Hvordan bygge din egen NRF24L01+pa+lna -modul: 5 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:23

Nrf24L01 -basert modul har vært veldig populær, fordi den er enkel å implementere i trådløse kommunikasjonsprosjekter. Modulen kan bli funnet under 1 $ med en PCB -trykt versjon eller monopolantenn. Problemet med disse billige modulene er at de har mange problemer og blir lett defekte. Hovedsakelig fordi IC ikke opprinnelig er laget av Nordicsemi, men også på grunn av den dårlige utskriftskvaliteten til kretskortene.

Gjennom denne artikkelen vil jeg vise deg hvordan du bygger din egen nrf24L01 -baserte modul, og hvordan du legger til PA (effektforsterker), LNA (lavt støyforsterker) for å utvide rekkevidde og utgangseffekt.

Trinn 1: Typisk applikasjonskrets

Her er den typiske kretsen for en nrf24L01 -basert modul; denne brukes ofte i kommersielle moduler basert på denne brikken. Kretsen inneholder noen frakoblingskondensatorer koblet mellom VDD og jord. 16 MHZ krystalloscillator brukes og må oppfylle spesifikasjonene i databladet. ANT1 og ANT2 gir RF -utgang til antennen, i henhold til datablad anbefales en 15ohm+j88ohm belastning for en maksimal utgangseffekt på 0dbm, en 50ohm lastimpedans kan oppnås ved å montere et matchende nettverk, ANT1 og ANT2 har en DC -bane til VDD_PA (mer om dette senere). Til slutt kobler en SMA -kontakt kretsen til en dipolantenne.

Trinn 2: Legge til en grensesnittmodul for å øke effekten og rekkevidden

Kretsen som er diskutert ovenfor har 4 utgangseffekter: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Effektnivåkontroller strekker seg direkte. Selvfølgelig er det andre egenskaper knyttet til antennen (impedans, strømhastighet, type …) og forplantningsmiljøet, men la oss fokusere på selve modulen.

For å forlenge utgangseffekten kan en frontendmodul brukes. Jeg fant denne RFX2401C fra Skyworks Solutions helt perfekt; det er en 2,4 GHz ZigBee/ISM frontmodul, med 50ohm inngangs- og utgangsporter, 25 db liten signalforsterkning og 22 dBm mettet utgangseffekt (Alle disse egenskapene er relatert til overføringsmodus). Skyworks tilbyr også et evalueringstavle som hjelper til med å prototype enkelt med deres IC.

Denne modulen har en relativt enkel styringslogikk (se logikk tabell). For å aktivere mottak (RX -modus), bør TXEN trekkes LOW og RXEN trekkes HIGH og for å aktivere overføring (TX -modus) TXEN trukket HIGH er tilstanden til RXEN ikke viktig. I henhold til datablad nrf24L01 må CE -pinnen trekkes HØY når transceiveren må gå inn i RX -modus. Ved hjelp av et oscilloskop har jeg målt tilstanden til VDD_PA -pinnen, det viser seg at den er HØY når transceiveren er i TX -modus og LOW i RX -modus. På denne måten bør TXEN kobles til VDD_PA og RXEN til CE

Trinn 3: Materialregning

Denne tabellen inneholder listen over komponenter du trenger for å bygge denne kretsen, jeg har bestilt dem på:

Trinn 4: Skjemaer

Dette er den typiske kretsen til vår mottaker med sin RF -utgang koblet til frontmodulen; denne mottar kommandoer fra VDD_PA og CE -pinner, noen avkoblingskondensatorer ble lagt til. Utgangen er koblet til et diskret LC -filter med en SMA -kontakt i enden.

Trinn 5: Konklusjon og forbedringer

etter å ha hentet ut gerber -filer bestilte jeg 10 pcb og loddet med en sjablong og reflo -stasjon.

Det viser seg at det å ta en slik RF -krets krever at man tar hensyn til mulig elektromagnetisk interferens, spesielt når man utfører PCB -ruting. Det anbefales sterkt et ikke-ventilert skjerm og koble dette til jord, noe som bidrar til å redusere kapasitiv og magnetisk kobling mellom modulen og omgivelsene.