Kako povezati rfm69hcw RF modul s arduinom za bežičnu komunikaciju

Kada je riječ o davanju projekata bežičnim mogućnostima, hibridni odašiljač i prijemnik ASK od 433 MHz, čest je odabir među inženjerima, programerima i hobistima zbog svoje niske cijene, jednostavne knjižnice i podrške zajednice. Također smo izgradili nekoliko projekata poput RF automatizirane kućne automatizacije i bežičnog zvona na vratima koristeći ovaj RF modul od 433 MHz. Ali često ASK hibridni odašiljač i prijemnik jednostavno nisu dovoljni, malog su dometa i jednosmjerna komunikacijska priroda čini ga neprikladnim za mnoge primjene

Kako bi riješili ovaj neprestani problem, programeri iz HopeRF-a osmislili su novi RF modul nazvan RFM69HCW. U ovom uputstvu naučit ćemo o RFM69HCW RF modulu i njegovim prednostima. Prvo ćemo izraditi domaću PCB za RFM69HCW, a zatim povezati RFM69HCW s Arduinom kako bi provjerili njegov rad tako da ga možete koristiti u projektima po vašem izboru. Dakle, krenimo.

RFM69HCW RF modul

RFM69HCW je jeftin radio modul jednostavan za upotrebu koji radi u nelicenciranom opsegu ISM (industrija, znanost i medicina) sličan RF modulu nRF24L01 koji smo koristili u prethodnim projektima. Može se koristiti za komunikaciju između dva modula ili se može konfigurirati kao mreža s mrežom za komunikaciju između stotina modula što ga čini savršenim izborom za izgradnju jeftinih bežičnih mreža kratkog dometa za senzore koji se koriste u kućnoj automatizaciji i drugim projektima prikupljanja podataka.

Značajke RFM69HCW:

• +20 dBm - 100 mW Izlazna snaga
• Visoka osjetljivost: do -120 dBm pri 1,2 kbps
• Slaba struja: Rx = 16 mA, zadržavanje registra 100nA
• Programabilni napuh: -18 do +20 dBm u koracima od 1dB
• Stalne RF performanse u rasponu napona modula
• Modulacije FSK, GFSK, MSK, GMSK i OOK
• Ugrađeni sinkronizator bitova koji vrši oporavak sata
• 115 dB + dinamički raspon RSSI
• Automatski RF Sense s izuzetno brzim AFC-om
• Paketni motor s CRC-16, AES-128, 66-bajtnim FIFO ugrađenim senzorom temperature
• Proračun visoke veze
• Vrlo niska cijena

RFM69HCW

Frekvencija

RFM69HCW je osmišljen za rad u opsegu ISM (industrija, znanost i medicina), skupu nelicenciranih radio frekvencija za uređaje kratkog dometa male snage. Različite frekvencije su legalne u različitim područjima pa zato modul ima mnogo različitih verzija 315,433,868 i 915MHz. Svi glavni parametri RF komunikacije mogu se programirati i većina se može dinamički postaviti, također RFM69HCW nudi jedinstvenu prednost programibilnih uskopojasnih i širokopojasnih načina komunikacije.

Napomena: Zbog relativno male snage i kratkog dometa, implementacija ovog modula u mali projekt neće predstavljati problem, ali ako razmišljate o tome da napravite proizvod od njega, budite sigurni da koristite ispravnu frekvenciju za tvoja lokacija.

Domet

Da bismo bolje razumjeli raspon, moramo se pozabaviti prilično složenom temom koja se naziva RF Link Budget. Pa, koji je ovaj proračun za vezu i zašto je tako važan? Proračun za vezu je kao i svaki drugi proračun, nešto što imate na početku i što trošite s vremenom ako se vaš proračun potroši, ne možete potrošiti više.

Proračun veze također ima veze s vezom ili vezom između pošiljatelja i prijamnika, popunjava se snagom prijenosa pošiljatelja i osjetljivošću prijemnika, a izračunava se u decibelima ili dB i također je frekvencija- ovisna. Proračun veze oduzima se svim vrstama prepreka i buke između pošiljatelja i prijamnika poput razmaka kablova zidova drveća zgrada ako se proračun veze potroši, prijemnik stvara samo malo šuma na izlazu i nećemo dobiti korisni signal. Prema datasheet od RFM69HCW , ima veze proračun od 140 dB u odnosu na 105 dB od ASK Hybrid Transmitter ali što to znači je to bitna razlika? Srećom, nalazimoKalkulatori proračuna radijske veze na mreži, pa napravimo neke proračune kako bismo bolje razumjeli temu. Prvo, pretpostavimo da imamo liniju vidljivosti između pošiljatelja i prijemnika i da je sve savršeno jer znamo da je naš proračun za RFM69HCW 140 dB, pa provjerimo najveću teoretsku udaljenost koju možemo komunicirati, sve postavljamo na nulu i udaljenost do 500KM, Frekvencija do 433MHz i dobivamo primljenu horizontalnu snagu od 139,2 dBm

Sada sam sve namjestio na nulu, a udaljenost na 9KM Frekvencija na 433MHz i dobivamo primljenu horizontalnu snagu od 104,3 dBm

Dakle, s gornjom usporedbom, mislim da se svi možemo složiti da je RFM69 modul daleko bolji od ASK hibridnog odašiljača i prijemnog modula.

Antena

Oprez! Pričvršćivanje antene na modul je obavezno jer se bez njega modul može oštetiti vlastitom reflektiranom snagom.

Stvaranje antene nije toliko teško koliko zvuči. Najjednostavnija antena može se napraviti samo od jednolančane žice 22SWG. Valna duljina frekvencija može se izračunati pomoću formule v / f , gdje v je brzina prijenosa i f je (prosjek) transmisijska. U zraku je v jednako c , svjetlosnoj brzini, koja iznosi 299.792.458 m / s. Valna duljina za opseg 433 MHz je tako 299.792.458 / 433.000.000 = 34,54 cm. Polovica od toga je 17,27 cm, a četvrtina 8,63 cm.

Za opseg 433 MHz valna duljina iznosi 299.792.458 / 433.000.000 = 69,24 cm. Polovica od toga je 34,62 cm, a četvrtina 17,31 cm. Dakle, iz gornje formule možemo vidjeti postupak izračunavanja duljine antenske žice.

Potrebna snaga

RFM69HCW ima radni napon između 1,8 V i 3,6 V i može emitirati do 130 mA struje prilikom odašiljanja. Ispod u tablici možemo jasno vidjeti potrošnju energije modula u različitim uvjetima

Upozorenje: Ako vaš odabrani Arduino koristi 5V logičke razine za komunikaciju s priključkom periferne jedinice izravno na Arduino, oštetit će modul

Simbol	Opis	Uvjeti	Min	Tipično	Maks	Jedinica
IDDSL	Struja u načinu mirovanja		-	0,1	1	uA
IDDIDLE	Struja u stanju mirovanja	RC oscilator omogućen	-	1.2	-	uA
IDDST	Struja u stanju čekanja	Kristalni oscilator omogućen	-	1.25	1.5	uA
IDDFS	struja u Synthesizeru način rada		-	9	-	uA
IDDR	struja u načinu primanja		-	16	-	uA
IDDT	Opskrbna struja u načinu prijenosa s odgovarajućim podudaranjem, stabilna u cijelom rasponu VDD	RFOP = +20 dBm, na PA_BOOST RFOP = +17 dBm, na PA_BOOST RFOP = +13 dBm, na RFIO pinu RFOP = +10 dBm, na RFIO pinu RFOP = 0 dBm, na RFIO pinu RFOP = -1 dBm, na RFIO pinu	- - - - - -	130 95 45 33 20 16	- - - - - -	mA mA mA mA mama

U ovom uputstvu koristit ćemo dva Arduino Nano i dva pretvarača logičke razine za komunikaciju s modulom. Koristimo Arduino nano, jer ugrađeni unutarnji regulator može vrlo učinkovito upravljati vršnom strujom. Dijagram Fritzinga u odjeljku hardvera u nastavku objasnit će vam to jasnije.

NAPOMENA: Ako vaše napajanje ne može pružiti 130 mA vršne struje, vaš Arduino može se ponovno pokrenuti ili još gore, modul neće uspjeti pravilno komunicirati, u ovoj situaciji kondenzator velike vrijednosti s niskim ESR-om može poboljšati situaciju

Izvodi i opis modula RFM69

Označiti	Funkcija	Funkcija	Označiti
MRAV	Izlaz / ulaz RF signala.	Snaga uzemljenja	GND
GND	Uzemljenje antene (isto kao i napajanje)	Digitalni I / O, softver konfiguriran	DIO5
DIO3	Digitalni I / O, softver konfiguriran	Resetirajte ulaz okidača	RST
DIO4	Digitalni I / O, softver konfiguriran	Ulaz za odabir SPI čipa	NSS
3,3 V	Opskrba od 3,3 V (najmanje 130 mA)	SPI ulaz sata	SCK
DIO0	Digitalni I / O, softver konfiguriran	SPI Unos podataka	MOSI
DIO1	Digitalni I / O, softver konfiguriran	SPI Izlaz podataka	MISO
DIO2	Digitalni I / O, softver konfiguriran	Snaga uzemljenja	GND

Priprema Prilagođenog razvojnog odbora

Kada sam kupio modul, nije se isporučio s pregradnom pločom kompatibilnom sa pločama pa smo ga odlučili napraviti sam. Ako biste možda trebali učiniti isto, samo slijedite korake. Također, imajte na umu da nije obavezno slijediti ove korake, jednostavno možete lemiti žice na RF modul i spajati ih na ploču za ploču i to će i dalje raditi. Slijedim ovaj postupak samo da bih dobio stabilnu i robusnu postavku.

Korak 1: Pripremite sheme za modul RFM69HCW

Korak 3: Pripremite PCB, slijedim ovaj vodič za izradu PCB-a iz kućne radinosti. Otisak sam otisnuo na bakrenoj ploči i bacio u otopinu za bakropis

Korak 4: Slijedite postupak za ploče i zalemite svoj modul na trag. Nakon lemljenja oba moja modula izgledaju ovako u nastavku

Pinout od RFM69HCW RF modula daje se u nastavku slici

Potrebni materijali

Evo popisa stvari koje će vam trebati za komunikaciju s modulom

• Dva RFM69HCW modula (s odgovarajućim frekvencijama):
  • 434 MHz (WRL-12823)
• Dva Arduina (koristim Arduino NANO)
• Dva pretvarača razine logike
• Dvije prelomne ploče (koristim razrađenu ploču po mjeri)
• Tipkalo
• Četiri LED-a
• Jedan otpornik 4.7K, četiri otpora od 220 Ohma
• Žice kratkospojnika
• Emajlirana bakrena žica (22AWG) za izradu antene.
• I na kraju lemljenje (ako to već niste učinili)

Povezivanje hardvera

U ovom uputstvu koristimo Arduino nano koji koristi logiku od 5 volti, ali modul RFM69HCW koristi logičke razine od 3,3 volta, kao što jasno možete vidjeti u gornjoj tablici, tako da je za ispravnu komunikaciju između dva uređaja potreban pretvarač logičke razine, u dijagramu fritzinga u nastavku pokazali smo vam kako spojiti Arduino nano na modul RFM69.

Čvor pošiljatelja dijagrama fritzinga

Čvor pošiljatelja tablice povezivanja

Arduino pin	RFM69HCW Pribadača	I / O igle
D2	DIO0	-
D3	-	TAC_PREKID
D4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_RED
D9	-	LED_PLAVA
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Čvor prijemnika dijagrama fritzinga

Čvor prijamnika tablice povezivanja

Arduino pin	RFM69HCW Pribadača	I / O igle
D2	DIO0	-
D9	-	LED
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Pokretanje Primjer skice

U ovom ćemo uputstvu postaviti dva čvora Arduino RFM69 i navesti ih da međusobno komuniciraju. U odjeljku u nastavku ćemo znati kako pokrenuti i pokrenuti modul uz pomoć biblioteke RFM69 koju je napisao Felix Rusu iz LowPowerLaba.

Uvoz knjižnice

Nadam se da ste već radili malo Arduino programiranja i znate kako instalirati knjižnicu. Ako ne, provjerite odjeljak Uvoz.zip biblioteke na ovoj poveznici

Priključivanje čvorova

Priključite USB čvora pošiljatelja na svoje računalo, novi broj COM ulaza trebao bi se dodati na popis "Alati / priključak" Arduino IDE-a, zabilježiti, a sada priključite čvor prijemnika, drugi COM priključak trebao bi se pojaviti u Alati / Popis luka, također ga zapišite, uz pomoć broja priključka prenijet ćemo skicu pošiljatelju i čvoru primatelja.

Otvaranje dvije Arduino sesije

Otvorite dvije Arduino IDE sesije dvostrukim klikom na ikonu Arduino IDE nakon učitavanja prve sesije, obavezno je otvoriti dvije Arduino sesije jer na taj način možete otvoriti dva prozora Arduino serijskog monitora i istovremeno nadzirati izlaz dva čvora

Otvaranje Primjernog koda

Sada, kada je sve postavljeno, moramo otvoriti primjer koda u obje Arduino sesije da bismo to učinili, goto

Datoteka> Primjeri> RFM6_LowPowerLab> Primjeri> TxRxBlinky

i kliknite je da biste je otvorili

Izmjena primjera koda

1. Pri vrhu koda potražite #define NETWORKID i promijenite vrijednost na 0. Pomoću ovog ID-a svi vaši čvorovi mogu međusobno komunicirati.
2. Potražite #define FREQUENCY da to promijeni tako da odgovara frekvenciji ploče (moja je 433_MHz).
3. Potražite #define ENCRYPTKEY, ovo je vaš 16-bitni ključ za šifriranje.
4. Potražite #define IS_RFM69HW_HCW i komentirajte ga ako koristite RFM69_HCW modul
5. I na kraju, potražite #define NODEID koji bi prema zadanim postavkama trebao biti postavljen kao RECEIVER

Sada prenesite kôd na čvor prijemnika koji ste prethodno postavili.

Vrijeme je za izmjenu skice za čvor pošiljatelja

Sada ga u makronaredbi #define NODEID promijenite u SENDER i prenesite kôd u svoj čvor pošiljatelja.

To je to, ako ste sve učinili ispravno, imate dva cjelovita radna modela spremna za testiranje.

Rad na primjeru skice

Nakon uspješnog prijenosa Skice primijetit ćete kako se crvena LED lampica koja je spojena s klinom D4 Arduina postavlja, sada pritisnite gumb u čvoru pošiljatelja i primijetit ćete da se crvena LED lampica isključuje i zelena LED dioda koja je spojen na pin D5 Arduina svijetli kao što je prikazano na donjoj slici

Također možete promatrati pritisnutu tipku! tekst u prozoru serijskog monitora kako je prikazano dolje

Sada promatrajte plavu LED koja je spojena na pin D9 čvora pošiljatelja, trepnut će dva puta, a u prozoru serijskog monitora čvora primanja primijetit ćete sljedeću poruku, kao i plavu LED koja je spojena na D9 pin u zasvijetlit će čvor prijemnika. Ako vidite gornju poruku u prozoru Serial Monitor na čvoru prijemnika, a također ako LED svijetli Čestitamo! Uspješno ste komunicirali RFM69 modul s Arduino IDE-om. Kompletan rad ovog vodiča također se može naći u videozapisu dnom ove stranice.

Sve u svemu, ovi se moduli pokazuju izvrsnim za izgradnju vremenskih stanica, garažnih vrata, bežičnog regulatora pumpe s indikatorom, dronova, robota, vaše mačke… nebo je granica! Nadam se da ste razumjeli tutorial i uživali u izgradnji nečeg korisnog. Ako imate pitanja, ostavite ih u odjeljku za komentare ili koristite forume za druge tehničke upite.