Zbuduj 500-metrowe łącze radiowe za mniej niż 40 USD.: 7 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:33

Masz zbiornik na wodę, który chcesz zmierzyć, zaporę lub bramę? Chcesz wykryć samochód jadący z podjazdu, ale nie chcesz prowadzić przewodów przez ogród? Ta instrukcja pokazuje, jak przesłać dane 500 metrów ze 100% niezawodnością za pomocą mikrokontrolerów picaxe i modułów radiowych 315 MHz lub 433 MHz.

Krok 1: Schemat

Obwody nadajnika i odbiornika są dość proste i wykorzystują chipy pikaxe. Te jednoukładowe mikrokontrolery mogą wykrywać napięcia analogowe, włączać i wyłączać różne rzeczy oraz przesyłać dane. Zobacz instrukcje https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ i https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20/ opis programowania chipów pikaksowych. Dzięki łączu radiowemu oraz interfejsowi do komputera PC możliwe jest zdalne odczytywanie danych i przesyłanie ich w dowolne miejsce na świecie.

Krok 2: Nadajnik i antena

Prototyp nadajnika zbudowano na kawałku płytki prototypowej. Dostępnych jest mnóstwo modułów RF o małej mocy 10mW, które działają dobrze w zasięgu około 30 metrów. Jednak gdy moc wzrośnie powyżej pół wata, RF ma tendencję do powrotu do chipa pikaxa i powoduje resetowanie i inne dziwne zachowanie. Odpowiedzią jest usunięcie anteny modułu i odebranie RF za pomocą 3 metrów lub więcej kabla koncentrycznego 50 omów i zbudowanie odpowiedniej anteny dipolowej. To również znacznie zwiększa zasięg.

Krok 3: Zbuduj antenę dipolową za pomocą balun

Przy antenie znajduje się balun wykonany z kabla koncentrycznego. Potrzebny jest balun, w przeciwnym razie ekran kabla koncentrycznego staje się anteną zamiast być ziemią i emituje fale radiowe w pobliżu pikaxa, co niweczy cel anteny. Istnieje wiele konstrukcji balunów, ale wybrałem ten, ponieważ używa tylko kawałków kabla koncentrycznego. Typowe długości fal to 95,24 cm dla 315 MHz i 69,34 cm dla 433 MHz. Długości kabla koncentrycznego wynoszą odpowiednio 1/4 i 3/4 długości fali. Druty dipolowe mają 1/4 długości fali. Tak więc dla modułów, których użyłem przy 315 Mhz, przewody koncentryczne miały 23,8 cm i 71,4 cm, a przewody dipolowe miały po 23,8 cm.

Ekran i rdzeń kabla koncentrycznego są połączone razem, gdzie kabel koncentryczny dzieli się na dwie części. W notatce dipolowej ekrany są również połączone. Jeśli te połączenia nie są narażone na działanie warunków atmosferycznych, należy je w jakiś sposób zabezpieczyć - np. farbą lub nieprzewodzącym silikonem. Anteny działają najlepiej, gdy znajdują się co najmniej 2 metry nad ziemią. Podziękowanie i podziękowania dla I0QM za ten projekt.

Krok 4: Moduł nadajnika

Moduł nadajnika jest dostępny w serwisie eBay za około 14 USD na stronie https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN. Pobór prądu wynosi około 100mA przy transmisji przy 9V i praktycznie nie ma wartości w stanie bezczynności. Antena została usunięta, aby zbudować dipol, chociaż moduł może być w porządku z podłączoną anteną, jeśli został sparowany z innym mikrokontrolerem. Oplot koncentryczny jest podłączony do uziemienia modułu, które jest wygodnie obok złącza antenowego.

Krok 5: Moduł odbiornika

Moduł odbiornika to superheterodynowa jednostka dostępna za około 5 USD w tym samym sklepie eBay. Istnieje wiele innych modułów (w tym superregeneracyjnych), które nie są tak czułe i nie dają zasięgu.

Krok 6: Obwód odbiornika i kod pikaxa

Moduł odbiornika jest podłączony do pikaxa, jak pokazano na schemacie. Antena to kawałek drutu o długości 23,8cm, a w celu wykonania dipola i zwiększenia czułości kolejny odcinek 23,8cm drutu jest przylutowany do uziemienia modułu. Kod nadajnika wygląda następująco:main:serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUUTW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) ' T i W = ascii &H54 i &H57 = 0100 i 0111 = równe 1s i 0s 'b0=liczba losowa 'b1=liczba losowa 'b2=do urządzenia 'b3=odwróć 'b4=typ wiadomości 'b5=odwróć 'b6/b7 = dane 1 i odwróć 'b8, b9 = dane 2 'b10, b11 = dane 3 'b12, b13 = dane 4 losowe w0 ' liczba losowa używana do identyfikacji wiadomości podczas korzystania z wielu wtórników b2=5' do numeru urządzenia… b3=255-b2 b4= 126' losowa liczba do testowania b5=255-b4 b6=0' losowa liczba do testowania b7=255-b6 b8=1' losowa liczba do testowania b9=255-b8 b10=2' losowa liczba do testowania b11=255-b10 b12=3' suma kontrolna - dowolna wartość b13=255-b12 pauza 60000' nadaj raz na minutę przejdź do mainA kod odbiorcy:main: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5 a drugi dla am inute low 2 pauza 900 next endif goto mainNadajnik wysyła pakiet raz na minutę - po debugowaniu należy go zmniejszać do co 15 minut lub 30 minut, aby uniknąć zakłóceń sąsiadów. "ÂœUUUU" na początku pakietu jest binarne dla 01010101, który równoważy jednostkę Rx. Protokół wykorzystuje formę kodowania Manchester, w którym liczba jedynek i zer jest utrzymywana na możliwie równym poziomie, a odbywa się to poprzez wysłanie odwrotności każdego bajtu po wysłaniu bajtu. Bez tego pakiety czasami nie przechodzą, jeśli wysyłają wiele zer binarnych. Suma kontrolna na końcu musi być ważna przed przetworzeniem danych. Odbiornik miga diodą LED przez 55 sekund po odebraniu pakietu i po debugowaniu można to zmienić na inne potwierdzenie.

Krok 7: Niższy moduł mocy i relacje sąsiedzkie

Aby stosunki sąsiedzkie były szczęśliwe, zwłaszcza w przypadku telewizji cyfrowej, przesyłaj dane tak daleko, jak to konieczne, ale nie dalej. Można się spierać o legalność nadajników o większej mocy, ale najlepszym rozwiązaniem jest utrzymywanie RF na swojej posesji i wysyłanie danych rzadko w krótkich pakietach. Ten niższy moduł mocy jest o połowę tańszy i idzie około 200 metrów. Niższa moc ma tę zaletę, że może mieć antenę zamontowaną bezpośrednio na module i może być przylutowana obok pikaxa, więc koncentryczny i balun nie są potrzebne.

Testy zasięgu przeprowadzono wśród drzew i na wzgórzu, co wyjaśnia, dlaczego moduł oznaczony jako „4000m” przeszedł tylko 500 metrów. Następnym krokiem będzie instrukcja budowy samodzielnych źródeł energii słonecznej odpowiednich dla tych jednostek, a także czujników takich jak temperatura, ciśnienie, wilgotność, wilgotność gleby i poziom w zbiorniku.