- RFM69HCW RF modul
- RFM69HCW
- Zapojenie a popis modulu RFM69
- Príprava rady pre vlastný vývoj
Krok 3: Pripravte si na to plošný spoj, sledujem tento domáci návod na plošné spoje. Stopu som vytlačil na medenú dosku a zahodil ju do roztoku leptania
Krok 4: Postupujte podľa pokynov na doskách a modul spájkujte podľa stopy. Po spájkovaní obidva moje moduly vyzerajú takto
Vývodov z RFM69HCW RF modulu je uvedený v nasledujúcej obrázku
- Potrebné materiály
- Hardvérové pripojenie
- Spustenie ukážkovej skice
- Fungovanie ukážkovej skice
Pokiaľ ide o poskytovanie bezdrôtových funkcií vašim projektom, hybridný vysielač a prijímač 433Mhz ASK je bežnou voľbou medzi inžiniermi, vývojármi a fandmi kvôli nízkej cene, ľahko použiteľným knižniciam a komunitnej podpore. Pomocou tohto 433MHz RF modulu sme tiež postavili niekoľko projektov, ako je RF riadená domáca automatizácia a bezdrôtový domový zvonček. Hybridný vysielač a prijímač ASK však často nestačí, má nízky dosah a vďaka jednosmernej komunikácii je nevhodný pre mnoho aplikácií.
Na vyriešenie tohto stále sa vyskytujúceho problému vyvinuli vývojári v spoločnosti HopeRF skvelý nový RF modul s názvom RFM69HCW. V tomto návode sa dozvieme o RF module RFM69HCW a jeho výhodách. Najskôr vyrobíme Home PCB pre RFM69HCW a potom prepojíme RFM69HCW s Arduino, aby sme skontrolovali jeho fungovanie, aby ste ho mohli použiť v projektoch podľa vášho výberu. Takže poďme na to.
RFM69HCW RF modul
RFM69HCW je lacný ľahko použiteľný rádiový modul, ktorý pracuje v nelicencovanom pásme ISM (priemysel, veda a medicína) podobne ako RF modul nRF24L01, ktorý sme používali v predchádzajúcich projektoch. Môže byť použitý na komunikáciu medzi dvoma modulmi alebo môže byť nakonfigurovaný ako sieť Mesh na komunikáciu medzi stovkami modulov, čo z neho robí dokonalú voľbu pre budovanie lacných bezdrôtových sietí krátkeho dosahu pre senzory používané v domácej automatizácii a iných projektoch zberu dát.
Vlastnosti RFM69HCW:
- Kapacita výstupného výkonu +20 dBm - 100 mW
- Vysoká citlivosť: až do -120 dBm pri 1,2 kbps
- Nízky prúd: Rx = 16 mA, retencia registra 100nA
- Programovateľný výstup: -18 až +20 dBm v krokoch po 1 dB
- Konštantný RF výkon v napäťovom rozsahu modulu
- Modulácie FSK, GFSK, MSK, GMSK a OOK
- Vstavaný bitový synchronizátor vykonávajúci obnovu hodín
- 115 dB + dynamický rozsah RSSI
- Automatický RF snímač s ultrarýchlym AFC
- Paketový motor so zabudovaným teplotným snímačom CRC-16, AES-128, 66 bajtov FIFO
- Vysoký rozpočet na odkazy
- Veľmi nízke náklady
RFM69HCW
Frekvencia
RFM69HCW je navrhnutý pre prácu v pásme ISM (priemysel, veda a lekárstvo), súbore nelicencovaných rádiových frekvencií pre zariadenia s nízkym výkonom a s krátkym dosahom. Rôzne frekvencie sú v rôznych oblastiach legálne, preto má modul veľa rôznych verzií 315 433 868 a 915 MHz. Všetky hlavné parametre RF komunikácie sú programovateľné a väčšinu z nich je možné dynamicky nastavovať. RFM69HCW tiež ponúka jedinečnú výhodu programovateľných úzkopásmových a širokopásmových komunikačných režimov.
Poznámka: Implementácia tohto modulu do malého projektu nebude mať z dôvodu jeho relatívne nízkeho výkonu a krátkeho dosahu problém, ale ak uvažujete o tom, že z neho urobíte produkt, uistite sa, že používate správnu frekvenciu pre vašu polohu.
Rozsah
Aby sme lepšie pochopili rozsah, musíme sa vysporiadať s dosť komplikovanou témou nazývanou RF Link Budget. Aký je teda tento odkazový rozpočet a prečo je taký dôležitý? Rozpočet na prepojenie je ako každý iný rozpočet, niečo, čo máte na začiatku a čo časom vyčerpáte, ak sa váš rozpočet vyčerpá, nemôžete minúť viac.
Rozpočet spojenia súvisí aj s prepojením alebo spojením medzi odosielateľom a prijímačom, je vyplnený prenosovým výkonom odosielateľa a citlivosťou prijímača a počíta sa v decibeloch alebo dB, ide tiež o frekvenciu závislý. Rozpočet spojenia sa odpočítava od najrôznejších prekážok a šumu medzi vysielačom a prijímačom, ako sú napríklad diaľkové káble, steny, stromy, budovy, ak je rozpočet spojenia vyčerpaný, prijímač vytvára iba určitý šum na výstupe a nedostaneme žiadny použiteľný signál. Podľa denníka o RFM69HCW , má rozpočet prepojenie 140 dB v porovnaní s 105 dB ASK Hybrid vysielač, ale čo to znamená, to je podstatný rozdiel? Našťastie nachádzameKalkulačky rozpočtu rádiového spojenia online, takže urobme niekoľko výpočtov, aby sme tejto téme lepšie porozumeli. Najprv predpokladajme, že máme priame spojenie medzi odosielateľom a prijímačom a všetko je dokonalé, pretože vieme, že náš rozpočet pre RFM69HCW je 140 dB, takže skontrolujme najväčšiu teoretickú vzdialenosť, ktorú môžeme komunikovať, nastavíme všetko na nulu a na 500KM, frekvencia na 433MHz a dostaneme horizontálny prijatý výkon 139,2 dBm
Teraz som nastavil všetko na nulu a vzdialenosť na 9KM frekvenciu na 433MHz a dostaneme horizontálny prijatý výkon 104,3 dBm
Takže s vyššie uvedeným porovnaním si myslím, že všetci môžeme súhlasiť s tým, že modul RFM69 je oveľa lepší ako hybridný vysielač ASK a modul prijímača.
Anténa
Pozor! Pripevnenie antény k modulu je povinné, pretože bez nej by sa modul mohol poškodiť vlastnou odrazenou silou.
Vytvorenie antény nie je také ťažké, ako by mohlo znieť. Najjednoduchšiu anténu je možné vyrobiť iba z jednovláknového drôtu 22SWG. Vlnová dĺžka frekvencia môže byť vypočítaná podľa vzorca v / f , kde v je rýchlosť prenosu, a f je (priemer) vysielacej frekvencie. Vo vzduchu sa v rovná c , rýchlosť svetla, ktorá je 299 792 458 m / s. Vlnová dĺžka pre pásmo 433 MHz je teda 299 792 458/433 000 000 = 34,54 cm. Polovica z toho je 17,27 cm a štvrtina má 8,63 cm.
V pásme 433 MHz je vlnová dĺžka 299 792 458/433 000 000 = 69,24 cm. Polovica z toho je 34,62 cm a štvrtina z nich je 17,31 cm. Takže z vyššie uvedeného vzorca môžeme vidieť proces výpočtu dĺžky drôtu antény.
Požiadavka na napájanie
RFM69HCW má prevádzkové napätie medzi 1,8 V a 3,6 V a pri vysielaní môže odoberať až 130 mA. Nižšie v tabuľke jasne vidíme spotrebu energie modulu v rôznych podmienkach
Varovanie: Ak vaše zvolené Arduino používa 5V logické úrovne na komunikáciu s pripojením periférie k modulu priamo k Arduinu, modul sa poškodí
Symbol |
Popis |
Podmienky |
Min |
Typ |
Max |
Jednotka |
IDDSL |
Aktuálne v režime spánku |
- |
0,1 |
1 |
uA |
|
IDDIDLE |
Aktuálne v základnom režime |
RC oscilátor povolený |
- |
1.2 |
- |
uA |
IDDST |
Aktuálne v pohotovostnom režime |
Kryštálový oscilátor povolený |
- |
1.25 |
1.5 |
uA |
IDDFS |
prúd v syntetizátore režim |
- |
9 |
- |
uA |
|
IDDR |
prúd v režime príjmu |
- |
16 |
- |
uA |
|
IDDT |
Napájací prúd v režime vysielania s príslušným prispôsobením, stabilný v celom rozsahu VDD |
RFOP = +20 dBm, na PA_BOOST RFOP = +17 dBm, na PA_BOOST RFOP = +13 dBm, na kolíku RFIO RFOP = +10 dBm, na kolíku RFIO RFOP = 0 dBm, na kolíku RFIO RFOP = -1 dBm, na kolíku RFIO |
- - - - - - |
130 95 45 33 20 16 |
- - - - - - |
mA mA mA mA mamička |
V tomto výučbe budeme na komunikáciu s modulom používať dva prevodníky Arduino Nano a dva prevodníky logickej úrovne. Používame Arduino nano, pretože zabudovaný interný regulátor dokáže veľmi efektívne riadiť špičkový prúd. Fritzingov diagram v sekcii s hardvérom nižšie vám to vysvetlí jasnejšie.
POZNÁMKA: Ak váš zdroj napájania nemôže poskytnúť špičkový prúd 130 mA, vaše Arduino sa môže reštartovať alebo ešte horšie, modul nemusí správne komunikovať, v takom prípade môže situáciu vylepšiť kondenzátor s vysokou hodnotou s nízkym ESR.
Zapojenie a popis modulu RFM69
Štítok |
Funkcia |
Funkcia |
Štítok |
ANT |
Výstup / vstup RF signálu. |
Elektrické uzemnenie |
GND |
GND |
Uzemnenie antény (rovnaké ako napájanie) |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
DIO5 |
DIO3 |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
Resetujte spúšťací vstup |
RST |
DIO4 |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
Vstup pre výber čipu SPI |
NSS |
3,3 V |
Napájanie 3,3 V (najmenej 130 mA) |
Vstup SPI hodín |
SCK |
DIO0 |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
SPI Vstup dát |
MOSI |
DIO1 |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
SPI dátový výstup |
MISO |
DIO2 |
Digitálne I / O, softvérovo nakonfigurované |
Elektrické uzemnenie |
GND |
Príprava rady pre vlastný vývoj
Keď som kupoval modul, nebol dodaný s odlamovacou doskou kompatibilnou s prilbou, takže sme sa rozhodli, že si ho vyrobím sám. Ak budete musieť urobiť to isté, postupujte podľa pokynov. Upozorňujeme tiež, že nie je povinné postupovať podľa týchto krokov, môžete jednoducho spájkovať vodiče s RF modulom a pripojiť ich k nepájivému poli a stále by to fungovalo. Tento postup sledujem, len aby som získal stabilné a robustné nastavenie.
Krok 1: Pripravte schémy pre modul RFM69HCW
Krok 3: Pripravte si na to plošný spoj, sledujem tento domáci návod na plošné spoje. Stopu som vytlačil na medenú dosku a zahodil ju do roztoku leptania
Krok 4: Postupujte podľa pokynov na doskách a modul spájkujte podľa stopy. Po spájkovaní obidva moje moduly vyzerajú takto
Vývodov z RFM69HCW RF modulu je uvedený v nasledujúcej obrázku
Potrebné materiály
Tu je zoznam vecí, ktoré budete potrebovať pri komunikácii s modulom
- Dva moduly RFM69HCW (so zhodnými frekvenciami):
- 434 MHz (WRL-12823)
- Dve Arduino (používam Arduino NANO)
- Dva prevodníky logickej úrovne
- Dve odpočinkové dosky (používam odpočinkovú dosku na mieru)
- Tlačidlo
- Štyri LED diódy
- Jeden rezistor 4,7 K, štyri rezistory 220 Ohmov
- Prepojovacie vodiče
- Smaltovaný medený drôt (22AWG) na výrobu antény.
- A nakoniec spájkovanie (ak ste to už neurobili)
Hardvérové pripojenie
V tomto tutoriále používame Arduino nano, ktoré používa 5 voltovú logiku, ale modul RFM69HCW používa 3,3 voltové logické úrovne, ako je zrejmé z vyššie uvedenej tabuľky, aby bolo možné správne komunikovať medzi dvoma zariadeniami, prevodník logickej úrovne je povinný. ukázali sme vám, ako pripojiť Arduino nano k modulu RFM69.
Uzol odosielateľa frity
Uzol odosielateľa tabuľky pripojenia
Pin Arduino |
RFM69HCW kolík |
I / O piny |
D2 |
DIO0 |
- |
D3 |
- |
TAC_SWITCH |
D4 |
- |
LED_GREEN |
D5 |
- |
LED_RED |
D9 |
- |
LED_BLUE |
D10 |
NSS |
- |
D11 |
MOSI |
- |
D12 |
MISO |
- |
D13 |
SCK |
- |
Uzol prijímača Fritzing Diagram
Uzol prijímača tabuľky pripojenia
Pin Arduino |
RFM69HCW kolík |
I / O piny |
D2 |
DIO0 |
- |
D9 |
- |
LED |
D10 |
NSS |
- |
D11 |
MOSI |
- |
D12 |
MISO |
- |
D13 |
SCK |
- |
Spustenie ukážkovej skice
V tomto výučbe nastavíme dva uzly Arduino RFM69 a prinútime ich navzájom komunikovať. V nasledujúcej časti budeme vedieť, ako uviesť modul do prevádzky pomocou knižnice RFM69, ktorú napísal Felix Rusu z LowPowerLab.
Importuje sa knižnica
Dúfajme, že ste predtým už trochu programovali Arduino a viete, ako nainštalovať knižnicu. Ak nie, skontrolujte v tomto odkaze sekciu Importovanie knižnice.zip
Pripojenie uzlov
Pripojte USB uzla odosielateľa k počítaču, do zoznamu „Nástroje / Port“ Arduino IDE by malo byť pridané nové číslo portu COM, zapíšte ho, teraz pripojte uzol prijímača, ďalší port COM by sa mal objaviť v Nástroje / Zoznam portov, tiež si ho zapíšte, pomocou čísla portu nahráme náčrt do uzla odosielateľa a prijímača.
Otvorenie dvoch relácií Arduina
Otvorte dve relácie Arduino IDE dvojitým kliknutím na ikonu Arduino IDE po načítaní prvej relácie, je povinné otvoriť dve relácie Arduino, pretože tak môžete otvoriť dve okno sériového monitora Arduino a súčasne monitorovať výstup dvoch uzlov
Otvorenie vzorového kódu
Teraz, keď je všetko nastavené, musíme otvoriť ukážkový kód v oboch reláciách Arduino, aby sme tak mohli urobiť, choď
Súbor> Príklady> RFM6_LowPowerLab> Príklady> TxRxBlinky
a kliknutím ho otvorte
Úprava vzorového kódu
- V hornej časti kódu vyhľadajte #define NETWORKID a zmeňte hodnotu na 0. S týmto ID môžu všetky vaše uzly navzájom komunikovať.
- Vyhľadajte #define FREQUENCY zmeňte to tak, aby zodpovedali frekvencii dosky (moja je 433_MHz).
- Vyhľadajte #define ENCRYPTKEY, toto je váš 16-bitový šifrovací kľúč.
- Hľadajte #define IS_RFM69HW_HCW a odkomentujte ho, ak používate modul RFM69_HCW
- A nakoniec vyhľadajte #define NODEID, ktorý by mal byť predvolene nastavený ako PRIJÍMAČ
Teraz nahrajte kód do svojho prijímacieho uzla, ktorý ste predtým nastavili.
Je čas na úpravu náčrtu pre uzol odosielateľa
V makre #define NODEID to zmeňte na SENDER a nahrajte kód do svojho uzla odosielateľa.
To je ono, ak ste u urobili všetko správne, máte pripravené dva kompletné pracovné modely na testovanie.
Fungovanie ukážkovej skice
Po úspešnom načítaní náčrtu uvidíte, že červená LED, ktorá je spojená s kolíkom D4 Arduina, sa rozsvieti, teraz stlačte tlačidlo v uzle odosielateľa a uvidíte, že červená LED zhasne a zelená LED, ktorá je pripojený ku kolíku D5 Arduina sa rozsvieti, ako je to znázornené na obrázku nižšie
Môžete tiež pozorovať stlačené tlačidlo! text v okne Sériový monitor, ako je zobrazené nižšie
Teraz sledujte modrú LED, ktorá je pripojená ku kolíku D9 uzla odosielateľa, dvakrát blikne a v okne sériového monitora prijímacieho uzla uvidíte nasledujúcu správu a tiež modrú LED, ktorá je pripojená ku kolíku D9 v uzol prijímača sa rozsvieti. Ak vidíte vyššie uvedenú správu v okne Serial Monitor uzla prijímača a tiež ak sa rozsvieti LED, blahoželáme! Úspešne ste komunikovali modul RFM69 s Arduino IDE. Kompletné fungovanie tohto tutoriálu nájdete tiež vo videu v dolnej časti tejto stránky.
Celkovo sa tieto moduly osvedčili ako vynikajúce riešenie pre budovanie meteorologických staníc, garážových brán, bezdrôtových ovládačov čerpadiel s indikátorom, dronov, robotov, vašich mačiek… nebo je limit! Dúfam, že ste pochopili návod a páčilo sa vám budovanie niečoho užitočného. Ak máte akékoľvek otázky, nechajte ich v časti s komentármi alebo použite fóra na ďalšie technické otázky.