Строительство 500-метрового радиоканала менее чем за 40 долларов: 7 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:54

У вас есть резервуар для воды, который вы хотите измерить, плотина или ворота? Хотите обнаружить машину, едущую по подъездной дорожке, но не хотите протягивать провода через сад? В этом руководстве показано, как отправлять данные на 500 метров со 100% надежностью с использованием микросхем микроконтроллера Picaxe и радиомодулей 315 МГц или 433 МГц.

Шаг 1: Схема

Схемы передатчика и приемника довольно просты и используют микросхемы Picaxe. Эти однокристальные микроконтроллеры могут определять аналоговые напряжения, включать и выключать устройства и передавать данные. См. Инструкции https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ и https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20 / для описания того, как программировать чипы Picaxe. С помощью радиосвязи, а также интерфейса с ПК можно удаленно получать данные и передавать их в любую точку мира.

Шаг 2: передатчик и антенна

Прототип передатчика был построен на куске макетной платы. Доступно множество маломощных радиочастотных модулей 10 мВт, которые хорошо работают на расстоянии около 30 метров. Однако, как только мощность превышает половину ватта, RF имеет тенденцию возвращаться в микросхему picaxe и вызывать сбросы и другое странное поведение. Ответ заключается в том, чтобы удалить антенну модуля и убрать RF с помощью 3-х метрового или более 50-омного коаксиального кабеля и построить правильную дипольную антенну. Это также значительно увеличивает дальность действия.

Шаг 3. Создайте дипольную антенну с балуном

У антенны находится балун из коаксиального кабеля. Балун необходим, иначе экран коаксиального кабеля в конечном итоге становится антенной, а не землей, и излучает радиочастотное излучение около пикаксиального кабеля, что нарушает назначение антенны. Есть много конструкций балуна, но я выбрал этот, потому что он просто использует кусочки коаксиального кабеля. Обычные длины волн: 95,24 см для 315 МГц и 69,34 см для 433 МГц. Длина коаксиального кабеля составляет 1/4 и 3/4 длины волны соответственно. Длина дипольных проводов составляет 1/4 длины волны. Таким образом, для модулей, которые я использовал на 315 МГц, коаксиальные провода были 23,8 см и 71,4 см, а дипольные провода были 23,8 см каждый.

Экран коаксиального кабеля и жила соединяются вместе, где коаксиальный кабель разделяется на две части. На дипольной ноте также подключены экраны. Если эти соединения находятся вне погодных условий, их необходимо каким-либо образом защитить от атмосферных воздействий - например, краской или непроводящим силиконом. Антенны работают лучше всего на высоте не менее 2 метров от земли. Благодарность и благодарность I0QM за этот дизайн.

Шаг 4: модуль передатчика

Модуль передатчика доступен на ebay по цене около 14 долларов США по адресу https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN. Потребление тока составляет около 100 мА при передаче при напряжении 9 В и практически отсутствует в режиме ожидания. Антенна была удалена, чтобы построить диполь, хотя модуль мог бы быть в порядке с прикрепленной антенной, если бы он был спарен с другим микроконтроллером. Коаксиальная оплетка подключается к заземлению модуля, которое удобно расположено рядом с антенным разъемом.

Шаг 5: модуль приемника

Модуль приемника представляет собой супергетеродинный блок, доступный примерно за 5 долларов США в том же магазине ebay. Есть ряд других модулей (включая суперрегенеративные), которые не так чувствительны и не дают диапазона.

Шаг 6: Схема приемника и код Picaxe

Модуль приемника подключен к пикаксиалу, как показано на схеме. Антенна представляет собой кусок провода длиной 23,8 см, и для создания диполя и увеличения чувствительности к земле модуля припаяна другая длина провода длиной 23,8 см. Код передатчика следующий: main: serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUTW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) 'T и W = ascii & H54 и & H57 = 0100 и 0111 = равные единицы и нули 'b0 = случайное число' b1 = случайное число 'b2 = на устройство' b3 = обратное 'b4 = тип сообщения' b5 = обратное 'b6 / b7 = данные 1 и обратное 'b8, b9 = данные 2' b10, b11 = данные 3 'b12, b13 = данные 4 random w0' случайное число, используемое для идентификации сообщений при использовании нескольких повторителей b2 = 5 'на номер устройства… b3 = 255-b2 b4 = 126 'случайное число для тестирования b5 = 255-b4 b6 = 0' случайное число для тестирования b7 = 255-b6 b8 = 1 'случайное число для тестирования b9 = 255-b8 b10 = 2' случайное число для тестирования b11 = 255-b10 b12 = 3 'контрольная сумма - любое значение b13 = 255-b12 пауза 60000' передача один раз в минуту goto main и код получателя: main: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 b13 = 255-b13 'снова обратный, нужно только действительно проверить его, если b12 = b13, затем для b12 = от 0 до 55 высокий 2 пауза 100' мигает светодиод один раз второй для меня inute low 2 pause 900 next endif goto main Передатчик отправляет пакет один раз в минуту - после отладки его следует уменьшить до каждые 15 или 30 минут, чтобы избежать помех соседям. «ÂœUUUU» Â в начале пакета является двоичным для 01010101, который уравновешивает блок Rx. В протоколе используется форма манчестерского кодирования, при которой количество единиц и нулей поддерживается как можно равным, и это делается путем отправки инверсии каждого байта после отправки байта. Без этого пакеты иногда не проходят, если они отправляют много двоичных нулей. Контрольная сумма в конце должна быть действительной до обработки данных. Приемник мигает светодиодом в течение 55 секунд, когда пакет получен, и после отладки это может быть изменено на другое подтверждение.

Шаг 7: Модуль пониженной мощности и отношения с соседями

Чтобы сохранить добрососедские отношения, особенно с цифровым телевидением, отправляйте данные настолько далеко, насколько это необходимо, но не дальше. Можно спорить о законности передатчиков более высокой мощности, но лучшее решение - держать RF в своей собственности и нечасто отправлять данные короткими пакетами. Этот модуль меньшей мощности стоит вдвое дешевле и проходит около 200 метров. Преимущество более низкой мощности в том, что она может иметь антенну, установленную непосредственно на модуле, и может быть припаяна рядом с пикаксиальным кабелем, поэтому коаксиальный кабель и балун не нужны.

Испытания на дальность проводились сквозь деревья и над холмом, что объясняет, почему модуль, обозначенный как «4000 м», прошел только 500 метров. Далее будет инструкция по созданию автономных солнечных источников питания, подходящих для этих устройств, а также датчиков, таких как температура, давление, влажность, влажность почвы и уровни в резервуаре.