Cara Membuat Modul NRF24L01+pa+lna Anda Sendiri: 5 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:56

Modul berbasis Nrf24L01 telah sangat populer, karena mudah diimplementasikan dalam proyek komunikasi nirkabel. Modul dapat ditemukan di bawah $ 1 dengan versi cetak PCB, atau Antena monopole. Masalah dengan modul murah ini adalah modul ini memiliki banyak masalah dan mudah rusak. Terutama karena IC awalnya tidak dibuat oleh Nordicsemi, tetapi juga karena kualitas pencetakan PCB yang buruk.

Sepanjang artikel ini saya akan menunjukkan kepada Anda bagaimana membangun modul berbasis nrf24L01 Anda sendiri, dan bagaimana menambahkan PA (Power amplifier), LNA (Low noise amplifier) untuk memperluas jangkauan dan daya keluaran.

Langkah 1: Sirkuit Aplikasi Khas

Berikut adalah rangkaian tipikal untuk modul berbasis nrf24L01; yang ini biasanya digunakan dalam modul komersial berdasarkan chip ini. Rangkaian berisi beberapa kapasitor decoupling yang terhubung antara VDD dan ground. Osilator kristal 16 MHZ digunakan dan harus memenuhi spesifikasi yang terdapat dalam lembar data. ANT1 dan ANT2 memberikan output RF ke antena, menurut datasheet, beban 15ohm + j88ohm direkomendasikan untuk daya keluaran maksimum 0dbm, impedansi beban 50ohm dapat diperoleh dengan memasang jaringan yang cocok, ANT1 dan ANT2 memiliki jalur DC ke VDD_PA (lebih lanjut tentang ini nanti). Akhirnya konektor SMA menghubungkan sirkuit ke antena dipol.

Langkah 2: Menambahkan Modul Ujung Depan untuk Meningkatkan Daya dan Jangkauan

Rangkaian yang dibahas di atas memiliki 4 level daya keluaran: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Kontrol level daya secara langsung menjangkau, tentu saja ada karakteristik lain yang terkait dengan antena (impedansi, Tingkat daya, jenis …) dan dengan lingkungan propagasi, tetapi mari kita fokus pada modul itu sendiri.

Untuk memperpanjang daya keluaran, modul ujung depan dapat digunakan. Saya menemukan RFX2401C dari Skyworks Solutions ini sempurna; ini adalah modul front-end ZigBee/ISM 2.4GHZ, dengan port input dan output 50ohm, penguatan sinyal kecil 25db dan daya output jenuh 22dBm (Semua karakteristik ini terkait dengan mode Transmit). Skyworks juga menawarkan papan evaluasi yang membantu membuat prototipe dengan mudah dengan IC mereka.

Modul ini memiliki logika kontrol yang relatif sederhana (Lihat tabel logika). Untuk mengaktifkan penerimaan (mode RX), TXEN harus ditarik LOW dan RXEN ditarik HIGH dan untuk mengaktifkan transmisi (mode TX) TXEN ditarik HIGH keadaan RXEN tidak penting. Menurut datasheet nrf24L01, pin CE harus ditarik TINGGI setiap kali transceiver harus masuk ke mode RX. Menggunakan osiloskop saya telah mengukur status pin VDD_PA, ternyata HIGH setiap kali Transceiver dalam mode TX dan LOW dalam mode RX. Dengan cara ini TXEN harus terhubung ke VDD_PA dan RXEN ke CE

Langkah 3: Bill of Material

Tabel ini berisi daftar komponen yang Anda butuhkan untuk membangun sirkuit ini, saya telah memesannya di:

Langkah 4: Skema

Ini adalah rangkaian khas transceiver kami dengan output RF-nya yang terhubung ke modul ujung depan; yang ini menerima perintah dari pin VDD_PA dan CE, beberapa kapasitor decoupling jika ditambahkan. Outputnya terhubung ke filter LC diskrit dengan konektor SMA di ujungnya.

Langkah 5: Kesimpulan dan Perbaikan

setelah mengekstrak file gerber saya memesan 10 pcb dan melakukan penyolderan menggunakan stensil dan stasiun reflow.

Ternyata untuk membuat rangkaian RF seperti itu perlu memperhitungkan kemungkinan interferensi elektromagnetik, terutama saat melakukan perutean PCB. Sangat disarankan menggunakan pelindung non-ventilasi dan menghubungkan yang ini ke ground, yang membantu mengurangi kopling kapasitif dan magnetik antara modul dan lingkungannya.