Vybudujte rádiový datový odkaz na 500 metrů za méně než 40 $: 7 kroků

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

Máte nádrž na vodu, kterou chcete měřit, nebo přehradu nebo bránu? Chcete zjistit, jak auto sjíždí po silnici, ale nechcete provlékat dráty zahradou? Tento návod ukazuje, jak odesílat data 500 metrů se 100% spolehlivostí pomocí čipů mikrokontroléru picaxe a rádiových modulů 315 MHz nebo 433 MHz.

Krok 1: Schéma

Obvody vysílače a přijímače jsou poměrně jednoduché a používají čipy picaxe. Tyto jednočipové mikrořadiče dokážou snímat analogová napětí, zapínat a vypínat věci a mohou přenášet data. Viz pokyny https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ a https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20/ popis, jak programovat čipy picaxe. S rádiovým spojením a rozhraním k PC je možné vzdáleně snímat data a přenášet je kamkoli na světě.

Krok 2: Vysílač a anténa

Prototyp vysílače byl postaven na kusu desky prototypu. K dispozici je nesčetné množství nízkoenergetických 10mW RF modulů, které fungují dobře až do vzdálenosti asi 30 metrů. Jakmile však výkon vzroste nad půl wattu, RF má tendenci se dostat zpět do čipu picaxe a způsobit resety a další podivné chování. Odpovědí je vyjmutí antény modulu a odebrání RF s 3metrovým nebo více 50ohmovým koaxiálním kabelem a vybudování správné dipólové antény. Tím se také výrazně prodlouží dojezd.

Krok 3: Postavte si dipólovou anténu s balunem

U antény je balun vyrobený z koaxiálního kabelu. Balun je zapotřebí, jinak se ze štítu koaxu stane anténa místo toho, aby byla zemí, a vyzařuje RF dolů v blízkosti picaxe, což poruší účel antény. Existuje spousta návrhů balunu, ale vybral jsem si tento, protože používá pouze kousky koaxiálního kabelu. Běžné vlnové délky jsou 95,24 cm pro 315 MHz a 69,34 cm pro 433 MHz. Délky koaxu jsou 1/4 a 3/4 vlnové délky. Dipólové dráty mají 1/4 vlnové délky. Takže u modulů, které jsem použil při 315 MHz, měly koaxiální dráty 23,8 cm a 71,4 cm a dipólové dráty měly každý 23,8 cm.

Koaxiální štít a jádro jsou spojeny dohromady, kde je koaxiální kabel rozdělen na dvě části. Na dipólové notě jsou také připojeny štíty. Pokud jsou tyto spoje v nepříznivém počasí, musí být nějakým způsobem odolné proti povětrnostním vlivům - např. Barvou nebo nevodivým silikonem. Antény fungují nejlépe, když jsou alespoň 2 metry od země. Poděkování a díky I0QM za tento design.

Krok 4: Modul vysílače

Vysílací modul je k dispozici na ebay za přibližně 14 USD na adrese https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN. Spotřeba proudu se pohybuje kolem 100mA při přenosu na 9V a v nečinnosti je prakticky nic. Anténa byla odstraněna, aby se vytvořil dipól, ačkoli modul by mohl být v pořádku s připojenou anténou, pokud by byl spárován s jiným mikrokontrolérem. Koaxiální oplet je připojen k uzemnění modulu, které je pohodlně vedle připojení antény.

Krok 5: Modul přijímače

Přijímací modul je superheterodynová jednotka dostupná za přibližně 5 USD ze stejného ebay obchodu. Existuje řada dalších modulů (včetně superregenerativních), které nejsou tak citlivé a nedávají rozsah.

Krok 6: Obvod přijímače a kód Picaxe

Modul přijímače je připojen k picaxe, jak je znázorněno na schématu. Anténa je kus kabelu o délce 23,8 cm a pro vytvoření dipólu a zvýšení citlivosti je k zemi modulu připájena další délka kabelu o délce 23,8 cm. Kód vysílače je následující: hlavní: serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUUW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) 'T a W = ascii & H54 a & H57 = 0100 a 0111 = stejné 1 s a 0 s 'b0 = náhodné číslo' b1 = náhodné číslo 'b2 = pro zařízení' b3 = zpětné 'b4 = typ zprávy' b5 = zpětné 'b6/b7 = údaje 1 a převrátit 'b8, b9 = data 2' b10, b11 = data 3 'b12, b13 = data 4 náhodná w0' náhodné číslo používané k identifikaci zpráv při použití více opakovačů b2 = 5 'na číslo zařízení … b3 = 255-b2 b4 = 126 'náhodné číslo pro testování b5 = 255-b4 b6 = 0' náhodné číslo pro testování b7 = 255-b6 b8 = 1 'náhodné číslo pro testování b9 = 255-b8 b10 = 2' náhodné číslo pro testování b11 = 255-b10 b12 = 3 'kontrolní součet - libovolná hodnota b13 = 255 -b12 pauza 60000' vysílat jednou za minutu přejít na hlavní A kód přijímače: hlavní: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 b13 = 255-b13 'inverzní opět stačí skutečně otestovat jeden, pokud b12 = b13 pak pro b12 = 0 až 55 vysoký 2 pauza 100' blesk LED jednou za druhý za dopoledne inute low 2 pause 900 next endif goto mainVysílač odesílá paket jednou za minutu - po odladění by to mělo být sníženo na každých 15 minut nebo 30 minut, aby se zabránilo rušení sousedů. "ÂœUUUU" Â na začátku paketu je binární pro 01010101, která vyvažuje jednotku Rx. Protokol používá formu manchesterského kódování, kde je počet 1 a 0 udržován co nejrovnoměrnější, a to se provádí odesláním inverzní hodnoty každého bajtu po odeslání bajtu. Bez toho se pakety někdy nedostanou, pokud posílají spoustu binárních nul. Kontrolní součet na konci musí být platný před zpracováním dat. Přijímač bliká LED po dobu 55 sekund, když je paket přijat a jakmile je odladěn, lze to změnit na jiné potvrzení.

Krok 7: Snižte napájecí modul a sousedské vztahy

Aby byly sousedské vztahy spokojené, zejména s digitální televizí, odešlete data tak daleko, jak je třeba, ale ne dále. Lze polemizovat o zákonnosti vysílačů s vyšším výkonem, ale nejlepším řešením je ponechat RF na vašem majetku a odesílat data zřídka v krátkých paketech. Tento nižší napájecí modul je za poloviční cenu a ujede zhruba 200 metrů. Nižší výkon má tu výhodu, že může mít anténu namontovanou přímo na modulu a lze ji pájet vedle picaxu, takže koax a balun nejsou potřeba.

Testy dosahu byly provedeny přes stromy a přes kopec, což vysvětluje, proč modul uvedený jako „4000 m“ujel pouze 500 metrů. Další na řadě bude návod na vybudování samostatných solárních napájecích zdrojů vhodných pro tyto jednotky a také senzorů, jako je teplota, tlak, vlhkost, půdní vlhkost a hladiny nádrží.