Komunikátory signálního kódu (RFM69): 7 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:24

Tyto „2bitové“(digitální) rádiové komunikátory poskytují prostředek k vzájemné signalizaci (kde jsou; pokud jsou hotové …) při nakupování na opačných koncích velkého boxu; i tam, kde mobilní telefony nemají žádnou službu ani nabití mobilní baterie.

Používají se rádiové moduly RFM69 915 MHz. Jsou to velmi účinná rádia s nízkým výkonem využívající digitální paketovou komunikaci. Mohou komunikovat více než 100 metrů s nízkým výkonem, pouze na 10 s miliampérů a až 1/2 kilometru nebo dokonce 1/2 míle pomocí přibližně 120 ma.

Rádiové moduly RFM69 jsou mnohem efektivnější a účinnější na větší vzdálenosti než NRF24L01 nebo RFM12.

Pro ještě větší spolehlivost delšího vzdáleného připojení by tento projekt mohl být stejně dobře použit pro rádiové moduly LoRa. Existuje několik zařízení LoRa (jako RFM95), která mají podobnou velikost a rozhraní. Ale stály mnohem víc, což pro mě nebylo opodstatněné.

Jednotky podporují sadu digitálních kódů otázek a odpovědí ve stylu 10-20 (umístění?) (Viz wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); stejně jako volitelná morseovka. Jednotky nepodporují žádnou hlasovou (analogovou) komunikaci.

Mohly by být také použity jako pagery se 3 úrovněmi požadavků na pozornost, když se někdo zotavuje nebo pracuje pod domem.

Kromě toho mohou být velmi zábavné, zejména pro děti nebo studenty.

Krok 1: Shromážděte součásti

Protože rádiový modul nezvládá napájecí ani signální napětí 5 V, musíte použít 3,3 V MCU. Všimněte si také, že používám vysoce výkonnou verzi rádiových modulů „H“.

Tento seznam má postavit 2 jednotky.

• množství. 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• množství. 2 moduly RFM-69HCW 915MHz
• množství. 2 Pouzdro (mělo být přihrádkou na baterie)
• množství. 2 Li-ion 3,7v 200+mah baterie https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ maximální velikost použitelná 9x24x36mm)
• množství. 4 červeno-zelené 5mm běžné dvoubarevné LED diody Cathode https://www.ebay.com/itm//112318970450 (důležité je zapojení a poruchové napětí)
• množství. 4 přepínače 6x6x7,5 mm
• množství. 2 Piezo aktivní bzučák
• množství. 2 každý resister… 270 Olm, 1,5kOlm, ~ 5k
• množství. 2 0,1 uf monolitický strop

Volitelný

• množství. 2 3mm bílé (nebo modré) LED diody
• množství. 2 3,5mm zdířky Phono
• množství. 2 220uf kondenzátor výkonového filtru
• Nanuková tyčinka

Další zásoby, které možná budete potřebovat

Pevný drát 30ga https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga drát plný nebo 24ga splétaný, pro zem a +V

Pevný drát 22ga, pro anténu

Různé: pájecí potřeby, páska, horké lepidlo, prototypovací nástroje.

Převodník USB na TTL

Volitelný hardware:

Stereo jack pro připojení sluchátek, abyste si nenechali ujít příchozí komunikaci. Lze k němu připojit také přenosný reproduktorový zesilovač.

Malá (3 mm) bílá LED je volitelná. Přidal jsem to, aby sloužil jako indikátor ZAPNUTO. Bylo to jednoduché přidat, když jsem to zapojil přes Btn1, který dostal nějaký pohonový proud z interního rezistoru (~ 37k). S tak malým pohonem musí být tato LED vysoce účinná. Mohla by být použita zelená nebo možná modrá LED, ale ne žlutá nebo červená, protože jejich pokles napětí je příliš nízký a vypadalo by to jako stisknutí tlačítka. Zelenou bych nepoužil, protože tato barva se jinak používá pro signalizační informace.

Lze také vynechat konektor phono. Toto zařízení nevytváří žádný hluk, ale pokud vám záleží na upoutání pozornosti ostatních, nabízí možnost použití sluchátka. Alternativně je účinný kousek skotské pásky přes otvor pro zvuk.

Aby byla všechna měření snadná a přesná, moc se mi líbí tento levný třmen.

Krok 2: Vytvořte subsystém MCU-rádio

Připojte krátké vodiče k pinům MCU: 10, 11, 12, 13; středně dlouhý drát na pin2.

Přidejte dlouhý (4-5 palců) k I/O pinům MCU, které chcete použít (piny: 3-9). Pro periferní typy jsem použil měřidlo 30 AWG a různé barvy. Tento malý průměr drátu je schopen zpracovat signály, které jsou menší než 100 miliampérů, přesto je dostatečně malý a dostatečně poddajný (a vysoce doporučeno), aby usnadnil těsnou montáž.

Připojte také uzemnění a vodiče Vcc (použil jsem 26ga, jsou to modré na fotografiích). Tyto vodiče vedou více proudu, proto použijte velký měřič ke snížení poklesu napětí (a potenciálního vyzařování šumového signálu).

Připojte MCU k desce RFM-69. Jdou na to všichni kromě dlouhých drátů.

Sklopte rádiovou desku dolů přes desku MCU. Mezi deskami by neměly být žádné zkraty. Pokud se zdá, že existuje skutečný potenciál krátkého použití, použijte zasahující kus pásky nebo plastové fólie.

Přidejte anténní vodič (22-24g. 80mm) na rádiovou desku, jak je vidět na fotografii.

Krok 3: Testování vývoje

Pro implementaci těchto jednotek můžete tuto část přeskočit. Pro ty, které to zajímá, to dává trochu více informací o tom, jak jsem se tam dostal.

Vlnová délka 915 MHz je 82 mm. Výukový program Sparkfun.com navrhuje použít 78 mm. Chápu, že anténní technologie říkají, že když je anténa v ½ vlnové délce země, bude se vaše anténa chovat, jako by byla o ~ 5% delší než je. Pokud jde o 915 MHz, což by bylo méně než stopu, a normálně tuto jednotku provozujete mnohem výše od země, tuto délku 78 mm zavrhuji. Existují však i další faktory, které by mohly způsobit podobné efekty a považovat za moudré použít méně než přesně ¼ vlnovou délku. Udělal jsem kompromitaci a přerušil jsem své anténní dráty celkem na 80 mm (včetně části procházející deskou plošných spojů). Se správným testovacím zařízením byste mohli lépe optimalizovat délku antény pro vaši jednotku, ale očekával bych jen malá vylepšení.

Po úpravách jsem dostal asi 250 m maximální dosah s některými překážkami. Nad 150 metrů byla orientace a poloha antény stále důležitější.

Když jsem pro jednu jednotku použil konfiguraci úplné antény dipólového typu (svislý 80 mm aktivní prvek naproti dolů směřujícímu 80 mm uzemňovacímu prvku), dostal jsem s polohováním pokusů a omylů až 400 metrů s několika stromy a domem mezi nimi, a pevná obousměrná komunikace v ½ této vzdálenosti bez ohledu na polohu nebo orientaci vzdálených jednotek.

Krok 4: Připravte Project Box

Stavba tohoto projektu pomocí malé krabičky je docela náročná. Mám zkušenosti s budováním mnoha mnoha vlastních elektronických zařízení pro domácí, průmyslové a letecké projekty. Začátečník může raději použít větší krabici, což značně usnadní konstrukci. Koneckonců je to radost, kterou hledáme, ne frustrace. BTW, můžete si všimnout drobných rozdílů na fotografiích jednotek, které jsem postavil.

Vyčistěte velkou část vnitřku krabice. Pomocí dláta nebo nože X-acto odřízněte dvě žebra vpravo a jedno vlevo. (viz foto vnitřku krabice před a po)

Zahřejte konec X-acto nebo odřezávacího nože (na ~ 15 sekund pomocí zapalovače) a odřízněte jeden velký sloupek uvnitř pouzdra a další dva spusťte na přibližně 1/8 palce. Jakmile jsem namontoval vypínač, roztavil jsem ty dva sloupky natolik, aby držel vypínač na místě.

K označení umístění děr jsem na krabici použil maskovací pásku. Viz fotografie výše.

Aby se vyvrtání otvorů udrželo na značce, nejprve jsem označil skvrny bodem šipky, poté jsem vyvrtal všechna místa 1/16 bitem a nakonec každou díru vyvrtal na požadovanou velikost.

Do pouzdra vyvrtejte otvory pro tlačítka, audio a LED diody. Dva otvory pro hlavní LED diody nahoře jsou 13/64”(5 mm) a jsou 10 mm od okraje. Otvory pro zvuk (pípnutí) a volitelná LED dioda „On“jsou 3 mm (1/8”). Jsou 10 mm od vrcholu. Malá LED je ze strany 7 mm. Zvukový otvor je vycentrován ze strany na stranu. Otvory pro tlačítka na boku jsou 9/16”(3,5 mm). Jedno tlačítko je 10 mm shora, druhé 20 mm. Rukou jsem zkosil vnitřek otvorů pro knoflíky vrtákem 1/4”, abych zajistil, že se tlačítka při stisknutí nezaseknou.

Pokud používáte konektor phono pro externí sluchátka nebo reproduktor, musíte otevřít již existující otvor ve spodní části na 15/64”. Materiál je zde poměrně tlustý a pouhá snaha jej vyvrtat by vedla k otvoru příliš blízko okraje. Nejprve tedy vyvrtejte otvor 1/16 se středem asi jeden 16 palců od okraje stávajícího otvoru. Poté zvětšete tento otvor bitem 7/16”. Ostrým malým ostřím (~ Xacto) odřízněte materiál tak, aby dva sousední otvory byly zhruba jeden. Použijte spirálovou rašple Dremel nebo pilník s krysím ocasem, aby otvory vytvořily dobře kulatý otvor, do kterého se snadno vyvrtá vrták. V tomto místě by měl být otvor téměř 15/64. (V tomto místě je fotka díry) Nyní ji vyvrtejte bitem 15/64”. Nebylo by to „hrozné“, kdybyste použili ¼ bit.

Krok 5: Připojení periferních I/O komponent

Při pájení uvnitř pouzdra si buďte jisti, že nedopatřením nedovolíte, aby se jakákoli část žehličky dotkla a roztavila tak část krabice, zejména podél jejího vnějšího okraje.

Tlačítka

Při umisťování knoflíků zatlačte malé množství lepidla. Horké lepidlo je v pořádku, tenké lepidlo (jako super lepidlo) by se mohlo dostat do tlačítka, čímž by bylo nefunkční. Všimněte si, že jsem odstranil jednu nohu ke každému tlačítku (nadbytečné, ke kterému jsem se nepřipojoval); ohnul je, aby příliš nevyčnívali; a připojil dva spodní kolíky mezi tlačítka. Tlačítka jsou umístěna tak, že vnitřně spojené nohy jsou vodorovně proti sobě.

Ohněte vodiče 3mm LED „zapnuto/vypnuto“tak, aby je bylo možné připojit přes Btn1, přičemž jeho katoda směřuje k zemi. Toto je možná nejsložitější problém s montáží.

Označte stranu LED vedle červené anody. Odřízněte dvě anody (zvenčí) asi na ¼ palce. orientujte je označeným (červeným) vývodem nahoru. Nechte středový kabel dlouhý, později se ohnou, aby se připojily k uzemnění tlačítek. Viz fotografie.

Připojte odpory.

Nepoužívejte jednoduše hodnotové odpory, které jsem udělal pro LED diody. Koupil jsem své LED diody před více než lety, ne přesně ty, které jsou uvedeny výše. Protože se účinnost LED velmi liší, vyzkoušejte hodnoty rezistorů pro použití s LED diodami v ruce. Vyberte si odpory pro požadovaný jas s napájecím napětím 3 až 3,3 voltů (preferováno je 3,2V). Pro testovací napájecí napětí můžete použít dvě 1,5 V baterie v sérii nebo vysoký digitální výstup z 3,3 V napájeného čipu Arduino. Ověřte, že při jízdě s červeným i zeleným prvkem získáte opravdu dobrou žlutou. Ořízněte a připájejte odpory na LED diody podobně, jak je vidět na fotografiích.

Na jedné jednotce jsem použil tyčinku Popsicle jako rozpěrku kolem dvou hlavních LED diod, aby tolik nevyčnívaly. Toto je čistě osobní preference. To má negativní vedlejší účinek na snížení efektivního jasu / pozorovacího úhlu těchto LED diod.

Naneste trochu lepidla na vnější okraj bzučáku a přilepte ho mezi hlavní diody LED (+ doprava). Upravte jeho polohu tak, aby byla zarovnána s otvorem v pouzdru, než bude upevněna na svém místě.

Vypínač je držen na místě roztavením sloupků montážního otvoru. K tomu jsem použil vyhřívaný hrot na malý šroubovák.

Matice phono jacku se nepřipojí, proto ji zajistěte horkým lepidlem na opačném konci.

Připojte uzemnění k tlačítkům a LED diodám.

Připravte plus a mínus olovo (~ 24 g. Pevné) zatlučením ořezaných konců tak, aby byly dvakrát tak široké a silné. Jejich konce by pak měly jít do konektoru baterie snadno, ale pohodlně. Samozřejmě pokud máte nebo můžete najít propojovací kabel určený pro spárování s vaší baterií, použijte jej v každém případě.

Zapojte vypínač, phono konektor, bzučák a napájecí vodiče. Viz předchozí schéma zapojení.

Přes phono připojení mám malý kondenzátor. Tuto možnost lze vynechat, protože je těsná. Jeho účelem je zabránit nízkému hluku ve výstupu.

Poté, co jsou tlačítka (stejně jako spínač zapnutí/vypnutí a konektor phono) plně zapojena a pájena, přilepte je horkým lepidlem na místo, aby se ani po rozsáhlém používání nepohnula.

Krok 6: Konečné kompletní shromáždění

Je čas připojit se v subsystému MCU-radio do pouzdra s I/O zařízeními.

Připojte subsystém MCU-Radio.

Podle potřeby zastřihněte dráty tak, aby v nich zůstalo jen tolik vůle, aby sestava subsystému byla dostatečně mimo a umožnila pájení ostatních konců vodičů.

Nezapomeňte připojit vodiče k hlavní LED ke správným červeným/zeleným a zejména zajistit správný vztah vlevo/vpravo. LED diody jsou obrácené zleva doprava, když se díváte dovnitř pouzdra, jak držíte a používáte komunikátor. (pokud nehodláte používat jednotky s opačnou stranou směrem k vám, jak by to levákovi mohlo vadit).

Přesuňte subsystém MCU-Radio na místo a zatlačte jej dolů, podle potřeby sklopte dráty do pouzdra; zkontrolovat, zda nedochází k výrobě šortek. V případě potřeby pod něj vložte kousek elektrické pásky.

Tuto jednotku můžete přeprogramovat, když je sestavena, jak je vidět v další části, pomocí dočasně připojeného FDDI pomocí krátkého kabelu. Ujistěte se, že úroveň Vcc z kabelu pro stahování USB je 3,3 V, ne 5 V!

Připojte baterii, nasuňte zadní část a vyzkoušejte ji, protože jste do ní již stáhli software. Dávejte pozor, aby baterie nestlačila resetovací tlačítko na desce MCU.

BTW, 300 mAh baterie by měla vydržet asi 12 hodin provozu, než bude nutné ji dobít.

Krok 7: Funkce a funkce softwaru a zařízení

Druhou hlavní částí tohoto projektu, na které závisí jeho fungování, je softwarové programování. Ale všechno jsem to vyřešil, takže nemusíte.

Pokyny ke stažení náčrtu do Pro mini Arduino můžete snadno najít jinde. Nastavte si Arduino IDE na správné zařízení a provozní frekvenci, jinak budete mít špatný zvuk a možná i špatné chování. Ujistěte se, že používáte převodník USB-TTL s 3,3 V (ne 5 V). Jednotka by měla být vypnutá. Vidíte, že jsem na konec stahovacího kabelu vložil pravoúhlý záhlaví a poté jej zasunul do příslušných otvorů na desce MCU a nechal z něj jednotku viset, přičemž udržoval dostatečně dobré, ale dočasné připojení.

Musíte také nainstalovat knihovnu pro RMF69; viz „Instalace knihovny RFM69“na této stránce.

Vhodně upravte (viz část kódu níže), zkompilujte a stáhněte přiložený náčrt Two_bit_Comm.

// !!!! Adresy pro tento uzel. ZMĚNIT ID K DRUHÉMU UZLU !!!!

#define MYNODEID 1 // ID mého uzlu (0 až 255) #define TONODEID 2 // ID cílového uzlu (0 až 254, 255 = vysílání)

Software využívá verzi rádiových modulů s vysokým výkonem „H“tím, že zpočátku používá střední výkon, a poté nemůže získat potvrzení zpět, když se pokusí o maximální výkon. Nevím, ale očekával bych, že tato operace nepředstavuje problém, pokud bychom chtěli použít verzi rádií bez vysokého výkonu.

Provozní dokumentace

Inicializace při zapnutí:

Když se jednotka restartuje, inicializuje veškerý svůj hardware a software a odešle nastavení režimu a možností do druhé jednotky a ponechá je v synchronizaci. Ozve se jedno krátké pípnutí a pokud tato počáteční komunikace uspěje, ozve se další pípnutí a rozsvítí se zelené světlo. Pokud v tomto okamžiku komunikace selže, nezazní druhé pípnutí a rozsvítí se červené světlo. Pokud komunikace selže, je pravděpodobné, že je druhá jednotka mimo dosah, vypnutá nebo vybitá. Před přijetím selhání se pokusí provést několik opakování a zvýšit maximální přenosový výkon.

Režim 1-10-20 Typ Komunikace

• Ahoj
• Potřebují pomoc
• POMOC!
• Hotovo ? Připraven jít ?
• Kde jsi ?
• Zavolej mi.
• Prosím opakovat

Rovněž jsou definovány vhodné konvence reakce. Včetně odpovědí „Typ oblasti“a „Typ sekce“na „Kde jste?“žádosti.

Je třeba poznamenat, že musíte být trpěliví, když jednotka zobrazuje odpověď, protože stisknutí tlačítka během této doby bude ignorováno.

Režim 2 - umožňuje formu komunikace Morseovým kódem

Podporován je styl s jedním i dvěma klávesami.

Přiložený dokument „Two_bit_Comm_user_Manual“pokrývá všechny podrobnosti o funkčních operacích podporovaných softwarem.