Антеннаның DIY модификациясы бар жақсартылған NRF24L01 радиосы: 5 қадам (суреттермен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Жағдай мен стандартты nRF24L01+ модульдерін қолдана отырып, шамамен 50 фут қашықтықтағы 2 немесе 3 қабырға арқылы ғана жіберіп, қабылдай алдым. Бұл менің мақсатты пайдалану үшін жеткіліксіз болды.

Мен бұрын ұсынылған конденсаторларды қосуға тырыстым, бірақ мен үшін және менің аппараттық құралдарым жақсарған жоқ. Сондықтан оларды суреттерде елемеуге тырысыңыз.

Қашықтағы сенсорлар үшін мен SR қондырғысы мен сыртқы антеннасы бар nRF24L01+PA+LNA сияқты қондырғының көп бөлігін қаламадым. Сондықтан мен осы өзгертілген модульді құрдым.

Осы өзгертілген RF24 модулімен мен шамамен 100 фут қашықтықтағы төрт қабырға арқылы өте аламын.

Бұл модуль сонымен қатар стандартты nRF24 модулінен қашықтықты екі есе жақындатуы керек, ол көру сызығында қолданылады; РФ ұшақтары, квадраттар, автомобильдер мен қайықтар сияқты (100 метр). Мен көру тестілерінің нақты сызығын жасаған жоқпын. Менің сынақтарымда ас құралдары мен шкафтар мен шкафтар трансиверлер арасында толы болды.

Келесі антенналарды зерттеу үшін https://kk.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna дипольды антенна туралы терең ақпарат: https://www.arrl.org немесе

Мен антеннаның дизайнын зерттедім, бірақ антеннаның конструкцияларының (әсіресе жоғары жиілікті ықшам антенналар үшін) конструктивті деректері мен теориясы соншалықты көп, сондықтан орманда адасып кеткендей сезіну оңай. Сондықтан эксперимент негізгі рөл атқарады.

Енді осының бәрін өткере отырып, мен сізге осында жасалған дизайн модификациясының орындалуын ұсынамын.

1 -қадам: Сізге қажет заттар

Жақсартылған (Dipole) антеннасы бар NRF24L01+ жақсарту үшін сізге қажет:

• NRF24L01+ модулі https://www.ebay.com/itm/191351948163 немесе www.ebay.com/itm/371215258056
• Пісіру үтігі және соған байланысты заттар.
• Дәл пышақ (немесе қорғаныс жабындарын сүртуге арналған басқа құралдар)
• 24ga. Қатты сым (қосымша 30 г дейін)

2 -қадам: Радио модулін өзгерту

Мен дипольді антеннаның негізгі дизайнынан бастадым және оларды эксперименталды түрде баптадым.

Толқын ұзындығы элементін қажет ететін кейбір конструкциялар сыйымдылық, импеданс, индуктивтілік және резонанс жағдайларына байланысты жақсы түзетулерді қажет етеді. Менде 2.4 ГГц белсенді тізбекте бұл сипаттамаларды өлшеуге мүмкіндік жоқ, сондықтан мен эмпирикалық тестілеу арқылы қажет көрінетін түзетулер енгіздім.

Суретте менің сынақ қондырғыларым бар. Антенналарды дәнекерлеп, дәнекерлемей, майыстырып, қайта бүктегенде кейбір іздер жойылды. Бұдан екі жақсы нәрсе шықты. 1) Мен бір аяғымды жерге бекіту үшін жоғарғы жағынан төменгі жағына ауысамын, бұл механикалық және өнімділік жағынан жақсы болды. 2) Мен сымды кернеуді жеңілдету үшін супер-желіммен немесе ыстық желіммен бекітуді дұрыс деп таптым (мен барлық сынақ кезінде антеннаны кездейсоқ майыстырып отырдым.) Біріншіден, бұл оларды дәнекерлеу үшін ұстай алады.

Өзгертуге арналған қадамдар:

1. Жоғарыдағы бірінші суретте көрсетілгендей, ПХД антеннасының негізіне жақын орналасқан ені 1-2 мм болатын екі кесу жасаңыз. Бұл қолданыстағы антеннаны тізбектен тиімді түрде шығарады.
2. Екінші жағынан, дәл пышақты қолданып, жоғарыдағы екінші суретте көрсетілгендей, жердегі жазықтықтың шетінен қорғаныш жабынды алып тастаңыз.
3. Екі 24 г кесіңіз. Шамамен сымдар. 50 мм
4. Әр сымның бір шетінен бірнеше миллиметр оқшаулауды алыңыз.
5. Жалаңаш бөлікті жерге бекітілетін сымға тік бұрышпен бүгіңіз.
6. Әр сымды төмен қарай жабыстырыңыз (кеңес беріңіз: кешкі желім немесе ыстық желім), сондықтан жалаңаш ұшын дәнекерлеуге дайын болады; біреуі кесілген іздердің астында, екіншісі жердегі жазықтықтың шетінде. Екі сым параллель және бір -бірінен 6 мм қашықтықта орналасуы керек.
7. Желімді орнатқаннан кейін, дәнекерленетін жерге дәнекерленген паста салыңыз, содан кейін оларды дәнекерлеңіз. Мен ағынды пайдалануды ұсынамын, сондықтан сіздің дәнекерлеу тез өтеді және сіз тақтаны қыздырмайсыз.
8. Сымдардың бір -бірінен алшақ жерде, ПХД шетінде, жерге жазықтық аяқталатын жерден ~ 6мм жоғары тік бұрышты бұрылыстар жасаңыз. Жоғарыдағы соңғы екі суретті қараңыз. Егер сіз сымдарды жабыстырмаған болсаңыз, дәнекерлеу нүктелеріне тым көп қысым жасамаңыз.
9. Тақтаның шетінен өтетін әрбір сым сегментін оның 90 градус иілуінен 30 мм -ге дейін өлшеп, сол жерден кесіңіз. Мен дәл өлшей алмайтынымды және кесе алмайтынымды білдім, сондықтан қай жерде кесуге болатынын талшықты ұшы бар маркермен өлшеп, белгіледім.
10. Ескі антеннаның ПХД іздерінің жанындағы сым №1 қадамда жасалған үзілулердің бірінде де үздіксіздіктің жоқтығына көз жеткізу үшін ом өлшегішпен тексеріңіз.

3 -қадам: Дайын өнім

Сіздің NRF24L01+ модулі енді сіз қолданатын жобадан әлдеқайда жоғары болады. Сіз не үлкен диапазонмен, не радио қуатының төмен параметрлерімен сенімділікті арттыра аласыз. Сіз мұны тек бір радионы (таратқыш немесе қабылдағыш) өзгерткенде де табуыңыз керек; модификацияланған қондырғыны екі жақтан қолданған кезде екі есе артық пайда әкеледі. Антенналарды бір -біріне параллель бағыттауды ұмытпаңыз. Мен NRF24L01+PA+LNA және сыртқы антеннаны қолдана отырып, орталық базалық станциямен сөйлесетін осы модификацияланған радиоларды (вертикальды, олардың аяғы төмен қараған) қолдана отырып, қашықтан басқарылатын сенсорлық қондырғылары бар жобаны іске асырамын.

Сіздің жобаңыздағы таратқыш пен қабылдағыш антенналары көлденең немесе тік бағытта және бір -біріне параллель болуы керек. Сонымен қатар, егер сіз олардың бағдарлы таңдауы бар екенін білсеңіз, бұл тегін нұсқада болуы мүмкін (бұл әдетте мұнда көрсетілмеген). Егер сіздің антенналарыңыз міндетті түрде физикалық тұрғыдан өзгеше болмаса, мысалы, сіз бір жағынан жоғары кірісті сыртқы антеннаны пайдаланбайтын болсаңыз, онда антенналар бірдей және бағытталуы жақсы. Бұл максималды сенімділік пен диапазонға жету үшін және антенналар стационарлық түрде орнатылған.

Сайып келгенде, жақсартудың мөлшерін анықтау қиынға соғады; бірақ менің қосымшамда оны өзгертілмеген нұсқаларға қарағанда 50 -ден 100% -ға дейін қойдым. Менің ойымша, бұл кем дегенде 2,5 дБ сыртқы антеннасы бар қондырғы сияқты жақсы; бірақ NRF24L01+PA+LNA қондырғысы сияқты тиімді емес.

Бұл Нұсқаулықтың негізгі мақсаты - жоғары дипольды антеннасы бар өзгертілген NRF24L01+ қалай жобалау керектігін үйрету, осылайша ол жіберу мен қабылдаудың жоғарылауына және жобаларда жақсырақ пайдалануға мүмкіндік береді.

Мүмкін, көпшілікті қызықтыратын нәрсе - бұл идея: «Бұл қондырғылардың кең ауқымын алу үшін мен не істеймін?»

Сонымен, осы сәтте … бар; және сіз өзіңіздің жеке радиоларды қолдана отырып, сіздің жобаларыңыздағы жетістіктеріңіз туралы хабарлаңыз.

Егер сіз өзгертілген радио (лар) ды алдын ала тексергіңіз келсе, мен тестілеу үшін жасаған бағдарламалық жасақтаманы келесі қадамға енгіздім.

4 -қадам: Мен бұл дизайнды қалай оңтайландырдым

Енді қызығушылық танытқандар үшін мен тестілеу мен біліктілікті жақсартулар туралы білгім келеді. Алайда, назар аударыңыз, тестілеуді қалай жүргізу керек, бұл нұсқаулықтың басты мақсаты емес.

Кез келген Arduino немесе салыстырмалы тақталарды тестілеу үшін NRF24L01+ модульдерімен бірге қолдануға болады. 01+ нұсқалары тестілеу бағдарламалық жасақтамасында қажет, өйткені ол 250 кГц тарату жиілігін қолданады. Тек 1,9-3,6 вольтты радиостанцияларды қуаттандыруды ұмытпаңыз.

Мен сенімділік диапазонын тексеру үшін қашықтан басқару құралы ретінде шағын Arduino мен өзгертілмеген NRF24L01+ қолдандым. Ол жай ғана пакетті қабылдайды және оны растау ретінде қайтарады. Олар реттелетін 3.3В кернеуден шықты.

Мен бұл жинақты әр түрлі сынақ орындарында оңай және бірнеше рет орналастыра алатын кішкене қорапқа таспалап алдым.

Мен негізгі қабылдағыш ретінде NRF24L01+ өзгертілген Nano3.0 MCU қолдандым. Бұл нүкте тұрақты болды және тест нәтижелерін берді (16x02 СКД дисплейі немесе сериялық монитор арқылы). Мен жақсартылған антенна жақсы таратуға және қабылдауға мүмкіндік беретінін ерте анықтадым. Әрі қарай, мен екі жақта да берілген өзгертілген радио арқылы бірдей тест нәтижелерін аламын. Есіңізде болсын, тестілеуде әр тарап жібереді және қабылдайды, себебі оны жібергеннен кейін оны сәтті байланыс ретінде санау үшін оны қабылдау қажет.

Тест нәтижелеріне әсер ететін көптеген нәрселер бар екенін ескеріңіз:

• RF24 модулін немесе оған сымдарды тигізу.
• Адамның денесі электр беру желісімен біріктірілген.
• Жоғарыда аталған екеуі оң әсер етеді.
• Қоректену кернеуінің сипаттамасы
• Бәрінен де таратушы мен қабылдаушы антенналардың бағдары.
• Аймақтағы басқа WiFi трафигі. Бұл «ауа -райының жақсы болуынан» «дауылды жағдайға» ұқсайтын айырмашылықтарды тудыруы мүмкін. Сондықтан мен қолайлы жағдайларда тестілеуге тырыстым. Мен тестілеу кезінде берілген бірлік үшін ең жақсы нәтижеге жету үшін тестті қайталап, кейінірек бұл нәтижелерді басқа тест бірліктерінде алынған салыстырмалы нәтижелермен салыстырар едім.

Көру сызығы бар ашық ауамен салыстырғанда үй ішінде сенімді тест нәтижелерін алу қиынырақ. Мен агрегаттардың біреуінің орнын бірнеше дюймге жылжыту арқылы нәтижелерде айтарлықтай айырмашылықтар алуым мүмкін еді. Бұл тығыздыққа байланысты және кедергілер мен шағылыстыратын сигнал жолдарынан тұрады. Тағы бір фактор антенна сигналының күші болуы мүмкін, бірақ мен оның бірнеше дюймдік қозғалыстың күрт айырмашылығын тудыратынына күмәнім бар.

Мен қажетті өнімділік статистикасын беру үшін бағдарламалық қамтамасыз етуді ойлап таптым.

Сонымен қатар, мен мүмкіндігінше сынақ шарттарын бекіттім. Белгіленген жерге таспаға түсіру сияқты, өнімділікті тексеруге арналған батареялардың әрқайсысы үшін бір бағытта орналасқан антенналар (Tx & Rx). Төмендегі тест нәтижелері бірнеше жерден алынған бірнеше сынақтардың жиынтық орташа мәні болып табылады. Қолданылған тестілеу жағдайында өзгертілмеген радио ешқандай сәтті хабарларды ала алмады.

Мен 24g көмегімен ең жақсы нәтижеге қол жеткіздім. 30 грамнан жоғары. сым Нәтижелер сәл ғана жақсы болды; 10 пайыз дейді. Рас, мен тек екі сымды қосылымды ғана сынап көрдім және антеннаның жалпы топологиясында 1мм айырмашылықтар болуы мүмкін (сегменттер арасындағы айырмашылықтар сомасы). Әрі қарай, мен 30ga көмегімен бірінші қайталауды өзгерттім.; 1 мм бірнеше түзетулер енгізеді. Содан кейін сол сымдардың ұзындығын 24ga қайталайды. 24 га ұзындығы бойынша басқа салыстырмалы эксперименттерсіз. Сым.

[Жоғарыдағы суреттегі 1 -кестенің нәтижелерін қараңыз]

Мен қондырғыларды кішкене корпусқа сыйғызуды қалағандықтан, мен антеннаның беріліс сымдары бір -бірінен 10 мм және ұзындығы 10 мм -ден 6 мм мен 6 мм -ге дейін ауыстым, содан кейін антеннаның осы конфигурация үшін оңтайлы реттелген ұзындығы тексерілді. Міне, менің әр түрлі тестілеу нәтижелерінің қысқаша мазмұны:

[Жоғарыдағы суреттегі 2 кестені қараңыз]

Қосымша тестілеу, зертханалық өлшеудің жақсы қондырғыларымен, nRF24 радиостанциялары үшін осы дипольді антеннаның оңтайлы өнімділігі үшін сегменттің жақсартылған ұзындығын (сымның өлшемі және мүмкін бекіту немесе бағдарлау нүктелері) ойлап тауып, тексере алатыны сөзсіз.

Егер сіз тексерілетін жақсартуды алсаңыз, бізге хабарлаңыз. Біздің көпшілігіміз осы радиостанцияларды (көлемді антеннаны қоспастан) барынша пайдаланғымыз келеді.

Сіздің жобаңыздағы таратқыш пен қабылдағыш антенналары көлденең немесе тігінен және бір -біріне параллель болуы керек. Сонымен қатар, егер сіз олардың бағдарлы таңдауы бар екенін білсеңіз, бұл тегін нұсқада болуы мүмкін (бұл әдетте мұнда көрсетілмеген). Егер сіздің антенналарыңыз міндетті түрде физикалық тұрғыдан өзгеше болмаса, мысалы, сіз бір жағынан сыртқы антеннаны пайдаланбайтын болсаңыз, онда антенналар бірдей және бағытталуы жақсы. Бұл максималды сенімділік пен диапазонға жету үшін және антенналар стационарлық түрде орнатылған.

5 -қадам: Мен тестілеуде қолданған аппараттық құралдар мен бағдарламалық қамтамасыз ету

Мен Arduino үйлесімді 2 MCU тестілеу үшін қолданған аппараттық құрал

2 NRF24L01+

Кейде мен a16x02 СКД дисплейін қолдандым (нақты уақыт режимінде ыңғайлы көру үшін. Сериялық консоль тест нәтижелерін алу үшін де қолданыла алады) түймесін басу (жаңа сынақтар жиынтығын бастау үшін, басқа жағдайда сізге қажет. қайтадан қосу)

Мен ұсынатын және қолданатын аппараттық құралдарға сілтемелер:

MCU: eBay немесе Pro-Mini-де Nano V3.0 Atmega328P:

NRF24L01+ модульдері https://ebay.com/itm/191351948163 және

16x02 LCD IC2 дисплей модулі

Пошталық код файлдарын мына жерден жүктеңіз: