DIY dipolli antenna modifikatsiyali NRF24L01 kengaytirilgan radiosi: 5 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Vaziyat shundan iborat ediki, men faqat standart nRF24L01+ modullari yordamida taxminan 50 fut masofadagi 2 yoki 3 devor orqali uzatishga va qabul qilishga muvaffaq bo'ldim. Bu maqsadli foydalanishim uchun etarli emas edi.

Men ilgari tavsiya etilgan kondansatkichlarni qo'shishga harakat qilgandim, lekin men uchun va mening apparatlarim yaxshilanmadi. Shuning uchun, iltimos, ularni fotosuratlarga e'tibor bermang.

Masofadagi sensorlar uchun men nRF24L01+PA+LNA kabi qurilmaning asosiy qismini SMA o'rnatish va tashqi antennaga ega bo'lishni xohlamadim. Shunday qilib, men ushbu o'zgartirilgan modulni yaratdim.

O'zgartirilgan RF24 moduli bilan men taxminan 100 fut masofadagi to'rtta devor orqali o'tishim mumkin edi.

Bu modul, shuningdek, nRF24 standart moduliga qaraganda, masofani ikki barobarga yaqinlashtirishi kerak; RF samolyotlari, to'rt misli, avtomobillar va qayiqlar kabi (100 metr). Men aniq ko'rish chizig'ini aniqlaganim yo'q. Mening sinovlarimda oshxona anjomlari, shkaflar va shkaflar bor edi.

Bu erda dipolli antenna haqida batafsil ma'lumot bor:

Men ba'zi antenna dizaynini o'rganganman, lekin juda ko'p sonli antenna konstruktsiyalari (xususan, yuqori chastotali ixcham antennalar uchun) haqida juda ko'p konstruktiv ma'lumotlar va nazariyalar mavjud, shuning uchun o'rmonda ozgina adashganimni his qilish oson. Shunday qilib, tajriba asosiy rolni o'ynaydi.

Endi bularning barchasini boshdan kechirganimdan so'ng, men sizga dizayndagi modifikatsiyani amalga oshirishni beraman.

1 -qadam: Sizga kerak bo'lgan narsalar

O'zingizning takomillashtirilgan (Dipole) antennali NRF24L01+ ishlab chiqarish uchun sizga kerak bo'ladi:

• NRF24L01+ moduli https://www.ebay.com/itm/191351948163 yoki www.ebay.com/itm/371215258056
• Lehimlash temir va unga tegishli narsalar.
• To'liq pichoq (yoki himoya qoplamalarini tozalash uchun boshqa vositalar)
• 24ga. Qattiq sim (ixtiyoriy ravishda 30 g gacha)

2 -qadam: Radio modulini o'zgartirish

Men dipolli antennaning asosiy dizaynidan boshladim va ularni eksperimental tarzda sozladim.

To'lqin uzunligi elementini talab qiladigan ba'zi dizaynlar, sig'im, impedans, indüktans va rezonanslar tufayli nozik sozlashlarni talab qiladi. Menda 2,4 gigagertsli faol zanjirda bu xususiyatlarni o'lchash vositasi yo'q, shuning uchun men empirik testlar orqali kerakli ko'rinishni berdim.

Rasmda mening test birligimdan bir nechtasi. Antennalarni lehimlab, lehimsiz, egilgan va qayta egilgan bo'lsam, ba'zi izlar olib tashlandi. Bundan ikkita yaxshi narsa chiqdi. 1) Men bir oyog'imni erga mahkamlash uchun yuqori tomondan pastki tomonga o'taman, bu mexanik va ishlash jihatidan yaxshiroq bo'lib chiqdi. 2) Men zo'riqishni engillashtirish uchun simni super yopishtiruvchi yoki issiq elim bilan biriktirganim ma'qul, deb o'ylardim (men sinov paytida tasodifan antennani bukib turardim.) Birinchidan, bu ularni lehimlash uchun ushlab turishi mumkin.

O'zgartirish kiritish uchun qadamlar:

1. Yuqoridagi birinchi rasmda ko'rinib turganidek, tenglikni antennasi tagiga yaqin bo'lgan izlarni 1-2 mm kengligida ikkita kesib oling. Bu mavjud antennani kontaktlarning zanglashiga olib chiqadi.
2. Boshqa tomondan, aniq pichoq yordamida, yuqoridagi ikkinchi rasmda ko'rsatilgandek, er tekisligining chetidan himoya qoplamasini qirib tashlang.
3. 24 ga ikkita kesing. Taxminan simlar. 50 mm
4. Har bir simning bir uchidan bir necha millimetr izolyatsiyani olib tashlang.
5. Yalang'och qismini erga ulanadigan simga to'g'ri burchak ostida eging.
6. Yalang'och uchini lehimlashga tayyor bo'lishi uchun har bir simni pastga yopishtiring (tavsiya qiling: kechki ovqat yopishtiruvchi yoki issiq elim); biri kesilgan izlar ostida, ikkinchisi - orqa tekislikdagi tekislik chetida. Ikkala sim parallel va 6 mm masofada yotishi kerak.
7. Yelim o'rnatilgandan so'ng, lehimlanadigan joyga lehim oqimi pastasini qo'ying va keyin ularni lehimlang. Men oqimni ishlatishni maslahat beraman, shunda sizning lehimingiz tez o'tadi va siz taxtani qizdirmaysiz.
8. Tarmoqli chiziqlar bir -biridan uzoqda, er tekisligi tugaydigan joydan ~ 6 mm balandlikda, to'g'ri burchakli burilishlar yasang. Yuqoridagi oxirgi ikkita rasmga qarang. Agar siz simlaringizni yopishtirmagan bo'lsangiz, lehim nuqtalariga ortiqcha yuklamaslik uchun juda ehtiyot bo'ling.
9. Plitaning chetidan o'tadigan har bir segmentni 90 gradus burilishidan 30 mm gacha o'lchab, ularni kesib oling. Men aniq o'lchash va kesish mumkin emasligini aniqladim, shuning uchun qayerda kesish kerakligini aniq tolali uchli marker bilan o'lchadim.
10. Ohm o'lchagich yordamida eski antenna PCB izlari yaqinidagi sim #1 -qadamda kesilgan kesmalarning hech birida uzluksizligiga ishonch hosil qiling.

3 -qadam: Tayyor mahsulot

Sizning NRF24L01+ moduli endi siz qaysi loyihada ishlatsangiz, shunchalik yuqori bo'ladi. Siz yuqori diapazonli yoki pastroq radio quvvat sozlamalari bilan yuqori ishonchlilikdan bahramand bo'lishingiz mumkin. Buni faqat bitta radioni (transmitter yoki qabul qilgich) o'zgartirganda ham topish kerak; va har ikki uchida o'zgartirilgan birlikdan foydalanganda ikki barobar ko'proq foyda oling. Antennalarni bir -biriga parallel yo'naltirishni unutmang. Men loyihani amalga oshirmoqdaman, bu o'zgartirilgan radiolardan (vertikal ravishda er oyoqlari pastga qaragan) foydalanadigan masofadan o'lchash datchiklari, ular NRF24L01+PA+LNA va tashqi antenna yordamida markaziy tayanch stantsiya bilan suhbatlashadi.

Loyihangizda uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalar xuddi gorizontal yoki vertikal yo'nalishda bo'lishi va bir -biriga parallel bo'lishi kerak. Bunga qo'shimcha ravishda, agar ular yo'nalish afzalligi borligini bilsangiz, bu bepul yo'nalishda bo'lishi mumkin (bu bu erda umuman ko'rsatilmagan). Agar sizning antennalaringiz jismonan bir -biridan farq qilmasa, xuddi tashqi antennani bir chetidan ishlatmasangiz, antennalar bir xil va yo'nalishi bir xil bo'lsa yaxshi bo'ladi. Bu maksimal ishonchlilik va diapazonga erishish uchun va antennalar statsionar o'rnatilganligi sababli.

Oxir -oqibat, yaxshilanish miqdorini aniqlash qiyin. lekin mening arizamda men uni o'zgartirilmagan versiyalarga nisbatan 50 dan 100% gacha qo'ydim. Menimcha, bu hech bo'lmaganda 2,5 db tashqi antennaga ega bo'lgan birlik kabi yaxshi; lekin NRF24L01+PA+LNA birligi kabi samarali emas.

Bu yo'riqnomaning asosiy maqsadi shunchaki o'zgartirilgan NRF24L01+ ni yuqori dipolli antenna bilan qanday ishlab chiqish kerakligini o'rgatishdir, shunda u yanada yaxshi uzatadi, qabul qiladi va loyihalarda yaxshiroq foydalanadi.

Bu, ehtimol, ko'pchilikni qiziqtirishi mumkin. "Men bu birliklardan foydalanish imkoniyatini kengaytirish uchun nima qilaman?"

Shunday qilib, bu vaqtda… bor; va o'zingizning moslashtirilgan radiolar yordamida loyihalaringizdagi muvaffaqiyatlaringiz haqida menga xabar bering.

Agar siz o'zgartirilgan radio (lar) ni oldindan sinovdan o'tkazmoqchi bo'lsangiz, men sinov uchun yaratgan dasturiy ta'minotni keyingi bosqichga qo'shganman.

4 -qadam: Men ushbu dizaynni qanday optimallashtirdim

Endi qiziquvchilar uchun men qanday qilib sinovdan o'tganim va qanday yaxshilanishlar haqida malumot berishni davom ettiraman. Iltimos, shuni esda tutingki, testni qanday amalga oshirish kerakligi bu ko'rsatmaga qaratilmagan.

NRF24L01+ modullari bilan bir qatorda har qanday Arduino yoki shunga o'xshash taxtalardan foydalanish mumkin. 01+ versiyalari yozilganidek, sinov dasturiy ta'minoti bilan kerak, chunki u 250KHz uzatish tezligidan foydalanadi. Faqat 1,9-3,6v kuchlanishli radiolarni quvvatlantirishga ishonch hosil qiling.

Ishonchliligini sinab ko'rish uchun men masofadan boshqarish pulti sifatida mini-Arduino va o'zgartirilmagan NRF24L01+ dan foydalandim. Bu ma'lumot paketini oladi va uni tasdiq sifatida qaytaradi. Bular 3,3V regulyatsiya qilingan.

Menda bu yig'ilish kichik qutiga yopishtirilgan edi, men uni har xil sinov joylarida osongina va qayta -qayta joylashtirardim.

Men asosiy qabul qiluvchi sifatida NRF24L01+ o'zgartirilgan Nano3.0 MCUdan foydalanardim. Bu nuqta statsionar edi va test natijalarini berdi (16x02 LCD displey yoki ketma -ket monitor orqali). Dastlab men antennani takomillashtirish yaxshi uzatish va qabul qilish qobiliyatiga olib kelishini aniqladim. Bundan tashqari, men xuddi shu sinov natijalarini har ikki uchida ham ishlatilgan o'zgartirilgan radio bilan olardim. E'tibor bering, testda har ikki tomon ham uzatadi, ham qabul qiladi, chunki uzatilgandan so'ng uni muvaffaqiyatli muloqot deb hisoblash uchun uni qabul qilish kerak bo'ladi.

E'tibor bering, test natijalariga ta'sir qiladigan ko'p narsalar mavjud:

• Tegish, yoki deyarli shunday, RF24 moduli yoki unga simlar.
• Inson tanasi uzatish liniyasi bilan bir qatorda.
• Yuqoridagi ikkalasi ham ijobiy ta'sir ko'rsatadi.
• Besleme kuchlanishining xususiyatlari
• Eng muhimi, uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalarning yo'nalishi.
• Mintaqadagi boshqa WiFi trafigi. Bu "ob -havo yaxshi" va "bo'ronli sharoitlar" kabi farq qilishi mumkin. Shunday qilib, men asosan qulay sharoitda sinab ko'rishga harakat qildim. Men sinovdan o'tgan birlik uchun eng yaxshi natijalarni olish uchun testni takrorlayman va keyin boshqa test birliklarida olingan natijalar bilan solishtiraman.

Tashqi ko'rinishga ega bo'lganlarga qaraganda, yopiq xonalarda ishonchli test natijalarini olish qiyinroq. Men birliklardan birining pozitsiyasini bir necha dyuymga siljitish orqali natijalarda keskin farqlarga erishishim mumkin edi. Bu zichlik va to'siqlardan va aks etuvchi signal yo'llaridan iborat. Yana bir omil antenna signalining kuchliligi bo'lishi mumkin, lekin men bu bir -biridan bir necha dyuymli harakatda keskin farqlarga olib kelishi mumkinligiga shubha qilaman.

Men kerakli ishlash statistikasini taqdim etish uchun dasturiy ta'minot ishlab chiqdim.

Bundan tashqari, men imkon qadar sinov shartlarini o'rnatdim. Belgilangan joyga yopishtirish kabi, har bir batareya quvvati uchun bir xil yo'nalishda joylashtirilgan antennalar (Tx va Rx). Quyidagi test natijalari bir nechta joylardan bir nechta testlarning umumiy o'rtacha ko'rsatkichidir. Ishlatilgan sinov sharoitida o'zgartirilmagan radio orqali muvaffaqiyatli xabarlar ololmadi.

Men 24ga bilan eng yaxshi natijalarga erishdim. 30 kg dan ortiq. sim Natijalar biroz yaxshiroq edi; 10 foiz deylik. To'g'ri, men faqat ikkita simli misolni sinab ko'rdim va umumiy antenna topologiyasida 1 mm farq bo'lishi mumkin (segmentlar orasidagi farqlar yig'indisi). Bundan tashqari, men 30ga yordamida birinchi iteratsiyani o'zgartirdim.; 1 mm ga bir nechta sozlash. Keyin simlarning uzunligi 24ga bilan takrorlandi. 24 ga ga teng uzunlikdagi boshqa taqqoslanadigan tajribalarsiz. Tel.

[1 -jadval natijalariga qarang, yuqoridagi rasmda]

Men bo'linmalarimni kichkina korpusga joylashtirishni xohlaganim uchun, antenna uzatish simlari bir -biridan 10 mm va 10 mm uzunlikdan faqat 6 mm va 6 mm gacha o'zgarib, keyin bu konfiguratsiya uchun antennaning optimal sozlanishi sinovdan o'tkazildi. Mana, mening turli testlarim natijalarining qisqacha qisqacha mazmuni:

[2 -jadval natijalarini yuqoridagi rasmda ko'ring]

NRF24 radiosi uchun antenna modifikatsiyasining eng yaxshi ishlashi uchun qo'shimcha sinovlar, aniqroq bo'linma uzunliklarini (simning o'lchami va, ehtimol, biriktiruvchi yoki yo'nalish nuqtalari) ishlab chiqishi va tasdiqlashi mumkin edi.

Agar tekshirish mumkin bo'lsa, bizga xabar bering. Ko'pchiligimiz ushbu radiolardan maksimal darajada foydalanishni xohlaymiz (katta antennani qo'shmasdan).

Loyihangizda uzatuvchi va qabul qiluvchi antennalar xuddi gorizontal yoki vertikal yo'nalishda bo'lishi va bir -biriga parallel bo'lishi kerak. Bunga qo'shimcha ravishda, agar ular yo'nalish afzalligi borligini bilsangiz, bu bepul yo'nalishda bo'lishi mumkin (bu bu erda umuman ko'rsatilmagan). Agar sizning antennalaringiz jismonan bir -biridan farq qilmasa, masalan, siz tashqi antennani bir chetidan ishlatmagansiz, antennalar bir xil va yo'nalishi bir xil bo'lsa yaxshi bo'ladi. Bu maksimal ishonchlilik va diapazonga erishish uchun va antennalar statsionar o'rnatilganligi sababli.

5 -qadam: Men sinovda ishlatgan uskuna va dasturiy ta'minot

Arduino bilan mos keladigan ikkita MCU -ni sinab ko'rish uchun ishlatgan uskuna

2 NRF24L01+

Ba'zida men a16x02 LCD displeyidan foydalanardim (real vaqtda ko'rish uchun qulay. Seriyali konsoldan test natijalarini olish uchun ham foydalanish mumkin) tugmachasi (yangi testlar to'plamini ishga tushirish uchun, aks holda siz o'tishingiz kerak bo'ladi). qayta ishga tushirish)

Men tavsiya qiladigan va ishlatadigan uskuna havolalari:

MCU-lar: eBay yoki Pro-Mini-da Nano V3.0 Atmega328P:

NRF24L01+ modullari https://ebay.com/itm/191351948163 va

16x02 LCD IC2 displey moduli

Zip -kodli fayllarni bu erdan yuklab oling: