Comunicadors de codi de senyal (RFM69): 7 passos (amb imatges)

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:16

Aquests comunicadors de ràdio (de 2 bits) (digitals) ofereixen un mitjà per assenyalar-se mútuament (quant a on són; si han acabat …) quan es fan compres en els extrems oposats d'una gran botiga; fins i tot quan els telèfons mòbils no tenen servei ni es carreguen la bateria.

S’utilitzen mòduls de ràdio RFM69 a 915 MHz. Són ràdios molt eficients i de poca potència que utilitzen comunicacions de paquets digitals. Poden comunicar-se a més de 100 metres amb poca potència, amb només 10 mil·límetres, i fins a 1/2 quilòmetre o fins i tot a 1/2 milla usant uns 120 ma.

Els mòduls de ràdio RFM69 són molt més eficients i efectius a distàncies més grans que un NRF24L01 o un RFM12.

Per a connexions més llargues i fiables encara més grans, aquest projecte es podria fer també amb mòduls de ràdio LoRa usats. Hi ha alguns dispositius LoRa (com un RFM95) que tenen una mida i una interfície similars. Però costen molt més, cosa que per a mi era injustificada.

Les unitats admeten un conjunt de codis de preguntes i respostes d’estil 10-20 (ubicació?) Digitals (consulteu wiki / Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); així com codi Morse opcional. Les unitats no admeten cap comunicació de veu (analògica).

També es podrien utilitzar com a buscapersones amb 3 nivells de sol·licituds d’atenció, quan algú està convalescent o treballa sota la casa.

Més enllà d’això, poden ser molt divertits, sobretot per a nens o estudiants.

Pas 1: reuniu components

Com que el mòdul de ràdio no pot gestionar una tensió de senyal o d'alimentació de 5v, heu d'utilitzar MCU de 3,3v. Tingueu en compte també que faig servir la versió d'alta potència "H" dels mòduls de ràdio.

Aquesta llista consisteix a construir 2 unitats.

• quantitat 2 MCU Arduino Pro Mini 3.3v
• quantitat 2 mòduls RFM-69HCW de 915 MHz
• quantitat 2 Funda (havia de ser un compartiment de la bateria)
• quantitat 2 bateries de Li-ion 3.7v 200 + mah https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ Mida màxima útil 9x24x36mm)
• quantitat 4 LED bicolors de càtode comú de 5 mm de color vermell-verd https://www.ebay.com/itm//112318970450 (el cablejat i la tensió de ruptura són importants)
• quantitat 4 interruptors de botó de 6x6x7,5mm
• quantitat 2 Zumbador actiu piezoelèctric
• quantitat 2 resistències cadascuna … 270 Olm, 1,5kOlm, ~ 5k
• quantitat 2 0,1 uf tapa monolítica

Opcional

• quantitat 2 LED blancs (o blaus) de 3 mm
• quantitat 2 preses Phono de 3,5 mm
• quantitat 2 condensador de filtre de potència de 220uf
• Pal de paletes

Altres subministraments que potser necessiteu

30ga filferro sòlid https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga filferro sòlid o 24ga encallat, per a sòls i + V.

22ga filferro sòlid, per a antena

Altres: subministraments de soldadura, cinta adhesiva, cola calenta, eines de prototipatge.

Convertidor d'USB a TTL

Opció de maquinari:

Una presa estèreo per connectar una auricular, per assegurar-vos de no perdre les comunicacions entrants. També es podria connectar un amplificador d’altaveu portàtil.

El petit LED blanc (3 mm) és opcional. L’he afegit perquè serveixi d’indicador d’ACT. Va ser senzill afegir-lo a mesura que el connectava a Btn1, a la qual se li dóna una mica de corrent d’unitat des d’un resister intern (~ 37k). Amb aquesta unitat tan petita, aquest LED ha de ser molt eficient. Es podria utilitzar un LED de color verd o blau, però no de color groc o vermell, ja que la seva caiguda de tensió és massa baixa i faria que sembli que es prem el botó. No utilitzaria el verd, ja que el color s'utilitza per a la informació de senyalització.

També es pot ometre el connector phono. Aquest dispositiu no fa molt de soroll, però si us preocupa atreure l’atenció dels altres, us permetrà utilitzar un auricular. Alternativament, és efectiu un tros de cinta adhesiva sobre el forat per obtenir àudio.

Per fer totes les mesures fàcils i precises, m’agrada molt aquesta pinça econòmica.

Pas 2: Creeu el subsistema de ràdio MCU

Connecteu cables curts als pins MCU: 10, 11, 12, 13; un cable de longitud mitjana a pin2.

Afegiu un llarg (4-5 polzades) als pins d'E / S de l'MCU que voleu utilitzar (pins: 3-9). He utilitzat un indicador de 30 AWG i diferents colors per a tipus de perifèrics. Aquest cable de petit diàmetre és capaç de manejar els senyals de menys de 100 miliamperis, tot i que és prou petit i flexible (i molt recomanable) per facilitar el muntatge.

Connecteu també un cable de terra i un Vcc (he utilitzat 26ga, són els blaus de les fotos). Aquests cables transporten més corrent, de manera que utilitzeu un manòmetre gran per reduir la caiguda de tensió (i la potencial radiació del senyal de soroll).

Connecteu la MCU amb la placa RFM-69. Hi van tots els cables, excepte els llargs.

Doblegueu la placa de ràdio cap avall sobre la placa MCU. No hi hauria d’haver pantalons curts entre els taulers. Si sembla que hi ha un potencial real de curta durada, utilitzeu una peça de cinta o full de plàstic.

Afegiu el cable de l’antena (22-24ga. 80mm) al tauler de ràdio, tal com es veu a la foto.

Pas 3: proves de desenvolupament

Per implementar aquestes unitats, podeu ometre aquesta secció. Per a aquells que hi estiguin interessats, això dóna una mica més de informació sobre com vaig arribar-hi.

La longitud d'ona ¼ de 915 MHz és de 82 mm. El tutorial de Sparkfun.com suggereix utilitzar 78 mm. Tinc entès que la tecnologia de l'antena diu que quan l'antena es troba a una longitud d'ona de ½ de terra, l'antena actuarà com si fos ~ un 5% més llarga del que és. Pel que fa als 915 MHz que serien inferiors a un peu i normalment operareu aquesta unitat molt més alta que terra, descarto aquesta longitud de 78 mm. Tanmateix, hi ha altres factors que poden provocar efectes similars que consideren convenient utilitzar una longitud d'ona inferior a exactament ¼. He compromès i he tallat els cables de l'antena a 80 mm en total (inclosa la secció que passa pel PCB). Amb l’equip de prova adequat podríeu optimitzar millor la longitud de l’antena per a la vostra unitat, però només m’esperaria millores menors.

Després dels ajustos, vaig aconseguir uns 250 m de distància màxima amb alguns obstacles. Més enllà de 150 metres, l'orientació i la posició de l'antena van ser cada vegada més importants.

Quan vaig fer servir una configuració d'antena de tipus dipol complet (un element actiu vertical de 80 mm oposat a un element de fil de terra de 80 mm que apunta cap avall) per a una unitat vaig obtenir, amb posicionament de prova i error, fins a 400 metres amb diversos arbres i una casa entremig, i comunicació bidireccional sòlida a ½ distància que sigui, independentment de la posició o orientació de les unitats remotes.

Pas 4: prepareu la caixa del projecte

La construcció d’aquest projecte mitjançant una caixa petita és força difícil. Tinc l'experiència de construir molts aparells electrònics personalitzats per a projectes domèstics, industrials i aeroespacials. Els principiants poden utilitzar una caixa de contenidors més gran, cosa que facilita la construcció. Al cap i a la fi, és un plaer que busquem, no una frustració. BTW, és possible que noteu petites diferències en les fotos de les unitats que vaig construir.

Netejar gran part de l’interior de la caixa. Utilitzeu un cisell o un ganivet X-acto per tallar dues costelles a la dreta i una a l’esquerra. (vegeu la foto de l'interior d'una caixa abans i després)

Escalfeu l'extrem d'un ganivet X-acto o un ganivet (durant uns 15 segons amb un encenedor) i talleu el pal gran dins de la caixa i baixeu els altres dos a aproximadament 1/8 de polzada. Un cop vaig muntar l’interruptor, vaig fondre aquests dos llocs prou per mantenir l’interruptor al seu lloc.

Vaig utilitzar cinta adhesiva a la caixa per marcar les ubicacions dels forats. Veure fotos a dalt.

Per tal de mantenir marcada la perforació dels forats, primer vaig marcar les taques amb la punta d’un dard, després vaig perforar totes les ubicacions amb una broca 1/16 i, finalment, vaig perforar cada forat amb la mida desitjada.

Traieu els forats dels botons, l'àudio i els LED de la funda. Els dos forats dels LED principals, a la part superior, són a 13/64”(5 mm) i es troben a 10 mm de la vora. Els forats de l'àudio (bip-zumbador) i el led opcional "On" són de 1/8 "(3 mm). Estan a 10 mm de la part superior. El led petit està a 7 mm del lateral. El forat d'àudio està centrat d'un costat a l'altre. Els forats dels botons, al lateral, són de 9/16”(3,5 mm). Un botó és a 10 mm de la part superior i l’altre 20 mm. Vaig bisellar l'interior dels forats del botó, a mà, amb una broca de 1/4 ", per ajudar a garantir que els botons no es quedessin atrapats quan es premen.

Si utilitzeu un connector fono per a auriculars o altaveus externs, haureu d’obrir el forat preexistent de la part inferior a 15/64”. El material aquí és bastant espès i, simplement, intentar perforar-lo resultaria en un forat massa proper a la vora. Per tant, primer foradeu un forat 1/16, amb el centre a aproximadament una 16a polzada de la vora del forat existent. A continuació, amplieu aquest forat amb una broca de 7/16”. Amb una fulla petita afilada (~ Xacto) retalleu el material de manera que els dos forats adjacents siguin aproximadament un. Utilitzeu un raspall espiral de Dremel o una llima de cua de rata perquè els forats formin un forat ben rodó, que una broca es centre fàcilment. El forat hauria de ser gairebé 15 / 64è en aquest punt. (Hi ha una foto del forat en aquest punt) Ara esborra amb una broca de 15/64 ". No seria "horrible" si utilitzeu un bit ¼.

Pas 5: adjuntar components d'E / S perifèrics

Assegureu-vos, en soldar dins dels límits de la caixa, que, sense voler, deixeu que toqui cap part de la planxa i, per tant, foneu una part de la caixa, sobretot al llarg de la seva vora exterior.

Els botons

Premeu els botons amb una petita quantitat de cola mentre els col·loqueu. La cola calenta està bé, és possible que la cola fina (com la cola súper) s’endinsi al botó i faci que no funcioni. Tingueu en compte que havia eliminat una cama a cadascun dels botons (els redundants, no em connectava); doblegar-los perquè no sobresortissin massa; i va connectar els dos passadors inferiors entre els botons. Els botons estan situats de manera que les potes connectades internament siguin oposades horitzontalment.

Doble els cables del LED "encès / apagat" de 3 mm perquè es pugui connectar a través de Btn1, el càtode es dirigeix cap a la terra. Aquest és potser el problema del muntatge més complicat.

Marqueu el costat dels LED al costat de l’ànode vermell. Talleu els dos ànodes (a l'exterior) fins a aproximadament ¼ de polzada. orienteu-los amb el plom marcat (vermell) cap amunt. Deixeu el cable central llarg, més endavant es doblegaran per connectar-se a la part de terra dels botons. Consulteu fotos.

Col·loqueu les resistències.

No utilitzeu simplement les resistències de valor que he fet per als LED. Vaig comprar els meus LED fa més d’un any, no exactament els que s’enumeren més amunt. Com que l'eficiència del LED varia enormement, proveu els valors de resistència per utilitzar-los amb els LEDs disponibles. Trieu resistències per a la brillantor que vulgueu amb un voltatge de la unitat de 3 a 3,3 volts (preferible 3,2 v). Per a una tensió de subministrament de prova, podeu utilitzar dues bateries d'1,5 V en sèrie o una sortida digital elevada d'un xip Arduino alimentat per 3,3 V. Verifiqueu que obteniu un bon groc veritable quan conduïu els elements vermells i verds. Retalleu i soldeu els resistors als LED de manera similar a la que es veu a les fotos.

En una unitat, he utilitzat un pal de Popsicle com a espaiador al voltant dels dos LED principals perquè no sobresortissin tant. Aquesta és estrictament una preferència personal. Això sí que té un efecte secundari negatiu en reduir l’angle de visió / brillantor efectiu d’aquests LED.

Col·loqueu una mica de cola al llarg de la vora exterior del brunzidor i enganxeu-lo entre els LED principals (+ a la dreta). Ajusteu la seva posició de manera que quedi alineada amb el forat de la caixa abans de fixar-la al seu lloc.

L'interruptor d'encès / apagat es manté al seu lloc fonent els pals dels forats de muntatge. Vaig fer servir la punta escalfada a un tornavís petit.

La femella del jack fono no es fixa, així que utilitzeu cola calenta a l'extrem oposat per assegurar-la.

Connecteu el sòl al llarg dels botons i els LED.

Prepareu un plom més i menys (~ 24ga. Sòlid) martellant els extrems retallats perquè siguin el doble d'amplada que de gruixuts. Els extrems haurien d'entrar al connector de la bateria fàcilment, però bé. Per descomptat, si teniu o podeu trobar un cable d’interconnexió destinat a aparellar-se amb la bateria, utilitzeu-ho de tota manera.

Connecteu l’interruptor d’encesa / apagada, el connector phono, el brunzidor i els cables d’alimentació. Consulteu el diagrama de cablejat anterior.

Tinc un condensador petit a les connexions fono. Això es pot deixar de banda, ja que deixa un ajust ajustat. El seu propòsit és evitar un brunzit de baix nivell a la sortida.

Després de connectar i soldar els botons (així com l’interruptor d’encesa / apagat i el connector fono), enganxeu-los al seu lloc perquè no es moguin ni després d’un ús intensiu.

Pas 6: Muntatge final complet

És hora de connectar-se al subsistema de ràdio MCU a la carcassa amb els dispositius d'E / S.

Connecteu el subsistema MCU-Radio.

Retalleu els cables segons calgui, deixant-hi el joc suficient perquè el conjunt del subsistema pugui estar fora del camí per permetre soldar els altres extrems dels cables.

Assegureu-vos de connectar els cables al LED principal als vermells / verds correctes i, sobretot, obtenir la relació esquerra / dreta correcta. Els LED es reverteixen d’esquerra a dreta mentre es mira dins de la caixa quant a la manera de mantenir i utilitzar el comunicador. (tret que tingueu intenció d'utilitzar les unitats amb el costat oposat orientat cap a vosaltres, com pot ser que vulgui fer una persona esquerrana).

Moveu el subsistema MCU-Radio al seu lloc i premeu-lo cap avall, plegant els cables segons calgui, a la caixa; comprovant que no es facin curts. Poseu un tros de cinta elèctrica a sota si cal.

Podeu reprogramar aquesta unitat mentre estigueu muntada tal com es veu a la secció següent, amb un FDDI connectat temporalment mitjançant un cable curt. Assegureu-vos que el nivell de Vcc del cable de descàrrega USB és de 3,3 v, no de 5 v.

Connecteu la bateria, feu lliscar la part posterior i proveu-la, ja que ja hi heu descarregat programari. Aneu amb compte de no deixar que la bateria estigui pressionant el botó de reinici de la placa MCU.

Per cert, una bateria de 300 mAh hauria de durar unes 12 hores d’operació abans d’haver de ser recarregada.

Pas 7: les funcions i el funcionament del programari i del dispositiu

L’altra part important d’aquest projecte, de la qual depèn el seu funcionament, és la programació de programari. Però ho he treballat tot, de manera que no cal.

Podeu trobar fàcilment instruccions per descarregar un esbós a un Pro mini Arduino en qualsevol altre lloc. Establiu el vostre IDE Arduino per al dispositiu i la freqüència de funcionament correctes, en cas contrari obtindreu un mal so i potser un mal comportament. Assegureu-vos d’utilitzar un convertidor USB-TTL amb 3.3v (no 5v). Podeu veure que he posat una capçalera d’angle recte a l’extrem del cable de descàrrega i després l’he inserit als forats associats de la placa MCU i he deixat penjar la unitat, mantenint una connexió prou bona, però temporal.

També heu d’instal·lar la biblioteca del RMF69; vegeu "Instal·lació de la biblioteca RFM69" a la part inferior d'aquesta pàgina.

Editeu adequadament (vegeu el segment de codi més avall), compileu i descarregueu l'esbós adjunt de Two_bit_Comm.

// !!!! Adreces per a aquest node. INVERTEIX ELS IDS PER AL SEGON NODE !!!!

#define MYNODEID 1 // Identificador del meu node (0 a 255) #define TONODEID 2 // ID del node de destinació (0 a 254, 255 = transmissió)

El programari aprofita la versió d’alta potència “H” dels mòduls de ràdio en utilitzar inicialment una potència mitjana i, després, no pot obtenir cap confirmació que intenta amb la màxima potència. No ho sé, però m'agradaria que aquesta operació no presentés cap problema si s'utilitzés la versió de ràdio de gran potència.

Documentació Operativa

Inicialització, en engegar:

Quan una unitat es reinicia, inicialitza tot el maquinari i el programari i envia la configuració de mode i opció a l’altra unitat, mantenint-los sincronitzats. Hi ha un sol so breu i, si aquesta comunicació inicial té èxit, es produeix un altre so i s’encén un llum verd. Si en aquest moment la comunicació falla no hi ha un segon pit i s’encén un llum vermell. Si falla la comunicació, és probable que l'altra unitat estigui fora de l'abast, apagada o sense bateria. S’intenta fer diversos reintents i augmentar la potència màxima de transmissió abans d’acceptar l’error.

Mode 1 - 10-20 Tipus de comm

• Hola
• Necessiteu ajuda
• AJUDA!
• Fet? Llest per anar ?
• On ets ?
• Truca'm.
• Si us plau repeteix

També es defineixen les convencions de resposta adequades. Incloent respostes "Tipus d'àrea" i "Tipus de secció" a "On ets?" sol·licituds.

Cal tenir en compte que haureu de tenir paciència quan la unitat mostri una resposta, ja que s'ignoraran els botons que premeu durant aquest temps.

Mode 2: permet una forma de comunicació de codi Morse

S'admeten tant l'estil de tecla única com el de dues tecles.

El document adjunt "Two_bit_Comm_user_Manual" recull tots els detalls del funcionament funcional admès pel programari.