Signāla koda komunikatori (RFM69): 7 soļi (ar attēliem)

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:57

Šie “2 bitu” (digitālie) radio sakari nodrošina līdzekļus, lai signalizētu viens otram (par to, kur viņi atrodas; ja tas ir izdarīts …), iepērkoties liela kastes veikala pretējos galos; pat tad, ja mobilajiem tālruņiem nav pakalpojumu vai mobilo akumulatoru uzlādes.

Tiek izmantoti RFM69 915MHz radio moduļi. Tie ir ļoti efektīvi, mazjaudas radioaparāti, kas izmanto ciparu pakešu sakarus. Viņi var sazināties vairāk nekā 100 metrus, izmantojot zemu jaudu, tikai 10 miliamperos un līdz pat 1/2 kilometram vai pat 1/2 jūdzei, izmantojot aptuveni 120 ma.

RFM69 radio moduļi ir daudz efektīvāki un efektīvāki lielākos attālumos nekā NRF24L01 vai RFM12.

Lai iegūtu vēl lielākus uzticamus attālākus savienojumus, šo projektu tikpat labi varētu izmantot ar izmantotajiem LoRa radio moduļiem. Ir dažas LoRa ierīces (piemēram, RFM95), kurām ir līdzīgs izmērs un saskarne. Bet tie maksāja daudz vairāk, kas man bija nepamatoti.

Vienības atbalsta digitālo 10-20 (atrašanās vieta?) Stila jautājumu un atbilžu kodu kopu (skatiet vietni wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); kā arī izvēles Morzes kodu. Ierīces neatbalsta balss (analogo) sakarus.

Tos var izmantot arī kā peidžerus ar 3 līmeņu uzmanības pieprasījumiem, kad kāds atveseļojas vai strādā zem mājas.

Turklāt tie var būt ļoti jautri, īpaši bērniem vai studentiem.

1. darbība: apkopojiet komponentus

Tā kā radio modulis nevar apstrādāt 5 V barošanas vai signāla spriegumu, jums jāizmanto 3.3 V MCU. Ņemiet vērā arī to, ka es izmantoju radio moduļu lieljaudas versiju “H”.

Šis saraksts ir paredzēts, lai izveidotu 2 vienības.

• daudzums 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• daudzums 2 RFM-69HCW 915MHz moduļi
• daudzums 2 Korpuss (paredzēts akumulatora nodalījumam)
• daudzums 2 litija jonu 3.7v 200+mah baterijas https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ maksimālais izmantojamais izmērs 9x24x36mm)
• daudzums 4 sarkani-zaļi 5 mm kopējā katoda divkrāsu gaismas diodes https://www.ebay.com/itm//112318970450 (svarīga ir elektroinstalācija un avārijas spriegums)
• daudzums 4 6x6x7.5mm pogas slēdži
• daudzums 2 Piezo aktīvais skaņas signāls
• daudzums 2 rezistori … 270 Olm, 1,5kOlm, ~ 5k
• daudzums 2 0,1 uf monolīta vāciņš

Neobligāti

• daudzums 2 3 mm baltas (vai zilas) gaismas diodes
• daudzums 2 3,5 mm Phono ligzdas
• daudzums 2 220uf jaudas filtra kondensators
• Popsicle stick

Citi piederumi, kas jums varētu būt nepieciešami

30ga stieple cieta https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga stieple cieta vai 24ga dzīslu, zemei un +V

22ga stieple, antenai

Dažādi: lodēšanas piederumi, lente, karstā līme, prototipu veidošanas rīki.

USB uz TTL pārveidotājs

Papildu aparatūra:

Stereo ligzda austiņu savienošanai, lai nepalaistu garām ienākošos sakarus. Tam var pievienot arī pārnēsājamu skaļruņu pastiprinātāju.

Mazā (3 mm) baltā gaismas diode nav obligāta. Es to pievienoju, lai kalpotu kā ON indikators. To bija vienkārši pievienot, kad es to pieslēdzu Btn1, kam tiek dota zināma piedziņas strāva no iekšējā pretestības (~ 37k). Ar tik mazu piedziņu šim gaismas diodei jābūt ļoti efektīvai. Var izmantot zaļu vai varbūt zilu gaismas diodi, bet ne dzeltenu vai sarkanu, jo to sprieguma kritums ir pārāk zems un izskatītos, ka poga ir nospiesta. Es neizmantotu zaļu, jo citādi šī krāsa tiek izmantota informācijas signalizēšanai.

Fono ligzdu var arī izlaist. Šī ierīce nerada lielu troksni, bet, ja jūs uztraucaties par citu uzmanības piesaistīšanu, tad tā nodrošina iespēju izmantot auss tālruni. Alternatīvi skaņu lentes gabals virs atveres skaņai ir efektīvs.

Lai visi mērījumi būtu viegli un precīzi, man ļoti patīk šis lētais suports.

2. darbība: izveidojiet MCU radio apakšsistēmu

Pievienojiet īsus vadus MCU tapām: 10, 11, 12, 13; vidēja garuma vads līdz tapai 2.

Pievienojiet garus (4-5 collas) izmantojamā MCU I/O tapām (tapas: 3-9). Es izmantoju 30 AWG mērierīci un dažādas krāsas perifērijas veidiem. Šis mazā diametra vads spēj apstrādāt signālus, kas ir mazāki par 100 miliamperiem, tomēr tas ir pietiekami mazs un pietiekami elastīgs (un ļoti ieteicams), lai atvieglotu stingru montāžu.

Pievienojiet arī pamatojumu un Vcc vadus (es izmantoju 26ga, tie ir zilie fotoattēlos). Šiem vadiem ir lielāka strāva, tāpēc izmantojiet lielu mērierīci, lai samazinātu sprieguma kritumu (un iespējamo trokšņa signāla starojumu).

Savienojiet MCU ar RFM-69 plati. Visi, izņemot garos vadus, iet uz to.

Nolociet radio plāksni uz leju virs MCU plates. Starp dēļiem nedrīkst būt šorti. Ja šķiet, ka īsam potenciālam ir īss pielietojums, izmantojiet starplenti vai plastmasas loksni.

Pievienojiet antenas vadu (22-24ga. 80mm) radio plāksnei, kā redzams fotoattēlā.

3. darbība: attīstības pārbaude

Lai ieviestu šīs vienības, varat izlaist šo sadaļu. Tiem, kurus tas interesē, tas sniedz nedaudz vairāk informācijas par to, kā es tur nokļuvu.

Viļņa garums 915 MHz ir 82 mm. Sparkfun.com apmācība iesaka izmantot 78 mm. Es saprotu, ka antenu tehnoloģija saka, ka, ja antena atrodas ½ viļņa garumā no zemes, jūsu antena rīkosies tā, it kā tā būtu par ~ 5% garāka nekā tā ir. Kas attiecas uz 915Mhz, tas būtu mazāks par pēdu, un parasti jūs izmantojat šo ierīci daudz augstāk no zemes nekā es, es noraidu šo 78 mm garumu. Tomēr ir arī citi faktori, kas var izraisīt līdzīgu ietekmi, uzskatot par saprātīgu izmantot mazāku par ¼ viļņa garumu. Esmu apdraudējis un samazinājis antenas vadus līdz 80 mm (ieskaitot sadaļu, kas iet caur PCB). Izmantojot atbilstošu testa aprīkojumu, jūs varētu labāk optimizēt antenas garumu savai ierīcei, taču es gaidīšu tikai nelielus uzlabojumus.

Pēc pielāgojumiem es saņēmu aptuveni 250 m maksimālo diapazonu ar dažiem šķēršļiem. Vairāk nekā 150 metru attālumā antenas orientācija un novietojums kļuva arvien svarīgāks.

Kad es izmantoju pilnu dipola tipa antenas konfigurāciju (vertikāls 80 mm aktīvs elements pretī lejup vērstam 80 mm zemējuma vadu elementam) vienai vienībai, ar pozicionēšanu pēc izmēģinājumiem un kļūdām, līdz 400 metriem ar vairākiem kokiem un māju starp tām, un stabila divvirzienu komunikācija ½ šajā attālumā neatkarīgi no tālvadības vienību stāvokļa vai orientācijas.

4. solis: sagatavojiet projekta kasti

Šī projekta būvniecība, izmantojot nelielu kastīti, ir diezgan sarežģīta. Man ir pieredze daudzu pielāgotu elektronisko gizmo veidošanā mājas, rūpniecības un kosmosa projektiem. Iesācējs drīzāk var izmantot lielāku konteineru kasti, padarot būvniecību daudz vieglāku. Galu galā mēs meklējam prieku, nevis vilšanos. BTW, jūs varat pamanīt nelielas atšķirības manu uzbūvēto vienību fotoattēlos.

Notīriet lielu daļu kastes iekšpuses. Ar kaltu vai X-acto nazi nogrieziet divas ribas labajā un vienu kreisajā pusē. (skatiet kastes iekšpuses fotoattēlu pirms un pēc)

Uzkarsējiet X-acto vai naža galu (~ 15 sekundes, izmantojot šķiltavu) un nogrieziet vienu lielo stabu korpusa iekšpusē un nolaidiet pārējos divus līdz apmēram 1/8 collas. Kad es uzstādīju slēdzi, es pietiekami izkausēju šos divus stabiņus, lai turētu slēdzi vietā.

Uz kastes es izmantoju maskēšanas lenti, lai atzīmētu caurumu vietas. Skatiet fotoattēlus iepriekš.

Lai caurumu urbšana būtu atzīmēta, es vispirms atzīmēju plankumus ar šautriņas punktu, pēc tam ar 1/16 bitu izurbju visas vietas, pēc tam katru urbumu izurbju vēlamajā izmērā.

Izurbiet korpusā pogas, audio un gaismas diodes. Divi caurumi galvenajām gaismas diodēm augšpusē ir 13/64 collu (5 mm) un 10 mm attālumā no malas. Atveres audio skaņai (skaņas signāls) un papildu ieslēgšanas gaismas diode ir 1/8 collas (3 mm). Tie atrodas 10 mm attālumā no augšas. Mazais LED ir 7 mm no sāniem. Audio caurums ir centrēts no vienas puses uz otru. Pogas caurumi sānos ir 9/16”(3,5 mm). Viena poga atrodas 10 mm no augšas, otra - 20 mm. Pogu caurumu iekšpusi ar rokām nogriezu ar 1/4 collu urbi, lai nodrošinātu, ka pogas, nospiežot, nenosprūst.

Ja ārējām austiņām vai skaļruņiem izmantojat fona ligzdu, apakšā esošais caurums ir jāatver līdz 15/64”. Materiāls šeit ir diezgan biezs, un, vienkārši mēģinot to izurbt, izveidotos caurums pārāk tuvu malai. Tātad, vispirms urbiet 1/16 caurumu ar tā centru apmēram vienu 16 collu attālumā no esošā cauruma malas. Pēc tam palieliniet šo caurumu ar 7/16”bitu. Ar asu mazu asmeni (~ Xacto) nogrieziet materiālu tā, lai divi blakus esošie caurumi būtu aptuveni viens. Izmantojiet Dremel spirālveida raspi vai žurkas astes vīli, lai caurumi veidotu labi apaļu caurumu, lai urbis viegli ievietotos centrā. Šajā brīdī caurumam jābūt gandrīz 15/64. (Šobrīd ir cauruma fotoattēls) Tagad urbiet to ar 15/64”bitu. Tas nebūtu “briesmīgi”, ja izmantotu ¼ bitu.

5. darbība: perifēro I/O komponentu piestiprināšana

Lodējot korpusa ietvaros, pārliecinieties, ka nejauši neļaujat nevienai gludekļa daļai pieskarties un tādējādi izkausēt daļu kastes, it īpaši gar tās ārējo malu.

Pogas

Novietojot pogas, piespiediet tās ar nelielu daudzumu līmes. Karstā līme ir piemērota, plāna līme (piemēram, superlīme) var nokļūt pogā, padarot to nelietojamu. Ņemiet vērā, ka man bija noņemta viena kāja katrai no pogām (liekām, es nebiju izveidojusi savienojumu); saliekt tos, lai tie nebūtu pārāk daudz izcēlušies; un savienoja divas apakšējās tapas starp pogām. Pogas atrodas tā, lai iekšēji savienotās kājas būtu horizontāli viena pret otru.

Salieciet 3 mm ieslēgšanas/izslēgšanas gaismas diodes vadus, lai to varētu savienot pāri Btn1, tā katodam virzoties uz zemes pusi. Tas, iespējams, ir vissarežģītākais montāžas jautājums.

Atzīmējiet gaismas diodes sānu blakus sarkanajam anodam. Izgrieziet divus anodus (ārpusē) līdz aptuveni ¼ collām. orientējiet tos ar atzīmēto (sarkano) vadu uz augšu. Centrālo vadu atstājiet garu, vēlāk tie ir saliekti, lai izveidotu savienojumu ar pogu zemi. Skatiet fotoattēlus.

Pievienojiet rezistorus.

Neizmantojiet vienkārši vērtību rezistorus, ko es darīju gaismas diodēm. Es nopirku savas gaismas diodes vairāk nekā pirms gadiem, nevis tieši tās, kas uzskaitītas iepriekš. Tā kā gaismas diodes efektivitāte ir ļoti atšķirīga, pārbaudiet pretestības vērtības lietošanai kopā ar rokas gaismas diodēm. Izvēlieties vajadzīgā spilgtuma rezistorus ar piedziņas spriegumu no 3 līdz 3,3 voltiem (vēlams 3,2 V). Lai pārbaudītu barošanas spriegumu, varat izmantot divas 1,5 V baterijas sērijveidā vai augstu digitālo izeju no 3,3 V barošanas Arduino mikroshēmas. Pārbaudiet, vai, braucot gan ar sarkanajiem, gan zaļajiem elementiem, iegūstat patiesi dzeltenu krāsu. Apgrieziet un pielodējiet pretestības gaismas diodēm līdzīgi kā redzams fotoattēlos.

Vienā ierīcē es izmantoju Popsicle nūju kā starpliku ap diviem galvenajiem gaismas diodēm, lai tie netiktu tik daudz izcēlušies. Šī ir stingri personīga izvēle. Tam ir negatīva blakusparādība, samazinot šo gaismas diožu faktisko spilgtumu / skata leņķi.

Ielieciet līmi gar skaņas signāla ārējo malu un pielīmējiet to starp galvenajām gaismas diodēm (+ pa labi). Pielāgojiet tā pozīciju tā, lai tā sakristu ar korpusa caurumu, pirms tā tiek nofiksēta vietā.

Ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis tiek turēts vietā, izkausējot montāžas caurumu stabus. Šim nolūkam es izmantoju apsildāmo galu mazam skrūvgriezim.

Fono domkrata uzgrieznis nav piestiprināts, tāpēc, lai to nostiprinātu, izmantojiet karstu līmi pretējā galā.

Pievienojiet zemi gar pogām un gaismas diodēm.

Sagatavojiet plus un mīnusa svinu (~ 24ga. Ciets), āmurot apgrieztos galus, lai tie būtu divreiz platāki nekā biezi. Pēc tam to galiem vajadzētu viegli, bet cieši ieiet akumulatora savienotājā. Protams, ja jums ir vai varat atrast savienojuma kabeli, kas paredzēts savienošanai ar akumulatoru, tad noteikti izmantojiet to.

Pievienojiet ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzi, fona ligzdu, skaņas signālu un strāvas vadus. Skatiet iepriekšējo elektroinstalācijas shēmu.

Man ir neliels kondensators pāri fono savienojumiem. To var izlaist, jo tas vairs nav saspringts. Tās mērķis ir novērst zemu troksni izvadā.

Pēc tam, kad pogas (kā arī ieslēgšanas/izslēgšanas slēdzis un fona ligzda) ir pilnībā savienotas un pielodētas, karsti pielīmējiet tās vietā, lai tās nesalipinātos pat pēc plašas lietošanas.

6. solis: pabeigt pilnu montāžu

Ir pienācis laiks savienot MCU radio apakšsistēmu korpusā ar I/O ierīcēm.

Pievienojiet MCU-Radio apakšsistēmu.

Apgrieziet vadus pēc vajadzības, atstājot tajos pietiekami daudz brīvas vietas, lai apakšsistēmas mezgls varētu būt pietiekami tālu, lai varētu pielodēt pārējos vadu galus.

Noteikti pievienojiet vadus galvenajai gaismas diodei, lai tie būtu pareizi sarkanā/zaļā krāsā, un jo īpaši nodrošiniet pareizo kreiso/labo attiecību. Gaismas diodes ir apgrieztas no kreisās uz labo pusi, skatoties korpusa iekšpusē par to, kā turat un lietojat komunikatoru. (ja vien jūs neplānojat izmantot iekārtas ar pretējo pusi pret jums, kā to varētu darīt kreilis).

Pārvietojiet MCU-Radio apakšsistēmu vietā un nospiediet to uz leju, pēc vajadzības salokot vadus, korpusā; pārbaudot, vai nav izgatavoti šorti. Ja nepieciešams, zem tā ielieciet elektriskās lentes gabalu.

Jūs varat pārprogrammēt šo ierīci, kad tā ir samontēta, kā redzams nākamajā sadaļā, izmantojot īslaicīgi pievienotu FDDI, izmantojot īsu kabeli. Pārliecinieties, ka Vcc līmenis no USB lejupielādes kabeļa ir 3.3v, nevis 5v!

Pievienojiet akumulatoru, pabīdiet aizmuguri un pārbaudiet to, ņemot vērā, ka tajā jau esat lejupielādējis programmatūru. Uzmanieties, lai akumulators nespiestu MCU paneļa atiestatīšanas pogu.

BTW, 300 mAh akumulatoram vajadzētu darboties apmēram 12 stundas, pirms tas ir jāuzlādē.

7. darbība: programmatūras un ierīces funkcijas un darbība

Otra lielākā šī projekta daļa, no kuras atkarīga tā darbība, ir programmatūras programmēšana. Bet es to visu esmu atrisinājis, tāpēc jums tas nav jādara.

Jūs varat viegli atrast instrukcijas, kā lejupielādēt skici Pro mini Arduino citur. Iestatiet savu Arduino IDE pareizai ierīcei un darbības frekvencei, pretējā gadījumā jūs saņemsiet sliktu skaņu un, iespējams, nepareizu uzvedību. Noteikti izmantojiet USB-TTL pārveidotāju ar 3.3v (nevis 5v). Ierīcei jābūt izslēgtai. Jūs varat redzēt, ka lejupielādes kabeļa galā es ievietoju taisna leņķa galveni un pēc tam ievietoju to saistītajos caurumos MCU panelī un ļauju iekārtai karāties, saglabājot pietiekami labu, tomēr pagaidu savienojumu.

Jums arī jāinstalē bibliotēka RMF69; skatiet "RFM69 bibliotēkas instalēšana" šajā lapā.

Atbilstoši rediģējiet (skatiet koda segmentu zemāk), apkopojiet un lejupielādējiet pievienoto Two_bit_Comm skici.

// !!!! Šī mezgla adreses. ATMAIŅOT OTRĀ NODEĻA ID !!!!

#define MYNODEID 1 // Mana mezgla ID (no 0 līdz 255) #define TONODEID 2 // Galamērķa mezgla ID (no 0 līdz 254, 255 = apraide)

Programmatūra izmanto radio moduļu lieljaudas H versijas priekšrocības, sākotnēji izmantojot vidēju jaudu, un pēc tam tā nevar saņemt apstiprinājumu, mēģinot ar maksimālu jaudu. Es nezinu, bet es varētu sagaidīt, ka šī operācija neradīs problēmas, ja tiktu izmantota radio, kas nav jaudīga.

Darbības dokumentācija

Inicializēšana, ieslēdzot:

Kad ierīce tiek restartēta, tā inicializē visu savu aparatūru un programmatūru un nosūta tās režīma un opcijas iestatījumus citai vienībai, saglabājot tos sinhronizācijā. Atskan viens īss pīkstiens, un tad, ja šī sākotnējā saziņa izdodas, atskan vēl viens pīkstiens un iedegas zaļa gaisma. Ja šajā brīdī saziņa neizdodas, nav otra pīkstiena un iedegas sarkanā gaisma. Ja saziņa neizdodas, visticamāk, otra ierīce atrodas ārpus diapazona, ir izslēgta vai izlādējusies baterija. Pirms kļūmes pieņemšanas tiek mēģināts veikt vairākas atkārtotas darbības un palielināt maksimālo pārraides jaudu.

1. režīms-10-20 Tips Kom

• Sveiki
• Nepieciešama palīdzība
• PALĪDZIET!
• Gatavs? Gatavs doties ?
• Kur tu esi ?
• Piezvani man.
• Lūdzu atkārtojiet

Ir definētas arī atbilstošas atbildes konvencijas. Ieskaitot atbildes “Apgabala veids” un “Sadaļas veids” uz jautājumu “Kur tu esi?” pieprasījumus.

Jāatzīmē, ka jums jābūt pacietīgam, kad ierīce parāda atbildi, jo taustiņu nospiešana šajā laikā tiks ignorēta.

2. režīms - pieļauj Morzes koda komunikācijas veidu

Tiek atbalstīts gan vienas, gan divu taustiņu stils.

Pievienotajā dokumentā "Two_bit_Comm_user_Manual" ir sniegta pilnīga informācija par programmatūras atbalstīto funkcionālo darbību.