotografie.

Pasul 3: Testarea dezvoltării

Pentru implementarea acestor unități puteți sări peste această secțiune. Pentru cei interesați, acest lucru oferă mai multe informații despre cum am ajuns acolo.

O lungime de undă ¼ pentru 915 MHz este de 82 mm. Tutorialul Sparkfun.com sugerează utilizarea 78mm. Înțeleg că tehnologia antenei spune că atunci când antena se află la o lungime de ½ undă a pământului, antena dvs. va acționa ca și cum ar fi cu ~ 5% mai lungă decât este. În ceea ce privește 915Mhz, care ar fi mai puțin de un picior și, în mod normal, operați această unitate mult mai sus de la sol decât asta, resping această lungime de 78 mm. Există totuși alți factori care ar putea provoca efecte similare, considerând înțelept să se utilizeze o lungime de undă mai mică decât exact ¼. Am compromis și mi-am tăiat firele antenei la 80 mm în total (inclusiv secțiunea care trece prin PCB). Cu echipamentul de testare adecvat, ați putea optimiza mai bine lungimea antenei pentru unitatea dvs., dar m-aș aștepta doar la îmbunătățiri minore.

După ajustări, am obținut o autonomie maximă de aproximativ 250 m, cu câteva obstacole. Dincolo de faptul că 150m orientarea și poziția antenei au devenit din ce în ce mai importante.

Când am folosit o configurație de antenă tip dipol complet (un element activ vertical de 80 mm opus unui element de sârmă de masă de 80 mm orientat în jos) pentru o unitate am primit, cu poziționare de încercare și eroare, până la 400 de metri cu mai mulți copaci și o casă între ele, și comunicare solidă bidirecțională la ½ acea distanță, indiferent de poziția sau orientarea unităților la distanță.

Pasul 4: Pregătiți caseta de proiect

Construirea acestui proiect folosind o cutie mică este destul de provocatoare. Am experiența de a construi multe dispozitive electronice personalizate pentru proiecte de acasă, industrie și aerospațială. Un novice poate folosi mai degrabă o cutie de containere mai mare, ceea ce face construcția mult mai ușoară. La urma urmei, este plăcerea pe care o căutăm, nu frustrarea. BTW, este posibil să observați diferențe minore în fotografiile unităților pe care le-am construit.

Curățați o mare parte din interiorul cutiei. Folosiți o dalta sau un cuțit X-acto pentru a tăia două coaste în dreapta și una în stânga. (vezi fotografia interiorului unei cutii înainte și după)

Încălziți capătul unui cuțit X-acto sau cuțit (pentru aproximativ 15 secunde folosind o brichetă) și tăiați un stâlp mare, în interiorul carcasei, și coborâți celelalte două la aproximativ 1/8 inch. Odată ce am montat comutatorul, am topit aceste două posturi suficient pentru a menține comutatorul în poziție.

Am folosit bandă de mascare pe cutie pentru a marca locațiile găurilor. Vezi fotografiile de mai sus.

Pentru a menține găurirea găurilor pe marcaj, am marcat mai întâi petele cu vârful unei săgeți, apoi am forat toate locațiile cu un bit 1/16, apoi am forat în cele din urmă fiecare gaură la dimensiunea dorită.

Găuriți găurile pentru butoane, sunet și LED-uri în carcasă. Cele două găuri pentru LED-urile principale, deasupra, sunt la 13/64”(5mm) și sunt la 10mm de margine. Găurile pentru audio (bip-buzzer) și ledul opțional „On” sunt de 1/8”(3mm). Sunt la 10mm de sus. Ledul mic este la 7 mm de lateral. Orificiul audio este centrat lateral. Găurile pentru butoane, pe lateral, sunt de 9/16”(3,5 mm). Un buton este la 10mm de sus, celălalt 20mm. Am teșit interiorul orificiilor butoanelor, cu mâna, cu un burghiu de 1/4”, pentru a mă asigura că butoanele nu se vor bloca în jos atunci când sunt apăsate.

Dacă utilizați o mufă phono pentru căști sau difuzoare externe, trebuie să deschideți orificiul preexistent din partea de jos la 15/64”. Materialul de aici este destul de gros și pur și simplu încercând să-l găuriți, ar rezulta o gaură prea aproape de margine. Deci, găuriți mai întâi o gaură 1/16, cu centrul său la aproximativ un centimetru 16 de la marginea găurii existente. Apoi măriți acea gaură cu un bit de 7/16”. Cu o lamă mică ascuțită (~ Xacto) tăiați materialul astfel încât cele două găuri alăturate să fie aproximativ una. Utilizați o spirală Dremel sau o pila de coadă de șobolan, astfel încât găurile să formeze o gaură rotundă, astfel încât un burghiu să se centreze cu ușurință. Gaura ar trebui să fie aproape 15 / 64th în acest moment. (Există o fotografie a găurii în acest moment) Acum găuriți-o cu un bit de 15/64”. Nu ar fi „oribil” dacă utilizați un bit ¼.

Pasul 5: Atașarea componentelor I / O periferice

Când lipiți în interiorul carcasei, asigurați-vă că nu permiteți accidental nicio parte a fierului să se atingă și astfel să topiți o porțiune a cutiei, în special de-a lungul marginii sale exterioare.

Butoanele

Atingeți butoanele cu o cantitate mică de lipici în timp ce le poziționați. Adezivul fierbinte este OK, adezivul subțire (cum ar fi super adezivul) ar putea intra în buton, făcându-l inoperabil. Rețineți că am scos un picior pe fiecare dintre butoane (cele redundante, la care nu mă conectam); îndoiți-i, astfel încât să nu iasă prea mult; și a conectat cei doi pini inferiori între butoane. Butoanele sunt așezate astfel încât picioarele conectate intern să fie opuse unul pe altul orizontal.

Îndoiți cablurile LED-ului „pornit / oprit” de 3 mm, astfel încât să poată fi conectat pe Btn1, catodul său mergând la sol. Aceasta este poate cea mai dificilă problemă de asamblare.

Marcați partea LED-urilor de lângă anodul roșu. Tăiați cei doi anodi (în exterior) duce la aproximativ ¼ inch. orientați-le cu plumbul marcat (roșu) în sus. Lăsați lung cablul central, mai târziu sunt aplecați pentru a se conecta la partea de sol a butoanelor. Consultați fotografiile.

Atașați rezistențele.

Nu utilizați pur și simplu rezistențele de valoare pe care le-am făcut pentru LED-uri. Mi-am cumpărat LED-urile acum mai bine de un an, nu exact cele enumerate mai sus. Deoarece eficiența LED-urilor variază foarte mult, testați valorile de rezistență pentru utilizare cu LED-urile din mână. Alegeți rezistențe pentru luminozitatea dorită, cu o tensiune de acționare de la 3 la 3,3 volți (3,2v preferat). Pentru o tensiune de alimentare de test, puteți utiliza două baterii de 1,5 V în serie sau o ieșire digitală mare de la un cip Arduino alimentat de 3,3 V. Verificați dacă obțineți un galben adevărat bun atunci când conduceți atât elementele roșii, cât și cele verzi. Tăiați și lipiți rezistențele la LED-uri similar cu cele din fotografii.

Pe o unitate, am folosit un stick Popsicle ca distanțier în jurul celor două LED-uri principale, astfel încât să nu iasă atât de mult. Aceasta este strict o preferință personală. Acest lucru are un efect secundar negativ de reducere a luminozității efective / unghiului de vizualizare al acestor LED-uri.

Puneți niște lipici de-a lungul marginii exterioare a soneriei și lipiți-l între LED-urile principale (+ în dreapta). Reglați poziția astfel încât să se alinieze cu orificiul din carcasă înainte de a fi fixat în poziție.

Comutatorul de pornire / oprire este ținut în poziție prin topirea stâlpilor orificiului de montare. Pentru asta am folosit vârful încălzit la o șurubelniță mică.

Piulița mufei phono nu se atașează, deci folosiți adeziv fierbinte, la capătul opus pentru a-l fixa.

Conectați solul de-a lungul butoanelor și LED-urilor.

Pregătiți un cablu plus și minus (~ 24ga. Solid) ciocănind capetele tăiate astfel încât să fie de două ori mai largi decât groase. Aceste capete ar trebui apoi să intre în conectorul bateriei cu ușurință, dar bine. Bineînțeles, dacă aveți sau puteți găsi un cablu de interconectare destinat să se împerecheze cu bateria, atunci folosiți-l.

Conectați comutatorul de pornire / oprire, mufa phono, buzzer și firele de alimentare. Consultați schema de cablare anterioară.

Am un condensator mic peste conexiunile phono. Acest lucru poate fi lăsat deoparte, deoarece se renunță la o potrivire strânsă. Scopul său este de a preveni zumzeturile de nivel scăzut în ieșire.

După ce butoanele (precum și comutatorul de pornire / oprire și mufa phono) sunt complet conectate și lipite, lipiți-le la cald, astfel încât să nu se miște, chiar și după o utilizare extinsă.

Pasul 6: Asamblarea finală completă

Este timpul să vă conectați în subsistemul radio MCU în carcasă cu dispozitivele I / O.

Conectați subsistemul MCU-Radio.

Tăiați firele după cum este necesar, lăsând suficient joc în ele, astfel încât ansamblul subsistemului să poată fi suficient de departe pentru a permite lipirea celorlalte capete ale firelor.

Asigurați-vă că conectați firele la LED-ul principal la cele corecte roșu / verde și, mai ales, obțineți relația stângă / dreaptă corectă. LED-urile sunt inversate de la stânga la dreapta, deoarece priviți în interiorul carcasei cu privire la modul în care țineți și utilizați comunicatorul. (cu excepția cazului în care intenționați să utilizați unitățile cu partea opusă orientată spre dvs., așa cum ar putea dori un stângaci).

Mutați subsistemul MCU-Radio în poziție și apăsați-l în jos, îndoind firele după cum este necesar, în carcasă; verificând să nu se facă pantaloni scurți. Puneți o bucată de bandă electrică sub ea, dacă este necesar.

Puteți reprograma această unitate în timp ce este asamblată așa cum se vede în secțiunea următoare, cu un FDDI atașat temporar prin cablu scurt. Asigurați-vă că nivelul Vcc de la cablul de descărcare USB este de 3.3v, nu de 5v!

Atașați bateria, glisați partea din spate și testați-o afară, având în vedere că ați descărcat deja software-ul în ea. Aveți grijă să nu lăsați bateria să apese pe butonul de resetare al plăcii MCU.

BTW, o baterie de 300 mAh ar trebui să dureze aproximativ 12 ore de funcționare, înainte de a fi necesară reîncărcarea.

Pasul 7: Caracteristicile și funcționarea software-ului și dispozitivului

Cealaltă parte majoră a acestui proiect, de care funcționează, este programarea software. Dar am lucrat atât de mult, așa că nu trebuie.

Puteți găsi cu ușurință instrucțiuni pentru descărcarea unei schițe pe un Pro mini Arduino în altă parte. Setați ID-ul dvs. Arduino pentru dispozitivul și frecvența de operare corecte, altfel veți obține un sunet rău și poate un comportament greșit. Asigurați-vă că utilizați un convertor USB-TTL cu 3.3v (nu 5v). Unitatea sa trebuie oprită. Puteți vedea că am pus un antet cu unghi drept la capătul cablului de descărcare și apoi l-am introdus în găurile asociate de pe placa MCU și am lăsat unitatea să atârne de acesta, menținând o conexiune suficient de bună, dar temporară.

De asemenea, trebuie să instalați biblioteca pentru RMF69; vezi „Instalarea bibliotecii RFM69” în această pagină.

Editați corespunzător (a se vedea segmentul de cod de mai jos), compilați și descărcați schița atașată Two_bit_Comm.

// !!!! Adrese pentru acest nod. INVERSAȚI ID-urile pentru al doilea nod !!!!

#define MYNODEID 1 // ID-ul nodului meu (0 la 255) #define TONODEID 2 // ID-ul nodului de destinație (0 la 254, 255 = difuzat)

Software-ul profită de versiunea de mare putere „H” a modulelor radio, utilizând inițial o putere medie, și apoi nu poate primi o confirmare înapoi, încercând cu putere maximă. Nu știu, dar m-aș aștepta ca această operațiune să nu prezinte o problemă dacă cineva ar folosi versiunea de radio de mare putere.

Documentație operațională

Inițializare, la pornire:

Când o unitate repornește, își inițializează tot hardware-ul și software-ul și trimite setările de mod și opțiune către cealaltă unitate, păstrându-le sincronizate. Există un singur semnal sonor scurt și apoi, dacă această comunicare inițială reușește, există un alt semnal sonor și se aprinde o lumină verde. Dacă în acest moment comunicarea eșuează, nu mai există un al doilea semnal sonor și se aprinde o lumină roșie. Dacă comunicarea eșuează, este posibil ca cealaltă unitate să fie în afara razei de acțiune, să fie oprită sau fără baterie. Încercări multiple și o creștere a puterii maxime de transmisie este încercată înainte ca eșecul să fie acceptat.

Mod 1 - 10-20 Tip com

• Buna ziua
• Aveți nevoie de asistență
• AJUTOR!
• Terminat ? Gata de plecare ?
• Unde esti ?
• Sună-mă.
• Vă rog repetați

De asemenea, sunt definite convenții de răspuns adecvate. Inclusiv răspunsurile „Tip zonă” și „Tip secțiune” la „Unde ești?” solicitări.

Trebuie remarcat faptul că trebuie să aveți răbdare atunci când unitatea afișează un răspuns, deoarece apăsarea butonului în timpul respectiv va fi ignorată.

Modul 2 - permite o formă de comunicare cu codul Morse

Sunt acceptate atât stilul cu o singură tastă, cât și stilul cu două taste.

Documentul atașat „Two_bit_Comm_user_Manual” acoperă detaliile complete ale funcționării funcționale acceptate de software.