Komunikator Kode Sinyal (RFM69): 7 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:58

Komunikator radio “2-bit” (digital) ini menyediakan sarana untuk memberi sinyal satu sama lain (ke mana mereka berada; jika mereka selesai …) saat berbelanja di ujung yang berlawanan dari toko kotak besar; bahkan di mana ponsel tidak memiliki layanan atau pengisian daya baterai seluler.

Modul radio RFM69 915MHz digunakan. Mereka sangat efisien, daya rendah, radio menggunakan komunikasi paket digital. Mereka dapat berkomunikasi lebih dari 100 meter menggunakan daya rendah, hanya pada 10-an miliampere, dan sejauh 1/2 kilometer atau bahkan 1/2 mil menggunakan sekitar 120 ma.

Modul radio RFM69 jauh lebih efisien dan efektif pada jarak yang lebih jauh daripada NRF24L01 atau RFM12.

Untuk koneksi jarak jauh yang lebih andal, proyek ini juga dapat dibuat untuk menggunakan modul radio LoRa. Ada beberapa perangkat LoRa (seperti RFM95) di luar sana yang memiliki ukuran dan antarmuka yang sama. Tetapi harganya jauh lebih mahal, yang bagi saya tidak beralasan.

Unit mendukung satu set, digital, gaya 10-20 (lokasi?) kode pertanyaan dan jawaban (lihat wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); serta kode Morse opsional. Unit tidak mendukung komunikasi suara (analog).

Mereka juga dapat digunakan sebagai pager dengan 3 tingkat permintaan perhatian, ketika seseorang sedang memulihkan diri atau bekerja di bawah rumah.

Di luar itu mereka bisa sangat menyenangkan, terutama untuk anak-anak atau siswa.

Langkah 1: Kumpulkan Komponen

Karena modul radio tidak dapat menangani suplai atau tegangan sinyal 5v, Anda harus menggunakan MCU 3.3v. Perhatikan juga bahwa saya menggunakan modul radio versi daya tinggi 'H'.

Daftar ini adalah untuk membangun 2 unit.

• jumlah 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• jumlah 2 modul RFM-69HCW 915MHz
• jumlah 2 Kasing (akan menjadi kompartemen baterai)
• jumlah 2 baterai Li-ion 3.7v 200+mah https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~Ukuran maksimum yang dapat digunakan 9x24x36mm)
• jumlah 4 Merah-Hijau 5mm Common Cathode Bi-Color LEDs https://www.ebay.com/itm//112318970450 (pengkabelan & tegangan tembus penting)
• jumlah 4 sakelar tombol 6x6x7.5mm
• jumlah 2 Piezo buzzer aktif
• jumlah 2 masing-masing penolak … 270 Olm, 1.5kOlm, ~5k
• jumlah 2 topi monolitik 0,1 uf

Opsional

• jumlah 2 3mm Putih (atau Biru) LED
• jumlah 2 jack Phono 3.5mm
• jumlah 2 kapasitor filter daya 220uf
• tongkat es loli

Perlengkapan lain yang mungkin Anda perlukan

30ga kawat padat https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga kawat padat atau 24ga terdampar, untuk alasan dan +V

22ga kawat padat, untuk antena

Lain-lain: perlengkapan penyolderan, selotip, lem panas, alat prototipe.

Konverter USB ke TTL

Perangkat keras opsi:

Sebuah jack stereo untuk menghubungkan bagian telinga, untuk memastikan tidak melewatkan komunikasi yang masuk. Juga ampli speaker portabel dapat dihubungkan ke sana.

LED putih kecil (3 mm) adalah opsional. Saya menambahkannya untuk berfungsi sebagai indikator AKTIF. Itu mudah untuk ditambahkan saat saya menghubungkannya ke Btn1 yang diberi arus penggerak dari resistor internal (~ 37k). Dengan penggerak kecil seperti itu, LED ini pasti sangat efisien. LED hijau atau mungkin biru dapat digunakan tetapi tidak kuning atau merah karena penurunan tegangannya terlalu rendah dan akan membuatnya tampak seperti tombol yang ditekan. Saya tidak akan menggunakan warna hijau karena warna itu digunakan untuk memberi sinyal informasi.

Jack phono juga dapat dihilangkan. Perangkat ini tidak mengeluarkan banyak suara, tetapi jika Anda khawatir akan menarik perhatian orang lain, perangkat ini menyediakan opsi untuk menggunakan telepon telinga. Sebagai alternatif, sepotong selotip di atas lubang untuk audio efektif.

Untuk membuat semua pengukuran menjadi mudah dan akurat, saya sangat menyukai caliper yang murah ini.

Langkah 2: Bangun Subsistem radio MCU

Hubungkan kabel pendek ke pin MCU: 10, 11, 12, 13; kabel panjang sedang ke pin2.

Tambahkan panjang (4-5 inci) ke pin I/O, dari MCU, yang akan digunakan (pin: 3-9). Saya menggunakan pengukur 30 AWG dan warna berbeda untuk tipe periferal. Kawat berdiameter kecil ini mampu menangani sinyal yang kurang dari 100 miliampere, namun cukup kecil dan cukup lentur (& sangat disarankan) untuk memudahkan perakitan yang ketat.

Juga sambungkan kabel ground dan Vcc (saya menggunakan 26ga, mereka adalah yang biru di foto). Kawat ini membawa lebih banyak arus jadi gunakan pengukur besar untuk mengurangi penurunan tegangan (dan potensi radiasi sinyal kebisingan).

Hubungkan MCU dengan papan RFM-69. Semua kecuali kabel panjang pergi ke sana.

Lipat papan radio ke bawah di atas papan MCU. Seharusnya tidak ada celana pendek di antara papan. Jika tampaknya ada potensi nyata dari short, gunakan selotip atau lembaran plastik.

Tambahkan kabel antena (22-24ga. 80mm) ke papan radio, seperti yang terlihat di foto.

Langkah 3: Pengujian Pengembangan

Untuk implementasi unit-unit ini, Anda dapat melewati bagian ini. Bagi mereka yang tertarik ini memberikan sedikit informasi lebih lanjut tentang bagaimana saya sampai di sana.

Panjang gelombang untuk 915MHz adalah 82mm. Tutorial Sparkfun.com menyarankan menggunakan 78mm. Saya mengerti bahwa teknologi antena mengatakan ketika antena berada dalam panjang gelombang tanah, antena Anda akan bertindak seperti ~ 5% lebih panjang dari itu. Adapun 915Mhz yang akan kurang dari satu kaki dan biasanya Anda mengoperasikan unit ini jauh lebih tinggi dari tanah, saya mengabaikan panjang 78mm ini. Namun ada faktor lain yang dapat menyebabkan efek serupa yang dianggap bijaksana untuk menggunakan panjang gelombang yang lebih kecil dari tepat. Saya telah berkompromi dan telah memotong kabel antena saya menjadi total 80mm (termasuk bagian yang melewati PCB). Dengan peralatan uji yang tepat, Anda dapat lebih mengoptimalkan panjang antena untuk unit Anda, tetapi saya hanya mengharapkan perbaikan kecil.

Setelah penyesuaian, saya mendapatkan jangkauan maksimum sekitar 250m dengan beberapa rintangan. Lebih dari 150m, orientasi dan posisi antena menjadi semakin penting.

Ketika saya menggunakan konfigurasi antena tipe dipol penuh (elemen aktif vertikal 80mm berlawanan dengan elemen kabel ground 80mm yang mengarah ke bawah) untuk satu unit yang saya dapatkan, dengan posisi coba-coba, hingga 400 meter dengan beberapa pohon dan rumah di antaranya, dan komunikasi 2 arah yang solid pada jarak tersebut terlepas dari posisi atau orientasi unit jarak jauh.

Langkah 4: Siapkan Kotak Proyek

Pembangunan proyek ini menggunakan kotak kecil cukup menantang. Saya memiliki pengalaman membangun banyak alat elektronik khusus untuk proyek rumah, industri, dan kedirgantaraan. Pemula mungkin lebih suka menggunakan kotak kontainer yang lebih besar, membuat konstruksi lebih mudah. Bagaimanapun, itu adalah kesenangan yang kita cari, bukan frustrasi. BTW, Anda mungkin melihat perbedaan kecil pada foto unit yang saya buat.

Bersihkan sebagian besar bagian dalam kotak. Gunakan pahat atau pisau X-acto untuk memotong dua rusuk di sebelah kanan dan satu di sebelah kiri. (lihat foto bagian dalam kotak sebelum dan sesudah)

Panaskan ujung pisau X-acto atau pisau pengupas (selama ~15 detik menggunakan korek api) dan potong satu tiang besar, di dalam kotak, dan turunkan dua lainnya menjadi sekitar 1/8 inci. Setelah saya memasang sakelar, saya melelehkan kedua tiang itu cukup untuk menahan sakelar di tempatnya.

Saya menggunakan selotip pada kotak untuk menandai lokasi lubang. Lihat foto di atas.

Untuk menjaga pengeboran lubang pada tanda, pertama-tama saya menandai titik-titik dengan titik panah, kemudian mengebor semua lokasi dengan bit 1/16, lalu akhirnya mengebor setiap lubang dengan ukuran yang diinginkan.

Bor lubang untuk tombol, audio, dan LED di kasing. Dua lubang untuk LED utama, di atas, berukuran 13/64” (5mm) dan 10mm dari tepi. Lubang untuk audio (buzzer bip) dan led "On" opsional berukuran 1/8" (3mm). Mereka 10mm dari atas. Led kecil adalah 7mm dari samping. Lubang audio berada di tengah sisi ke sisi. Lubang untuk tombol, di samping, berukuran 9/16” (3,5mm). Satu tombol adalah 10mm dari atas, yang lain 20mm. Saya memiringkan bagian dalam lubang kancing, dengan tangan, dengan mata bor 1/4”, untuk membantu memastikan kancing tidak macet saat ditekan.

Jika Anda menggunakan jack phono untuk headphone atau speaker eksternal, Anda perlu membuka lubang yang sudah ada sebelumnya di bagian bawah hingga 15/64”. Bahan di sini agak tebal dan hanya mencoba mengebornya akan menghasilkan lubang yang terlalu dekat dengan tepi. Jadi, pertama bor lubang 1/16, dengan pusatnya sekitar satu 16 inci dari tepi lubang yang ada. Kemudian perbesar lubang itu dengan bit 7/16”. Dengan pisau kecil yang tajam (~Xacto) potong bahan sehingga dua lubang yang berdekatan kira-kira satu. Gunakan serak spiral Dremel atau kikir ekor tikus sehingga lubang membentuk lubang bundar yang baik, sehingga mata bor akan dengan mudah masuk ke tengah. Lubang seharusnya hampir 15/64 pada titik ini. (Ada foto lubang pada titik ini) Sekarang bor dengan mata bor 15/64”. Tidak akan 'Mengerikan' jika Anda menggunakan bit.

Langkah 5: Memasang Komponen I/O Periferal

Pastikan saat menyolder di dalam batas casing bahwa Anda tidak secara tidak sengaja membiarkan bagian mana pun dari setrika menyentuh dan dengan demikian melelehkan sebagian kotak, terutama di sepanjang tepi luarnya.

Tombol-tombolnya

Lekatkan kancing dengan sedikit lem sambil memposisikannya. Lem panas boleh saja, lem tipis (seperti lem super) bisa masuk ke kancing sehingga tidak bisa dioperasikan. Perhatikan bahwa saya telah melepas satu kaki ke masing-masing tombol (yang berlebihan, saya tidak terhubung); tekuk mereka agar tidak terlalu menonjol; dan menghubungkan dua pin bawah di antara tombol. Tombol-tombolnya terletak sedemikian rupa sehingga kaki-kaki yang terhubung secara internal saling berhadapan secara horizontal.

Tekuk ujung LED “on/off” 3mm sehingga dapat dihubungkan melintasi Btn1, katodanya menuju ke sisi ground. Ini mungkin masalah perakitan yang paling sulit.

Tandai sisi LED di sebelah anoda merah. Potong kedua anoda (luar) mengarah sekitar inci. arahkan mereka dengan tanda (merah) mengarah ke atas. Biarkan ujung tengah panjang, Mereka kemudian ditekuk untuk terhubung ke sisi dasar tombol. Lihat foto.

Pasang resistor.

Jangan hanya menggunakan resistor nilai yang saya lakukan untuk LED. Saya membeli LED saya lebih dari setahun yang lalu, tidak persis seperti yang tercantum di atas. Karena efisiensi LED sangat bervariasi, uji nilai resistor untuk digunakan dengan LED di tangan Anda. Pilih resistor untuk kecerahan yang Anda inginkan dengan tegangan drive 3 hingga 3,3 volt (lebih disukai 3.2v). Untuk tegangan suplai uji, Anda dapat menggunakan dua baterai 1,5v secara seri, atau output digital tinggi dari chip Arduino bertenaga 3,3v. Verifikasi bahwa Anda mendapatkan Kuning sejati yang baik saat mengemudikan elemen merah dan hijau. Pangkas dan solder resistor ke LED seperti yang terlihat di foto.

Pada satu unit, saya menggunakan stik es krim sebagai pengatur jarak di sekitar kedua LED utama agar tidak terlalu menonjol. Ini benar-benar preferensi pribadi. Ini memang memiliki efek samping negatif dari pengurangan kecerahan / sudut pandang efektif dari LED ini.

Letakkan lem di sepanjang tepi luar buzzer dan tempelkan di antara LED utama (+ ke kanan). Sesuaikan posisinya sehingga sejajar dengan lubang pada casing sebelum dipasang pada tempatnya.

Sakelar on/off ditahan di tempatnya dengan melelehkan tiang lubang pemasangan. Saya menggunakan ujung yang dipanaskan ke obeng kecil untuk ini.

Mur jack phono tidak menempel, jadi gunakan lem panas, di ujung yang berlawanan untuk mengamankannya.

Hubungkan ground di sepanjang tombol dan LED.

Siapkan timah plus dan minus (~24ga. Padat) dengan memalu ujung yang dipangkas sehingga menjadi dua kali lebih lebar dari tebalnya. Ujung-ujungnya kemudian harus masuk ke konektor baterai dengan mudah tetapi pas. Tentu saja jika Anda memiliki atau dapat menemukan kabel interkoneksi yang dimaksudkan untuk dipasangkan dengan baterai Anda, maka gunakanlah itu.

Pasang sakelar hidup/mati, jack phono, buzzer, dan kabel daya. Lihat diagram pengkabelan sebelumnya.

Saya memiliki kapasitor kecil di seluruh koneksi phono. Ini dapat ditinggalkan karena sangat ketat. Tujuannya adalah untuk mencegah dengungan rendah pada output.

Setelah tombol (serta sakelar hidup/mati dan jack phono) sepenuhnya terhubung dan disolder, rekatkan dengan lem panas di tempatnya sehingga tidak akan bergeming bahkan setelah digunakan secara ekstensif.

Langkah 6: Perakitan Lengkap Akhir

Saatnya menyambungkan subsistem radio MCU ke kasing dengan perangkat I/O.

Hubungkan subsistem MCU-Radio.

Pangkas kabel sesuai kebutuhan, biarkan cukup bermain di dalamnya sehingga rakitan subsistem dapat cukup menyingkir untuk memungkinkan menyolder ujung kabel yang lain.

Pastikan untuk menghubungkan kabel ke LED utama ke yang benar merah/hijau dan terutama hubungan kiri/kanan yang benar. LED terbalik dari kiri ke kanan saat Anda melihat ke dalam casing tentang cara Anda memegang dan menggunakan komunikator. (kecuali jika Anda bermaksud menggunakan unit dengan sisi berlawanan menghadap Anda, seperti yang mungkin dilakukan oleh orang kidal).

Pindahkan subsistem MCU-Radio di tempatnya dan Tekan ke bawah, lipat kabel sesuai kebutuhan, ke dalam casing; memeriksa untuk melihat bahwa tidak ada celana pendek yang dibuat. Letakkan selotip listrik di bawahnya jika perlu.

Anda dapat memprogram ulang unit ini saat dirakit seperti yang terlihat di bagian berikutnya, dengan FDDI yang terpasang sementara melalui kabel pendek. Pastikan level Vcc dari kabel unduhan USB adalah 3.3v, Bukan 5v!

Pasang baterai, geser bagian belakang dan uji, mengingat Anda telah mengunduh perangkat lunak ke dalamnya. Hati-hati jangan sampai baterai menekan tombol reset pada papan MCU.

BTW, baterai 300mah harus bertahan selama sekitar 12 jam operasi, sebelum perlu diisi ulang.

Langkah 7: Fitur dan Operasi Perangkat Lunak dan Perangkat

Bagian utama lain dari proyek ini, yang bergantung pada operasinya, adalah pemrograman perangkat lunak. Tapi saya telah menyelesaikan semuanya, jadi Anda tidak perlu melakukannya.

Anda dapat dengan mudah menemukan instruksi untuk mengunduh sketsa ke Arduino Pro mini di tempat lain. Atur Arduino IDE Anda untuk perangkat dan frekuensi operasi yang benar, jika tidak, Anda akan mendapatkan audio yang buruk dan mungkin perilaku yang salah. Pastikan untuk menggunakan konverter USB-TTL dengan 3.3v (bukan 5v) Unit itu sendiri harus dimatikan. Anda dapat melihat bahwa saya meletakkan header sudut kanan di ujung kabel unduhan dan kemudian memasukkannya ke dalam lubang terkait pada papan MCU dan membiarkan unit menggantung darinya, mempertahankan koneksi yang cukup baik, namun sementara.

Anda juga perlu menginstal perpustakaan untuk RMF69; lihat "Menginstal Perpustakaan RFM69" di bagian bawah halaman ini.

Edit dengan tepat (lihat segmen kode di bawah), kompilasi dan unduh sketsa Two_bit_Comm terlampir.

// !!!! Alamat untuk simpul ini. MEMBALIKKAN ID UNTUK NODE KEDUA !!!!

#define MYNODEID 1 // ID node saya (0 hingga 255) #define TONODEID 2 // ID node tujuan (0 hingga 254, 255 = broadcast)

Perangkat lunak ini memanfaatkan versi daya tinggi 'H' dari modul radio, dengan awalnya menggunakan daya sedang, dan kemudian tidak mendapatkan pengakuan kembali, ia mencoba dengan daya maksimum. Saya tidak tahu tetapi saya berharap operasi ini tidak menimbulkan masalah jika seseorang menggunakan radio versi non daya tinggi.

Dokumentasi Operasional

Inisialisasi, saat Penyalaan:

Ketika sebuah unit dimulai ulang, ia menginisialisasi semua perangkat keras dan perangkat lunaknya dan mengirimkan pengaturan Mode dan Opsi ke unit lain, menjaganya tetap sinkron. Ada satu bunyi bip pendek dan kemudian jika komunikasi awal ini berhasil, akan ada bunyi bip lagi dan lampu hijau menyala. Jika pada titik ini komunikasi gagal, tidak ada bunyi bip kedua dan lampu Merah menyala. Jika komunikasi gagal, kemungkinan unit lain berada di luar jangkauan, mati atau kehabisan baterai. Beberapa percobaan ulang dan peningkatan daya transmisi maksimum dicoba sebelum kegagalan diterima.

Mode 1 – 10-20 Ketik Kom

• Halo
• Butuh Bantuan
• TOLONG!
• Selesai ? Siap untuk berangkat ?
• Kamu ada di mana ?
• Panggil aku.
• Tolong ulangi

Konvensi respons yang sesuai juga ditentukan. Menyertakan tanggapan "Jenis area" dan "Jenis bagian" pada "Di mana Anda?" permintaan.

Perlu diperhatikan bahwa Anda perlu bersabar saat unit menampilkan respons, karena penekanan tombol selama waktu tersebut akan diabaikan.

Mode 2 – memungkinkan bentuk Komunikasi Kode Morse

Gaya kunci tunggal dan dua tombol didukung.

Dokumen terlampir "Two_bit_Comm_user_Manual" mencakup rincian lengkap dari operasi fungsional yang didukung oleh perangkat lunak.