Cara Membina Modul NRF24L01 + pa + lna Sendiri: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Modul berasaskan Nrf24L01 sangat popular, kerana mudah dilaksanakan dalam projek komunikasi tanpa wayar. Modul ini boleh didapati di bawah $ 1 dengan versi cetak PCB, atau Antena monopole. Masalah dengan modul murah ini ialah mereka mempunyai banyak masalah dan mudah rosak. Terutama kerana IC pada asalnya tidak dibuat oleh Nordicsemi, tetapi juga kerana kualiti pencetakan PCB yang buruk.

Sepanjang artikel ini saya akan menunjukkan kepada anda bagaimana membina modul berdasarkan nrf24L01 anda sendiri, dan bagaimana menambahkan PA (Power amplifier), LNA (Low noise amplifier) untuk memperluas jangkauan dan output output.

Langkah 1: Litar Aplikasi Khas

Berikut adalah litar khas untuk modul berasaskan nrf24L01; yang satu ini biasa digunakan dalam modul komersial berdasarkan cip ini. Litar ini mengandungi beberapa kapasitor pemisah yang disambungkan antara VDD dan ground. 16 Pengayun kristal MHZ digunakan dan mesti memenuhi spesifikasi yang terdapat dalam lembaran data. ANT1 dan ANT2 memberikan output RF ke antena, menurut lembar data, beban 15ohm + j88ohm dianjurkan untuk daya output maksimum 0dbm, impedans beban 50ohm dapat diperoleh dengan memasang jaringan yang sesuai, ANT1 dan ANT2 memiliki jalur DC ke VDD_PA (lebih lanjut mengenai ini kemudian). Akhirnya penyambung SMA menghubungkan litar ke antena dipol.

Langkah 2: Menambah Modul Akhir untuk Meningkatkan Daya dan Julat

Litar yang dibincangkan di atas mempunyai 4 tahap kuasa output: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Kawalan tahap kuasa secara langsung berkisar, tentu ada ciri lain yang berkaitan dengan antena (impedansi, kadar Daya, jenis…) dan dengan persekitaran penyebaran, tetapi mari kita fokus pada modul itu sendiri.

Untuk memperluas daya output modul ujung depan dapat digunakan. Saya dapati RFX2401C dari Skyworks Solutions ini sempurna; ini adalah modul front-end 2.4GHZ ZigBee / ISM, dengan port input dan output 50ohm, penambahan isyarat kecil 25db dan kuasa output tepu 22dBm (Semua ciri ini berkaitan dengan mod Transmit). Skyworks juga menawarkan papan penilaian yang membantu memprotaip dengan IC mereka dengan mudah.

Modul ini mempunyai logik kawalan yang agak mudah (Lihat jadual logik). Untuk mengaktifkan penerimaan (mod RX), TXEN harus ditarik RENDAH dan RXEN ditarik TINGGI dan untuk mengaktifkan penghantaran (mod TX) TXEN menarik TINGGI keadaan RXEN tidak penting. Menurut lembar data nrf24L01 pin CE mesti ditarik TINGGI setiap kali transceiver harus memasuki mod RX. Dengan menggunakan osiloskop saya telah mengukur keadaan pin VDD_PA, ternyata ia TINGGI setiap kali Transceiver berada dalam mod TX dan RENDAH dalam mod RX. Dengan cara ini TXEN harus disambungkan ke VDD_PA dan RXEN ke CE

Langkah 3: Bil Bahan

Jadual ini mengandungi senarai komponen yang anda perlukan untuk membina litar ini, saya telah memesannya di:

Langkah 4: Skematik

Ini adalah litar khas transceiver kami dengan output RFnya disambungkan ke modul hujung depan; yang satu ini menerima arahan dari pin VDD_PA dan CE, beberapa kapasitor pemisah apabila ditambahkan. Output disambungkan ke penapis LC diskrit dengan penyambung SMA di hujungnya.

Langkah 5: Kesimpulan dan Penambahbaikan

selepas mengekstrak fail gerber saya memesan 10 pcb dan melakukan pematerian menggunakan stensil dan reflow station.

Ternyata membuat rangkaian RF seperti itu memerlukan pertimbangan kemungkinan gangguan elektromagnetik, terutama ketika melakukan routing pcb. Sangat disarankan perisai yang tidak berventilasi dan sambungkannya ke tanah, yang membantu mengurangkan gandingan kapasitif dan magnet antara modul dan persekitarannya.