Ընդլայնված NRF24L01 ռադիո ՝ DIY դիպոլի ալեհավաքի փոփոխությամբ. 5 քայլ (նկարներով)

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:51

Իրավիճակն այն էր, որ ես կարողացա փոխանցել և ստանալ միայն 2 կամ 3 պատերի միջով ՝ մոտ 50 ոտնաչափ հեռավորության վրա ՝ օգտագործելով ստանդարտ nRF24L01+ մոդուլներ: Սա անբավարար էր իմ նպատակային օգտագործման համար:

Ես ավելի վաղ փորձել եմ ավելացնել առաջարկվող կոնդենսատորներ, բայց ինձ համար և իմ սարքավորումները շատ քիչ են բարելավվել: Այսպիսով, խնդրում ենք անտեսել դրանք լուսանկարներում:

Իմ հեռավոր սենսորների համար ես չէի ուզում, որ այնպիսի միավորի հիմնական մասը, ինչպիսին է nRF24L01+PA+LNA- ն SMA լեռով և արտաքին ալեհավաքով: Այսպիսով, ես ստեղծեցի այս փոփոխված մոդուլը:

Այս փոփոխված RF24 մոդուլով ես կարող էի անցնել չորս պատի միջով ՝ մոտ 100 ոտնաչափ հեռավորությամբ:

Այս մոդուլը պետք է նաև գրեթե կրկնապատկի տարածությունը ստանդարտ nRF24 մոդուլի վրա, երբ օգտագործվում է տեսադաշտի ծրագրերի հետ; ինչպես ՌԴ ինքնաթիռները, քառամշակող մեքենաները, մեքենաները և նավակները (100 մետր): Ես տեսողության որևէ հստակ թեստ չեմ կատարել: Իմ փորձարկումներում կային խոհանոցային տեխնիկա, պահարաններ և պահարաններ, որոնք լիքն էին իրերով հաղորդիչների միջև:

Ահա երկբևեռ ալեհավաքի վերաբերյալ որոշ խորացված տեղեկատվություն https://hy.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna ալեհավաքների հետագա ուսումնասիրության համար փորձեք ՝ https://www.arrl.org կամ

Ես ուսումնասիրել եմ ալեհավաքների դիզայնը, բայց ալեհավաքների նախագծերի հսկայական և աճող նախագծերի (հատկապես բարձր հաճախականությամբ կոմպակտ ալեհավաքների համար) նախագծման տվյալներն ու տեսությունը այնքան շատ են, որ անտառում հեշտ է մի փոքր կորած զգալ: Այսպիսով, փորձարկումները հակված են առանցքային դեր խաղալ:

Այժմ, անցնելով այս ամենի միջով, ես ձեզ այստեղ եմ տալիս իմ արդյունքում ստացված դիզայնի փոփոխության իրականացումը:

Քայլ 1: Ձեզ անհրաժեշտ իրերը

Ձեր սեփական ուժեղացված NRF24L01+ - ը բարելավված (դիպոլ) ալեհավաքով պատրաստելու համար ձեզ հարկավոր է.

• NRF24L01+ մոդուլ https://www.ebay.com/itm/191351948163 կամ www.ebay.com/itm/371215258056
• Ironոդման երկաթ և հարակից իրեր:
• Knifeշգրիտ դանակ (կամ պաշտպանիչ ծածկույթները քերծելու այլ միջոցներ)
• 24 գ. Պինդ մետաղալար (ըստ ցանկության մինչև 30 գ)

Քայլ 2. Ռադիոյի մոդուլի փոփոխում

Ես սկսեցի երկբևեռ ալեհավաքի հիմնական նախագծերից և փորձնականորեն կարգավորեցի դրանք:

Որոշ նմուշներ, որոնք կոչում են ¼ ալիքի երկարության տարր, կարիք ունեն լավ ճշգրտումների `տարողունակության, դիմադրության, ինդուկտիվության և ռեզոնանսների պատճառով: Ես միջոցներ չունեմ այս բնութագրերը չափելու 2.4 ԳՀց ակտիվ միացումում, ուստի ես, ըստ երևույթին, անհրաժեշտ ճշգրտում կատարեցի էմպիրիկ թեստավորման միջոցով:

Նկարում պատկերված են իմ թեստային միավորներից մի քանիսը: Հետքերի մի մասը հանվեց, քանի որ ես եռակցեցի, չզոդեցի, թեքեցի և նորից թեքեցի հավանական ալեհավաքները: Երկու լավ բան ստացվեց այստեղից: 1) Ես վերևից անցնում եմ ներքևի կողմը ՝ մեկ ոտքը գետնին ամրացնելու համար, ինչը մեխանիկական առումով և կատարողականից ավելի լավ ստացվեց: 2) Ես գտա, որ լավ գաղափար է լարերը սոսինձով կամ տաք սոսինձով ամրացնել լարվածությունից ազատվելու համար (ես բոլոր փորձարկումների ընթացքում պատահաբար թեքում էի ալեհավաքը):

Փոփոխություն կատարելու քայլեր

1. Կատարեք երկու կտրվածք ՝ 1-2 մմ լայնությամբ, PCB ալեհավաքի հիմքի մոտ գտնվող հետքերից, ինչպես երևում է վերևի առաջին պատկերի նկարում: Սա արդյունավետորեն հեռացնում է գոյություն ունեցող ալեհավաքը միացումից:
2. Մյուս կողմից, օգտագործելով ճշգրիտ դանակ, քերծեք պաշտպանիչ ծածկույթը գետնի հարթության եզրին, ինչպես նշված է վերևի երկրորդ նկարում
3. Կտրեք երկու 24 գ. Հաղորդալարերը մոտ. 50 մմ
4. Յուրաքանչյուր լարից մի ծայրից հանեք մեկ -երկու միլիմետր մեկուսացում:
5. Մերկ հատվածը թեքեք մետաղալարերի վրա գետնին ամրացվող ուղիղ անկյան տակ:
6. Կպչեք յուրաքանչյուր մետաղալարով (խորհուրդ տվեք ընթրիքի սոսինձ կամ տաք սոսինձ), որպեսզի մերկ ծայրը պատրաստ լինի զոդման; մեկը `կտրված հետքերից անմիջապես ներքև, մյուսը` գետնի հարթության եզրին `հետևի մասում: Երկու մետաղալարերը պետք է զուգահեռ լինեն և 6 մմ հեռավորության վրա:
7. Երբ սոսինձը կպչում է, տեղադրեք զոդման հոսքի մածուկը, որտեղ պատրաստվում եք զոդել, այնուհետև դրանք կպցրեք: Ես խորհուրդ եմ տալիս օգտագործել հոսքը, որպեսզի ձեր եռակցումը արագ տևի, և դուք չեք տաքացնի տախտակը:
8. Լարերի մեջ միմյանցից հեռու, միմյանցից հեռու, կատարեք խճճված ուղղանկյուն թեքություններ, B 6 մմ բարձրությամբ, որտեղից ավարտվում է ստորգետնյա հարթությունը: Անդրադարձեք վերը նշված վերջին երկու պատկերներին: Եթե դուք չեք սոսնձել ձեր լարերը, զգույշ եղեք, որպեսզի շատ չծանրաբեռնեք լարերի ամրացման կետերը:
9. Չափեք մետաղալարերի յուրաքանչյուր հատվածը, որը անցնում է տախտակի եզրով, 90 աստիճանի թեքումից մինչև 30 մմ և կտրեք դրանք այնտեղ: Ես հայտնաբերեցի, որ չեմ կարող ճշգրիտ չափել և կտրել, ուստի չափեցի և նշեցի, թե որտեղ պետք է կտրել մանրաթելային ծայրով նշիչով:
10. Օհմ հաշվիչի միջոցով ստուգեք, որ հին ալեհավաքի PCB- ի հետքերի մոտ գտնվող մետաղալարն անընդհատություն չունի #1 քայլում կատարված ցանկացած կտրվածքի վրա:

Քայլ 3: Պատրաստի արտադրանք

Ձեր NRF24L01+ մոդուլն այժմ շատ ավելի բարձրակարգ է լինելու այն նախագծում, որտեղ դրանք օգտագործում եք: Դուք կարող եք կամ վայելել բարձր հուսալիություն ավելի մեծ տիրույթով, կամ ռադիոյի էներգիայի ավելի ցածր պարամետրերով: Դուք պետք է այդպես գտնեք, նույնիսկ միայն մեկ ռադիոյի (հաղորդիչի կամ ընդունիչի) փոփոխման դեպքում; և երկու անգամ օգուտ քաղեք երկու ծայրերում փոփոխված միավոր օգտագործելիս: Հիշեք, որ անտենաներն անպայման ուղղեք միմյանց զուգահեռ: Ես իրականացնում եմ նախագիծ մի քանի հեռավոր սենսորային միավորներով, որոնք օգտագործում են այս փոփոխված ռադիոկայանները (ուղղահայաց կողմնորոշված ՝ ստորգետնյա ոտքերը դեպի ներքև ուղղված), որոնք բոլորը կզրուցեն կենտրոնական բազային կայանի հետ ՝ օգտագործելով NRF24L01+PA+LNA և արտաքին ալեհավաք:

Հաղորդիչի և ընդունիչի ալեհավաքները ձեր նախագծում պետք է կողմնորոշված լինեն հորիզոնական կամ ուղղահայաց և միմյանց գերադասելի զուգահեռաբար: Բացի այդ, գուցե կոմպլեմենտար կողմնորոշման դեպքում, եթե գիտեք, որ նրանք ունեն ուղղության նախապատվություն (սա այստեղ ընդհանուր առմամբ նշված չէ): Եթե ձեր ալեհավաքները պարտադիր չէ, որ ֆիզիկապես տարբերվեն, ինչպես որ մի ծայրում չեք օգտագործում բարձրորակ արտաքին ալեհավաք, ապա ամենալավն այն է, որ ալեհավաքները նույնական լինեն և կողմնորոշվեն ճիշտ նույնը: Սա առավելագույն հուսալիության և տիրույթի հասնելու համար է, և հաշվի առնելով, որ ալեհավաքները տեղադրված են անշարժ:

Ի վերջո, բարելավման չափը մի փոքր դժվար է քանակականացնել. բայց իմ դիմումում այն 50 -ից 100% -ով դրել եմ չփոփոխված տարբերակների վրա: Կարծում եմ, որ դա առնվազն նույնքան լավ է, որքան 2.5 դԲ արտաքին ալեհավաք ունեցող միավորը; բայց ոչ այնքան արդյունավետ, որքան NRF24L01+PA+LNA միավորը:

Այս Հրահանգի հիմնական մտադրությունն է պարզապես հրահանգ տալ, թե ինչպես մշակել փոփոխված NRF24L01+ - ը բարձրակարգ երկբևեռ ալեհավաքով, որպեսզի այն հասնի ավելի մեծ հաղորդման և ստացման ունակության և ավելի լավ օգտագործելիության նախագծերում:

Դա թերևս այն ամենն է, ինչ կհետաքրքրի մարդկանց մեծամասնությանը: Գաղափարով.

Այսպիսով, այս պահին… ունեցեք այն. և թույլ տվեք ինձ տեղյակ պահել ձեր հաջողությունների մասին ձեր նախագծերի միջոցով `օգտագործելով ձեր սեփական անհատականացված ռադիոկայանները:

Եթե ցանկանում եք նախապես փորձարկել ձեր փոփոխված ռադիոն (ներ) ը, ապա ես իմ փորձարկման համար ստեղծած ծրագրակազմը ներառել եմ հետագա քայլում:

Քայլ 4: Ինչպես օպտիմալացրեցի այս դիզայնը

Այժմ նրանց համար, ովքեր հետաքրքրված են, ես կշարունակեմ մի փոքր կիսվել այն մասին, թե ինչպես եմ փորձարկել և որակավորել հավանական բարելավումներ: Այնուամենայնիվ, խնդրում ենք նկատի ունենալ, թե ինչպես իրականացնել թեստավորումն այս ուսանելիի ուշադրության կենտրոնում չէ:

Arduino- ի կամ համեմատելի տախտակների փորձարկման համար կարող են օգտագործվել NRF24L01+ մոդուլների հետ միասին: 01+ տարբերակները անհրաժեշտ են թեստային ծրագրաշարի հետ, ինչպես գրված է, քանի որ այն օգտագործում է 250KHz հաղորդման արագություն: Համոզվեք, որ միայն 1.9-3.6v լարում ունեցող ռադիոկայաններին եք միացնում:

Իմ տիրույթի հուսալիության ստուգման համար ես որպես հեռակառավարիչ օգտագործեցի պրո-մինի Arduino և չփոփոխված NRF24L01+: Որը պարզապես ստանում է տվյալների փաթեթ և հետ է ուղարկում որպես ճանաչում: Դրանք հոսանքազրկվել են 3.3 Վ կարգավորմամբ:

Ես այս հավաքը կպցրեցի մի փոքրիկ տուփի մեջ, որը ես կարող էի հեշտությամբ և բազմիցս տեղավորել փորձարկման տարբեր վայրերում:

Ես օգտագործել եմ Nano3.0 MCU ՝ փոփոխված NRF24L01+ - ով ՝ որպես հիմնական հաղորդիչ: Այս ավարտը անշարժ էր և ապահովեց փորձարկման արդյունքները (կամ 16x02 LCD էկրանով կամ սերիական մոնիտորով): Վաղուց ես հաստատեցի, որ բարելավված ալեհավաքը կհանգեցնի ինչպես ավելի լավ փոխանցման, այնպես էլ ստանալու ունակության: Բացի այդ, ես կստանայի նույն թեստի արդյունքները տվյալ փոփոխված ռադիոյով, որն օգտագործվում էր երկու ծայրերում: Նկատի ունեցեք, որ թեստում յուրաքանչյուր կողմ և փոխանցում և ստանում է, դա այն է, որ փոխանցումից հետո կա ճանաչում, որը պետք է ստանա, որպեսզի այն համարվի որպես հաջողակ հաղորդակցություն:

Նկատի ունեցեք, որ շատ բաներ կարող են ազդել թեստավորման արդյունքների վրա.

• Հպելով, կամ գրեթե այդպես, RF24 մոդուլին կամ լարերին դրան:
• Մեկի մարմինը ներկառուցված է հաղորդման գծի հետ:
• Վերոնշյալ երկուսը դրական ազդեցություն ունեն:
• Մատակարարման լարման բնութագրերը
• Ամենից շատ ՝ հաղորդիչի և ստացողի ալեհավաքների կողմնորոշումը:
• Այլ WiFi երթևեկություն տարածքում: Դրանք կարող են առաջացնել տարբերություններ, որոնք կարող են զգալ ինչպես «լավ եղանակի» և «փոթորկոտ պայմանների»: Այսպիսով, ես փորձեցի հիմնականում փորձարկել բարենպաստ պայմաններում: Ես կկրկնեի թեստը `փորձարկվող տվյալ միավորի համար լավագույն արդյունքները ստանալու համար, իսկ հետագայում այդ արդյունքները կհամեմատեի այլ թեստային միավորների վրա ձեռք բերված համեմատելի արդյունքների հետ:

Փակ տարածքներում ավելի դժվար է ձեռք բերել թեստերի հուսալի արդյունքներ, համեմատած բացօթյա տեսողության հետ: Ես կարող էի արդյունքների կտրուկ տարբերություններ ստանալ ՝ միավորներից մեկի դիրքը ընդամենը մի քանի մատնաչափ տեղափոխելով: Դա պայմանավորված է խտությամբ և կազմված պատնեշներից և արտացոլող ազդանշանային ուղիներից: Մեկ այլ գործոն կարող է լինել ալեհավաքի ազդանշանի հզորության օրինաչափությունները, բայց ես կասկածում եմ, որ դա կարող է կտրուկ տարբերություններ առաջացնել մի քանի մատնաչափ շարժման մեջ:

Ես մշակեցի մի քանի ծրագրակազմ, որոնք ինձ տրամադրեցին կատարողականի անհրաժեշտ վիճակագրություն:

Բացի այդ, ես հնարավորինս ամրագրեցի փորձարկման պայմանները: Ինչպես նշագծված վայրում սեղմել ալեհավաքները (Tx & Rx), որոնք նույն կողմնորոշմամբ տեղադրված են կատարողական թեստերի յուրաքանչյուր մարտկոցի համար: Ստորև բերված թեստի արդյունքները բազմակի թեստերի համակցված միջինն են բազմաթիվ վայրերից: Օգտագործված փորձարկման պայմաններում չփոփոխված ռադիոն չկարողացավ հաջողակ հաղորդագրություններ ստանալ:

Լավագույն արդյունքները ես ստացել եմ 24ga- ով: ավելի քան 30 գ: մետաղալար. Արդյունքները մի փոքր ավելի լավն էին. ասենք 10 տոկոս: Mittedիշտ է, ես փորձեցի միայն երկու նման միացված ատյան, և հնարավոր էր, որ 1 մմ տարբերություն լիներ ալեհավաքի ընդհանուր տոպոլոգիայի մեջ (տարբերությունների տարբերությունների գումարը հատվածների միջև): Ավելին, ես փոփոխեցի առաջին կրկնությունը ՝ օգտագործելով 30ga; մի քանի մմ ճշգրտում կատարելով: Այնուհետեւ կրկնօրինակեց այդ մետաղալարերի երկարությունները 24 գգայով: առանց հետագա համեմատելի փորձերի 24 գա երկարությամբ: Մետաղալար

[Տե՛ս Աղյուսակ 1 -ի արդյունքները վերևի նկարում]

Քանի որ ես ուզում էի, որ իմ միավորները տեղավորվեին իմ ունեցած փոքր պատյանում, ես անցա ալեհավաքի հաղորդիչ լարերը 10 մմ հեռավորությամբ և 10 մմ երկարությամբ ՝ ընդամենը 6 մմ և 6 մմ, այնուհետև փորձարկեցի այդ կազմաձևման օպտիմալ կարգավորված ալեհավաքի երկարությունները: Ահա իմ տարբեր թեստերի արդյունքների համառոտ ամփոփագիրը.

[Տե՛ս Աղյուսակ 2 -ի արդյունքները վերևի նկարում]

Հետագա փորձարկումները, ավելի լավ լաբորատոր չափիչ սարքավորումներով, անկասկած կարող են մշակել և հաստատել հատվածի բարելավված երկարությունները (մետաղալարերի չափը և, հնարավոր է, ամրացման կամ կողմնորոշման կետերը) `nRF24 ռադիոընդունիչների այս երկբևեռ ալեհավաքի ճշգրիտ օպտիմալ կատարման համար:

Տեղեկացրեք մեզ, եթե ձեռք եք բերում ստուգելի բարելավում (ավելի քան 24 գ. 6x6 մմ x 30 մմ կազմաձևով): Մեզանից շատերը կցանկանային առավելագույնը ստանալ այս ռադիոկայաններից (առանց զանգվածային ալեհավաք ավելացնելու):

Հաղորդիչի և ընդունիչի ալեհավաքները ձեր նախագծում պետք է կողմնորոշված լինեն հորիզոնական կամ ուղղահայաց և միմյանց գերադասելի զուգահեռաբար: Բացի այդ, գուցե կոմպլեմենտար կողմնորոշման դեպքում, եթե գիտեք, որ նրանք ունեն ուղղության նախապատվություն (սա այստեղ ընդհանուր առմամբ նշված չէ): Եթե ձեր ալեհավաքները պարտադիր չէ, որ ֆիզիկապես տարբերվեն, ինչպես որ մի ծայրում չեք օգտագործում բարձրորակ արտաքին ալեհավաք, ապա ամենալավն այն է, որ ալեհավաքները նույնական լինեն և կողմնորոշվեն ճիշտ նույնը: Սա առավելագույն հուսալիության և տիրույթի հասնելու համար է, և հաշվի առնելով, որ ալեհավաքները տեղադրված են անշարժ:

Քայլ 5. Սարքավորումներ և ծրագրակազմ, որոնք ես օգտագործել եմ իմ փորձարկման ժամանակ

Սարքավորումներ, որոնք ես օգտագործել եմ Arduino համատեղելի 2 MCU- ի փորձարկման համար

2 NRF24L01+

Երբեմն ես օգտագործում էի նաև a16x02 LCD էկրան (իրական ժամանակի հարմար դիտման համար: Սերիական վահանակը կարող է օգտագործվել նաև թեստի արդյունքներ ստանալու համար) սեղմիչ կոճակ (թեստերի նոր փաթեթ սկսելու համար, այլապես անհրաժեշտ կլինի անցնել վերսկսել)

Հղումներ դեպի սարքավորումներ, որոնք ես խորհուրդ կտայի և օգտագործեի.

MCUs: Nano V3.0 Atmega328P eBay- ում կամ Pro-Mini- ում ՝

NRF24L01+ մոդուլներ https://ebay.com/itm/191351948163 և

16x02 LCD IC2 ցուցադրման մոդուլ

Ներբեռնեք փոստային կոդերի ֆայլերը այստեղ ՝