Komunikator Kod Isyarat (RFM69): 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:12

Komunikator radio "2-bit" (digital) ini menyediakan alat untuk saling memberi isyarat (ke mana mereka berada; jika mereka selesai …) ketika berbelanja di seberang kedai kotak besar; walaupun telefon bimbit tidak mempunyai perkhidmatan atau cas bateri sel.

Modul radio RFM69 915MHz digunakan. Mereka sangat cekap, berkuasa rendah, radio menggunakan komunikasi paket digital. Mereka boleh berkomunikasi lebih dari 100 meter menggunakan kuasa rendah, hanya pada jarak 10 miliamp, dan sejauh 1/2 kilometer atau bahkan 1/2 batu menggunakan sekitar 120 ma.

Modul radio RFM69 jauh lebih cekap dan berkesan pada jarak yang lebih jauh daripada NRF24L01 atau RFM12.

Untuk sambungan jarak jauh yang lebih dipercayai dan lebih baik, projek ini juga boleh dibuat untuk modul radio LoRa terpakai. Terdapat beberapa peranti LoRa (seperti RFM95) di luar sana yang mempunyai ukuran dan antara muka yang serupa. Tetapi harganya lebih tinggi, yang bagi saya tidak beralasan.

Unit-unit tersebut menyokong sekumpulan kod soalan dan jawapan gaya 10-20 (lokasi?) (Rujuk wiki / Sepuluh-kod https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); serta kod Morse pilihan. Unit tidak menyokong komunikasi suara (analog).

Mereka juga dapat digunakan sebagai pager dengan 3 tingkat permintaan perhatian, ketika seseorang sedang pulih atau bekerja di bawah rumah.

Di luar itu mereka boleh menjadi sangat menggembirakan, terutama untuk kanak-kanak atau pelajar.

Langkah 1: Kumpulkan Komponen

Oleh kerana modul radio tidak dapat menangani voltan bekalan atau isyarat 5v, anda mesti menggunakan 3.3v MCU. Perhatikan juga bahawa saya menggunakan modul radio versi 'H' berkuasa tinggi.

Senarai ini adalah untuk membina 2 unit.

• qty. 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• qty. 2 modul RFM-69HCW 915MHz
• qty. 2 Kes (hendak menjadi ruang bateri)
• qty. 2 Li-ion 3.7v 200 + mah bateri https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ Saiz maksimum boleh digunakan 9x24x36mm)
• qty. 4 LED Dwi-Warna Katoda Umum Merah-Hijau 5mm https://www.ebay.com/itm//112318970450 (voltan pendawaian & kerosakan penting)
• qty. 4 suis butang 6x6x7.5mm
• qty. 2 Buzzer aktif Piezo
• qty. 2 masing-masing mempunyai… 270 Olm, 1.5kOlm, ~ 5k
• qty. 2 0.1 uf topi monolitik

Pilihan

• qty. 2 LED Putih (atau Biru) 3mm
• qty. 2 bicu Phono 3.5mm
• qty. 2 kapasitor penapis kuasa 220uf
• Tongkat papops

Bekalan lain yang mungkin anda perlukan

30ga wayar padat https://www.ebay.com/itm/142255037176, Kawat 26ga padat atau 24ga terdampar, untuk tanah dan + V

Kawat 22ga padat, untuk antena

Lain-lain: persediaan pematerian, pita, gam panas, alat prototaip.

Penukar USB ke TTL

Perkakasan pilihan:

Soket stereo untuk menghubungkan bahagian telinga, untuk memastikan tidak terlepas komunikasi masuk. Juga amp pembesar suara mudah alih boleh dihubungkan dengannya.

LED putih kecil (3 mm) adalah pilihan. Saya menambahkannya untuk berfungsi sebagai penunjuk ON. Ia mudah ditambahkan ketika saya menyambungkannya di Btn1 yang diberi arus pemacu dari reses dalaman (~ 37k). Dengan pemacu kecil seperti ini, LED ini mesti menjadi kecekapan tinggi. LED hijau atau mungkin biru boleh digunakan tetapi tidak kuning atau merah kerana penurunan voltan mereka terlalu rendah dan akan kelihatan seperti butang ditekan. Saya tidak akan menggunakan warna hijau kerana warna itu digunakan untuk memberi isyarat maklumat.

Jack phono juga boleh dihilangkan. Peranti ini tidak mengeluarkan banyak suara, tetapi jika anda ingin menarik perhatian orang lain, maka ia memberikan pilihan untuk menggunakan telefon telinga. Secara bergantian, sekeping pita scotch di atas lubang untuk audio berkesan.

Untuk membuat semua ukuran mudah dan tepat, saya sangat menyukai kaliper murah ini.

Langkah 2: Bina Subsistem radio MCU

Sambungkan wayar pendek ke pin MCU: 10, 11, 12, 13; wayar panjang sederhana ke pin2.

Tambahkan panjang (4-5 inci) ke pin I / O, MCU, yang akan digunakan (pin: 3-9). Saya menggunakan tolok AWG 30 dan warna yang berbeza untuk jenis periferal. Kawat berdiameter kecil ini mampu menangani isyarat yang kurang dari 100 miliamp, namun cukup kecil dan cukup lentur (& sangat disyorkan) untuk memudahkan pemasangan yang ketat.

Sambungkan juga landasan dan kabel Vcc (saya menggunakan 26ga, itu adalah warna biru dalam foto). Kawat ini membawa arus lebih, jadi gunakan tolok besar untuk mengurangkan penurunan voltan (dan kemungkinan sinaran isyarat bunyi).

Sambungkan MCU dengan papan RFM-69. Semua kecuali wayar panjang pergi ke sana.

Lipat papan radio ke bawah di atas papan MCU. Tidak boleh ada seluar pendek di antara papan. Sekiranya terdapat potensi sebenar penggunaan sekeping pita atau kepingan plastik campur tangan.

Tambahkan wayar antena (22-24ga. 80mm) ke papan radio, seperti yang terlihat dalam foto.

Langkah 3: Ujian Pembangunan

Untuk pelaksanaan unit ini, anda boleh melangkau bahagian ini. Bagi mereka yang berminat ini memberikan sedikit lebih banyak maklumat mengenai bagaimana saya sampai di sana.

Panjang gelombang ¼ untuk 915MHz ialah 82mm. Tutorial Sparkfun.com mencadangkan penggunaan 78mm. Saya faham bahawa teknologi antena mengatakan apabila antena berada dalam jarak gelombang bumi dengan tanah antena anda akan bertindak seperti ~ 5% lebih lama daripada yang ada. Adapun 915Mhz yang kurang dari satu kaki dan biasanya anda mengoperasikan unit ini jauh lebih tinggi dari tanah daripada itu, saya menolak panjang 78mm ini. Namun ada faktor lain yang boleh menyebabkan kesan serupa yang dianggap bijak untuk menggunakan lebih sedikit daripada panjang gelombang yang tepat. Saya telah berkompromi dan telah memotong wayar antena hingga 80mm (termasuk bahagian yang melalui PCB). Dengan peralatan ujian yang betul, anda dapat mengoptimumkan panjang antena untuk unit anda dengan lebih baik, tetapi saya hanya mengharapkan sedikit peningkatan.

Selepas penyesuaian, saya mendapat jarak maksimum 250m dengan beberapa halangan. Selain itu, 150m orientasi dan kedudukan antena menjadi semakin penting.

Semasa saya menggunakan konfigurasi antena jenis dipol penuh (elemen aktif 80mm tegak bertentangan dengan elemen dawai tanah 80mm yang menunjuk ke bawah) untuk satu unit yang saya dapat, dengan kedudukan percubaan dan ralat, hingga 400 meter dengan beberapa pokok dan sebuah rumah di antara, dan koma 2 arah padat pada jarak itu tanpa mengira kedudukan atau orientasi unit jauh.

Langkah 4: Sediakan Kotak Projek

Pembinaan projek ini menggunakan kotak kecil agak mencabar. Saya mempunyai pengalaman membina banyak alat elektronik khusus untuk projek kediaman, industri, dan aeroangkasa. Pemula mungkin lebih suka menggunakan kotak bekas yang lebih besar, menjadikan pembinaan lebih mudah. Lagipun itu adalah kenikmatan yang kita cari, bukan rasa kecewa. BTW, anda mungkin melihat perbezaan kecil dalam foto unit yang saya bina.

Bersihkan sebahagian besar bahagian dalam kotak. Gunakan pisau pahat atau X-acto untuk memotong dua tulang rusuk di sebelah kanan dan satu di sebelah kiri. (lihat foto bahagian dalam kotak sebelum dan sesudahnya)

Panaskan hujung pisau X-acto atau paring (selama ~ 15 saat menggunakan pemetik api) dan potong satu tiang besar, di dalam casing, dan turunkan dua yang lain hingga kira-kira 1/8 inci. Setelah saya memasang suis, saya melelehkan dua tiang itu cukup untuk menahan suis di tempatnya.

Saya menggunakan pita pelekat pada kotak untuk menandakan lokasi lubang. Lihat gambar di atas.

Untuk memastikan penggerudian lubang pada tanda, pertama saya menandakan bintik-bintik dengan titik anak panah, kemudian menggerudi semua lokasi dengan bit 1/16, dan akhirnya menggerudi setiap lubang ke ukuran yang diinginkan.

Bor lubang untuk butang, audio dan LED dalam casing. Dua lubang untuk LED utama, di atas, berukuran 13/64 "(5mm) dan 10mm dari tepi. Lubang untuk audio (beep-buzzer) dan led "On" pilihan adalah 1/8 "(3mm). Mereka berada 10mm dari atas. Led kecil terletak 7mm dari sisi. Lubang audio berpusat dari sisi ke sisi. Lubang untuk butang, di sisi, adalah 9/16 "(3.5mm). Satu butang terletak 10mm dari atas, 20mm yang lain. Saya melihat ke dalam lubang butang, dengan tangan, dengan gerudi 1/4 ", untuk memastikan butang tidak tersekat ketika ditekan.

Sekiranya anda menggunakan bicu phono untuk fon kepala luaran atau pembesar suara, anda perlu membuka lubang yang sudah ada di bahagian bawah hingga 15/64”. Bahan di sini agak tebal dan hanya mencubanya akan menghasilkan lubang yang terlalu dekat dengan tepi. Jadi, gerudi terlebih dahulu lubang 1/16, dengan pusatnya kira-kira satu 16 inci dari tepi lubang yang ada. Kemudian besarkan lubang itu dengan bit 7/16 ". Dengan pisau kecil yang tajam (~ Xacto) memotong bahan sehingga dua lubang bersebelahan kira-kira satu. Gunakan serpihan spiral Dremel atau fail ekor tikus sehingga lubang membentuk lubang bulat yang baik, sehingga lubang gerudi mudah berpusat ke dalam. Lubang hampir 15/64 pada ketika ini. (Ada foto lubang pada ketika ini) Sekarang gerakkan dengan bit 15/64 ". Tidak akan menjadi 'Mengerikan' jika anda menggunakan sedikit.

Langkah 5: Melampirkan Komponen I / O Periferal

Pastikan semasa menyolder di dalam kotak sarung bahawa anda tidak membiarkan bahagian besi dengan tidak sengaja menyentuh dan dengan demikian mencairkan sebahagian kotak, terutama di sepanjang tepi luarnya.

Butang

Tekan butang dengan sedikit gam semasa meletakkannya. Lem panas tidak apa-apa, gam nipis (seperti lem super) mungkin masuk ke butang sehingga tidak dapat digunakan. Perhatikan bahawa saya telah melepaskan satu kaki ke setiap butang (yang berlebihan, yang tidak saya sambungkan); bengkokkan mereka sehingga mereka tidak terlalu menonjol; dan menghubungkan dua pin bawah antara butang. Butang diletakkan sedemikian rupa sehingga kaki yang bersambung secara dalaman saling mendatar antara satu sama lain.

Bengkokkan plumbum LED "on / off" 3mm sehingga dapat disambungkan melintasi Btn1, katodnya menuju ke permukaan tanah. Ini mungkin masalah perhimpunan paling sukar.

Tandakan sebelah LED di sebelah anod merah. Potong dua anod (luar) mengarah ke kira-kira ¼ inci. arahkan mereka dengan tanda (merah) menghadap ke atas. Biarkan memimpin pusat panjang, Mereka kemudian dibengkokkan untuk menyambung ke bahagian bawah butang. Rujuk gambar.

Pasang tabung.

Jangan hanya menggunakan penanda nilai yang saya lakukan untuk LED. Saya membeli LED saya lebih dari setahun yang lalu, tidak seperti yang disenaraikan di atas. Oleh kerana kecekapan LED sangat berbeza, uji nilai resis untuk digunakan dengan LED tangan anda. Pilih resis untuk kecerahan yang anda mahukan dengan voltan pemacu 3 hingga 3.3 volt (lebih disukai 3.2v). Untuk voltan bekalan ujian, anda boleh menggunakan dua bateri 1.5v secara bersiri, atau output digital yang tinggi dari cip Arduino berkuasa 3.3v. Sahkan bahawa anda memperoleh Kuning sejati yang baik semasa menggerakkan elemen merah dan hijau. Potong dan pateri pelindung ke LED sama seperti yang dilihat dalam foto.

Pada satu unit, saya menggunakan tongkat Popsicle sebagai spacer di sekitar dua LED utama sehingga tidak terlalu kuat. Ini adalah pilihan peribadi. Ini mempunyai kesan sampingan negatif dalam mengurangkan kecerahan / sudut pandang berkesan LED ini.

Letakkan beberapa gam di tepi luar buzzer dan tempelkan di antara LED utama (+ ke kanan). Sesuaikan kedudukannya sehingga sejajar dengan lubang di casing sebelum dipasang di tempatnya.

Suis hidup / mati dipegang di tempat dengan mencairkan tiang lubang pelekap. Saya menggunakan hujung yang dipanaskan kepada pemacu skru kecil untuk ini.

Mur soket phono tidak melekat, jadi gunakan gam panas, di hujung yang bertentangan untuk mengamankannya.

Sambungkan tanah di sepanjang butang dan LED.

Siapkan timbal tambah dan tolak (~ 24ga. Pepejal) dengan memalu hujung yang dipangkas sehingga lebarnya dua kali lebih tebal. Bahagian hujungnya kemudian masuk ke penyambung bateri dengan mudah tetapi selesa. Sudah tentu jika anda mempunyai atau dapat mencari kabel penghubung yang dimaksudkan untuk mengawan dengan bateri anda, maka gunakanlah semua itu.

Kabelkan suis hidup / mati, soket phono, wayar dan wayar kuasa. Rujuk gambarajah pendawaian sebelumnya.

Saya mempunyai kapasitor kecil melintasi sambungan phono. Ini boleh ditinggalkan kerana tidak sesuai. Tujuannya adalah untuk mengelakkan hum rendah pada output.

Setelah butang (serta suis hidup / mati dan bicu phono) dipasang sepenuhnya dan dipateri, tempelkan panas di tempatnya sehingga tidak akan berganjak walaupun setelah digunakan secara meluas.

Langkah 6: Perhimpunan Lengkap Akhir

Sudah tiba masanya untuk menyambung dalam sub-sistem MCU-radio ke dalam casing dengan peranti I / O.

Sambungkan subsistem MCU-Radio.

Potong wayar seperti yang diperlukan, biarkan hanya bermain di dalamnya sehingga pemasangan subsistem dapat keluar dari jalan yang cukup untuk memungkinkan pematerian hujung wayar yang lain.

Pastikan untuk menyambungkan wayar ke LED utama dengan yang betul merah / hijau dan terutama sekali hubungan kiri / kanan betul. LED dipusingkan ke kiri ke kanan ketika anda melihat ke dalam casing bagaimana anda memegang dan menggunakan alat komunikasi. (melainkan jika anda berhasrat untuk menggunakan unit dengan sisi berlawanan menghadap anda, seperti yang perlu dilakukan oleh orang kidal).

Pindahkan subsistem Radio MCU di tempatnya dan Tekan ke bawah, lipat wayar mengikut keperluan, ke dalam casing; memeriksa untuk melihat bahawa tidak ada seluar pendek yang dibuat. Letakkan sekeping pita elektrik di bawahnya jika diperlukan.

Anda dapat memprogramkan semula unit ini sambil dipasang seperti yang dilihat di bahagian seterusnya, dengan FDDI yang terpasang sementara melalui kabel pendek. Pastikan tahap Vcc dari kabel muat turun USB adalah 3.3v, Bukan 5v!

Pasang bateri, geser belakang dan uji, kerana anda sudah memuat turun perisian ke dalamnya. Hati-hati jangan sampai bateri menekan butang reset papan MCU.

BTW, bateri 300mah harus bertahan selama kira-kira 12 jam operasi, sebelum perlu dicas semula.

Langkah 7: Ciri dan Operasi Perisian dan Peranti

Bahagian utama lain dari projek ini, yang bergantung kepada operasinya, adalah pengaturcaraan perisian. Tetapi saya telah menyelesaikan semuanya, jadi anda tidak perlu melakukannya.

Anda boleh mendapatkan arahan untuk memuat turun lakaran ke Pro mini Arduino di tempat lain. Tetapkan Arduino IDE anda untuk peranti dan frekuensi operasi yang betul, jika tidak, anda akan mendapat audio yang buruk dan mungkin kelakuan yang salah. Pastikan menggunakan penukar USB-TTL dengan 3.3v (bukan 5v) Unitnya sendiri mesti dimatikan. Anda dapat melihat bahawa saya meletakkan header sudut kanan di hujung kabel muat turun dan kemudian memasukkannya ke lubang yang berkaitan pada papan MCU dan membiarkan unit tergantung daripadanya, mengekalkan sambungan yang cukup baik, tetapi sementara.

Anda juga perlu memasang perpustakaan dengan harga RMF69; lihat "Memasang Perpustakaan RFM69" di halaman ini.

Edit dengan betul (lihat segmen kod di bawah), susun dan muat turun lakaran Two_bit_Comm yang dilampirkan.

// !!!! Alamat untuk nod ini. KEMBALIKAN ID UNTUK NOD KEDUA !!!!

#define MYNODEID 1 // ID nod saya (0 hingga 255) #define TONODEID 2 // ID nod tujuan (0 hingga 254, 255 = siaran)

Perisian memanfaatkan kelebihan modul radio 'H' yang berkuasa tinggi, dengan awalnya menggunakan daya sederhana, dan kemudian tidak dapat memperoleh pengakuan yang dicoba dengan kekuatan maksimum. Saya tidak tahu tetapi saya menjangkakan operasi ini tidak akan menimbulkan masalah sekiranya seseorang menggunakan radio versi bukan kuasa tinggi.

Dokumentasi Operasi

Permulaan, pada Power-Up:

Apabila unit dimulakan semula, unit ini akan memulakan semua perkakasan dan perisiannya dan menghantar tetapan Mod dan Opsi ke unit lain, agar tidak segerak. Terdapat satu bip pendek dan kemudian jika komunikasi awal ini berjaya ada bip lain dan lampu hijau menyala. Sekiranya ketika ini komunikasi gagal, tidak ada bip kedua dan lampu Merah menyala. Sekiranya komunikasi gagal, mungkin unit lain berada di luar jangkauan, dimatikan atau kehabisan bateri. Pelbagai percubaan dan peningkatan daya transmisi maksimum dicuba sebelum kegagalan diterima.

Mod 1 - 10-20 Jenis Kom

• Neraka-o
• Memerlukan Bantuan
• BANTUAN!
• Selesai? Bersedia untuk pergi ?
• Awak kat mana?
• Hubungi saya.
• Sila ulang

Konvensyen tindak balas yang sesuai juga ditakrifkan. Termasuk tanggapan "Jenis kawasan" dan "Jenis bahagian" kepada "Di mana anda?" permintaan.

Perlu diingatkan bahawa anda harus bersabar ketika unit menunjukkan respons, kerana menekan butang selama itu akan diabaikan.

Mod 2 - membenarkan bentuk Komunikasi Kod Morse

Kedua-dua kunci dan gaya dua kunci disokong.

Dokumen terlampir "Two_bit_Comm_user_Manual" merangkumi perincian lengkap operasi fungsional yang disokong oleh perisian.