Signal Code Communicators (RFM69): 7 trinn (med bilder)

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:25

Disse "2-bits" (digitale) radiokommunikatorene gir et middel til å signalisere hverandre (om hvor de er, hvis de er ferdige …) når de handler i motsatte ender av en stor boksbutikk; selv om mobiltelefoner ikke har service eller batteriladning.

RFM69 915MHz radiomoduler brukes. De er svært effektive radioer med lav effekt, som bruker digital pakkekommunikasjon. De kan kommunisere over 100 meter ved hjelp av lav effekt, på bare 10s milliampere, og så mye som 1/2 kilometer eller til og med 1/2 mil ved bruk av omtrent 120 ma.

RFM69 radiomodulene er mye mer effektive og effektive over større avstander enn enten en NRF24L01 eller en RFM12.

For enda større pålitelige, fjerntilkoblede forbindelser kan dette prosjektet like godt gjøres til brukte LoRa -radiomoduler. Det er noen få LoRa -enheter (som en RFM95) der ute som har lignende størrelse og grensesnitt. Men de kostet mye mer, noe som for meg var uberettiget.

Enhetene støtter et sett med digitale, 10-20 (sted?) Stil spørsmål og svar koder (se wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); samt valgfri Morse -kode. Enhetene støtter ikke stemmekommunikasjon (analog).

De kan også brukes som personsøkere med 3 nivåer av oppmerksomhetsforespørsler, når noen rekonvaleserer eller jobber under huset.

Utover det kan de være veldig morsomme, spesielt for barn eller studenter.

Trinn 1: Samle komponenter

Siden radiomodulen ikke kan håndtere en 5v forsyning eller signalspenning, må du bruke 3.3v MCUer. Vær også oppmerksom på at jeg bruker 'H' høyeffektsversjonen av radiomodulene.

Denne listen er for å bygge 2 enheter.

• Antall. 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• Antall. 2 RFM-69HCW 915MHz moduler
• Antall. 2 Etui (skulle være et batterirom)
• Antall. 2 Li-ion 3,7v 200+mah batterier https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ Maksimal størrelse som kan brukes 9x24x36mm)
• Antall. 4 rødgrønne 5 mm vanlige katode tofargede lysdioder https://www.ebay.com/itm//112318970450 (ledninger og nedbruddsspenning er viktig)
• Antall. 4 6x6x7.5mm knappebrytere
• Antall. 2 Piezo aktiv summer
• Antall. 2 hver motstandere … 270 Olm, 1.5kOlm, ~ 5k
• Antall. 2 0,1 uf monolitisk hette

Valgfri

• Antall. 2 3 mm hvite (eller blå) lysdioder
• Antall. 2 3,5 mm Phono -kontakter
• Antall. 2 220uf strømfilterkondensator
• kjærlighet på pinne

Andre forsyninger du kan trenge

30ga wire solid https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga tråd solid eller 24ga strandet, for grunn og +V

22ga tråd solid, for antenne

Diverse: loddetilbehør, tape, varmt lim, prototypeverktøy.

USB til TTL -omformer

Alternativ maskinvare:

En stereokontakt for å koble til et ørepropp, for ikke å gå glipp av innkommende kommunikasjon. Også en bærbar høyttalerforsterker kan kobles til den.

Den lille (3 mm) hvite LED -en er valgfri. Jeg la den til for å fungere som en PÅ -indikator. Det var enkelt å legge til ettersom jeg koblet det over Btn1, som får en viss strøm fra en intern resister (~ 37k). Med så liten drivkraft må denne LED -lampen være høyeffektiv. En grønn eller kanskje en blå LED kan brukes, men ikke gul eller rød ettersom spenningsfallet er for lavt og får det til å se ut som om knappen er trykket. Jeg ville ikke brukt grønt ettersom den fargen ellers brukes til signalering.

Phono -kontakten kan også utelates. Denne enheten lager ikke mye støy, men hvis du er bekymret for å tiltrekke seg oppmerksomhet fra andre, gir den muligheten til å bruke en øretelefon. Alternativt er et stykke tape over hullet for lyd effektiv.

For å gjøre alle målingene enkle og nøyaktige, liker jeg denne rimelige tykkelsen.

Trinn 2: Bygg MCU-radio delsystem

Koble korte ledninger til MCU -pinner: 10, 11, 12, 13; en middels lengde til pin2.

Legg lange (4-5 tommer) til I/O-pinnene på MCU-en som skal brukes (pinner: 3-9). Jeg brukte 30 AWG -måler og forskjellige farger for perifere typer. Denne tråden med liten diameter er i stand til å håndtere signalene som er mindre enn 100 milliampere, men den er ganske liten og smidig nok (og anbefales på det sterkeste) for å lette tett montering.

Koble også til en begrunnelse og en Vcc -ledninger (jeg brukte 26ga, de er de blå på bildene). Disse ledningene bærer mer strøm, så bruk en stor måler for å redusere spenningsfall (og potensiell støysignalstråling).

Koble MCU-en med RFM-69-kortet. Alle bortsett fra de lange ledningene går til det.

Brett radiokortet ned over MCU -kortet. Det skal ikke være shorts mellom brettene. Hvis det ser ut til å være et reelt potensial for kort bruk, må du bruke et mellomliggende stykke tape eller et plastark.

Legg antennekabelen (22-24ga. 80 mm) på radiokortet, som vist på bildet.

Trinn 3: Utviklingstesting

For implementering av disse enhetene kan du hoppe over denne delen. For de som er interessert gir dette litt mer informasjon om hvordan jeg kom dit.

En ¼ bølgelengde for 915MHz er 82 mm. Sparkfun.com -opplæringen foreslår at du bruker 78 mm. Jeg forstår at antenneteknologi sier at når antennen er innenfor en ½ bølgelengde av jord, vil antennen din virke som om den er ~ 5% lengre enn den er. Når det gjelder 915Mhz som ville være mindre enn en fot, og normalt bruker du denne enheten mye høyere fra bakken enn det, avviser jeg denne 78 mm lengden. Det er imidlertid andre faktorer som kan forårsake lignende effekter som synes det er lurt å bruke mindre enn nøyaktig ¼ bølgelengde. Jeg har inngått kompromisser og har kuttet antenneledningene mine til 80 mm totalt (inkludert delen som går gjennom PCB). Med riktig testutstyr kan du bedre optimalisere antennelengden for enheten din, men jeg forventer bare mindre forbedringer.

Etter justeringer fikk jeg ca 250m maks rekkevidde med noen hindringer. Utover si 150m ble antennens orientering og posisjon mer og mer viktig.

Da jeg brukte en antennekonfigurasjon av full dipoltype (et vertikalt 80 mm aktivt element overfor et nedadgående 80 mm jordtrådelement) for en enhet jeg fikk, med prøving og feilposisjonering, opptil 400 meter med flere trær og et hus i mellom, og solid 2-veis kommando på ½ avstanden uavhengig av de eksterne enhetens posisjon eller retning.

Trinn 4: Forbered prosjektboks

Byggingen av dette prosjektet ved hjelp av en liten eske er ganske utfordrende. Jeg har erfaring med å bygge mange mange tilpassede elektroniske gizmo for hjem-, industri- og romfartsprosjekter. Nybegynnere kan heller bruke en større containerkasse, noe som gjør konstruksjonen mye enklere. Tross alt er det glede vi leter etter, ikke frustrasjon. BTW, du kan merke små forskjeller på bildene av enhetene jeg bygde.

Rengjør mye av innsiden av esken. Bruk en meisel eller X-acto kniv til å skjære av to ribber til høyre og en til venstre. (se bildet på innsiden av en eske før og etter)

Varm opp enden av en X-acto eller en kniv (i ~ 15 sekunder med en lighter) og kutt av den ene store stolpen, inne i etuiet, og senk de to andre til omtrent 1/8 tommer. Når jeg monterte bryteren smeltet jeg de to stolpene nok til å holde bryteren på plass.

Jeg brukte maskeringstape på esken for å markere hullplasser. Se bildene ovenfor.

For å beholde boringen av hullene på merket, merket jeg først flekkene med en dartspiss, deretter boret jeg alle steder med en 1/16 bit, så borte jeg til slutt hvert hull til ønsket størrelse.

Bor hullene for knappene, lyden og lysdiodene i saken. De to hullene til de viktigste lysdiodene, på toppen, er 13/64”(5 mm) og er 10 mm fra kanten. Hullene for lyden (pipelyd) og valgfri “På” -lysdiode er 1/8”(3 mm). De er 10 mm fra toppen. Den lille LED -en er 7 mm fra siden. Lydhullet er sentrert side til side. Hullene på knappene, på siden, er 9/16”(3,5 mm). Den ene knappen er 10 mm fra toppen, den andre 20 mm. Jeg skråstilte innsiden av knapphullene, for hånd, med en 1/4”bor, for å sikre at knappene ikke ville sette seg fast når de ble trykket ned.

Hvis du bruker en phono-kontakt for eksterne hodetelefoner eller høyttalere, må du åpne det eksisterende hullet på bunnen til 15/64”. Materialet her er ganske tykt, og bare å prøve å bore det ut ville resultere i et hull for nær kanten. Så, bor først et 1/16 hull, med midten omtrent en 16 tommer fra kanten av det eksisterende hullet. Forstør deretter hullet med en 7/16”bit. Med et skarpt lite blad (~ Xacto) skjærer du bort materialet slik at de to tilgrensende hullene er omtrent ett. Bruk en Dremel spiral rasp eller en rottehalefil slik at hullene danner et godt rundt hull, som et bor enkelt kan sentrere i. Hullet bør nesten være 15/64 på dette punktet. (Det er et bilde av hullet på dette tidspunktet) Bor det nå ut med en 15/64”bit. Det ville ikke være "fryktelig" hvis du bruker en ¼ bit.

Trinn 5: Feste eksterne I/O -komponenter

Sørg for at du ved lodding innenfor rammen av saken ikke utilsiktet lar noen deler av strykejernet berøre og dermed smelte en del av esken, spesielt langs ytterkanten.

Knappene

Fest knappene med en liten mengde lim mens du plasserer dem. Varmt lim er OK, tynt lim (som superlim) kan trenge inn i knappen og gjøre det ubrukelig. Legg merke til at jeg hadde fjernet det ene benet til hver av knappene (redundante, jeg koblet ikke til); bøyde dem så de ikke stakk for mye ut; og koblet den to nedre pinnen mellom knappene. Knappene er plassert slik at de internt tilkoblede benene står horisontalt overfor hverandre.

Bøy ledningene til 3 mm "på/av" LED slik at den kan kobles over Btn1, og katoden går til bakken. Dette er kanskje det vanskeligste forsamlingsproblemet.

Merk siden av lysdiodene ved siden av den røde anoden. Klipp de to anodene (utsiden) fører til omtrent ¼ tommer. orienter dem med den merkede (røde) ledningen opp. La senterledningen stå lenge. De blir senere bøyd for å koble til baksiden av knappene. Se bilder.

Fest motstanderne.

Ikke bare bruk verdi -motstanderne som jeg gjorde for lysdiodene. Jeg kjøpte lysdiodene mine for mer enn et år siden, ikke akkurat de som er nevnt ovenfor. Siden LED -effektiviteten varierer sterkt, kan du teste motstandsverdier for bruk med dine hånd -LEDer. Velg motstandere for lysstyrken du vil ha med en drivspenning på 3 til 3,3 volt (3,2v foretrukket). For en testforsyningsspenning kan du bruke to 1,5V batterier i serie, eller en høy digital utgang fra en 3,3v drevet Arduino -brikke. Kontroller at du får en god ekte gul når du kjører både de røde og grønne elementene. Trim og lodd motstanderne til lysdiodene som ligner på bildene.

På en enhet brukte jeg en Popsicle -pinne som avstandsstykke rundt de to viktigste lysdiodene, slik at de ikke stakk ut så mye. Dette er strengt tatt en personlig preferanse. Dette har en negativ bivirkning av å redusere den effektive lysstyrken / visningsvinkelen til disse lysdiodene.

Legg litt lim langs ytterkanten av summeren og stikk det mellom hoved -LED -ene (+ til høyre). Juster posisjonen slik at den stemmer overens med hullet i saken før den festes på plass.

På/av -bryteren holdes på plass ved å smelte ned monteringshullstolpene. Jeg brukte den oppvarmede spissen til en liten skrutrekker til dette.

Phono jack -mutteren festes ikke, så bruk varmt lim i motsatt ende for å sikre den.

Koble bakken langs knapper og lysdioder.

Forbered en pluss og minus bly (~ 24ga. Solid) ved å hamre de trimmede endene slik at de er dobbelt så brede som de er tykke. De ender bør deretter gå inn i batterikontakten enkelt, men tettsittende. Selvfølgelig, hvis du har eller kan finne en tilkoblingskabel som er beregnet på å passe til batteriet, så bruk det for all del.

Koble til av/på -bryteren, phono -kontakten, summer og strømledninger. Se tidligere koblingsskjema.

Jeg har en liten kondensator på tvers av phono -tilkoblingene. Dette kan utelates ettersom det har en tettsittende passform. Formålet er å forhindre lavt brum i utgangen.

Etter at knappene (så vel som av/på -bryteren og phono -kontakten) er fullstendig kablet og loddet, limer du dem på plass slik at de ikke rykker selv etter omfattende bruk.

Trinn 6: Slutt komplett montering

Det er på tide å koble MCU-radio-undersystemet inn i saken med I/O-enhetene.

Koble til delsystemet MCU-Radio.

Trim ledningene etter behov, og la akkurat nok spill være i dem slik at delsystemet kan være ute av veien nok til å lodde de andre endene av ledningene.

Sørg for å koble ledningene til hoved -LED -en til de riktige rød/grønn og spesielt få venstre/høyre forholdet riktig. Lysdiodene er omvendt fra venstre til høyre mens du ser inne i saken om hvordan du holder og bruker kommunikatoren. (med mindre du har tenkt å bruke enhetene med motsatt side mot deg, slik en venstrehendt person kan ha lyst til å gjøre).

Flytt MCU-Radio-undersystemet på plass og trykk det ned, brett ledninger etter behov, inn i esken; sjekker for å se at det ikke lages shorts. Legg et stykke elektrisk tape under det om nødvendig.

Du kan omprogrammere denne enheten mens den er montert som vist i neste avsnitt, med en midlertidig festet FDDI via kort kabel. Sørg for at Vcc -nivået fra USB -nedlastingskabelen er 3,3v, ikke 5v!

Fest batteriet, skyv baksiden av og test det, forutsatt at du allerede har lastet ned programvare til det. Vær forsiktig så du ikke lar batteriet trykke på tilbakestillingsknappen på MCU -kortet.

BTW, et 300mah batteri skal vare i omtrent 12 timer, før det må lades opp.

Trinn 7: Programvare og enhetsfunksjoner og drift

Den andre store delen av dette prosjektet, som driften avhenger av, er programvareprogrammeringen. Men jeg har klart alt, så du trenger ikke.

Du kan enkelt finne instruksjoner for nedlasting av en skisse til en Pro mini Arduino andre steder. Still inn Arduino IDE for riktig enhet og driftsfrekvens, ellers får du dårlig lyd og kanskje feil oppførsel. Sørg for å bruke en USB-TTL-omformer med 3,3v (ikke 5v) Enheten bør slås av selv. Du kan se at jeg satte en rettvinklet overskrift på enden av nedlastingskabelen og deretter satte den inn i de tilhørende hullene på MCU -kortet og lot enheten henge fra den, og opprettholde en god nok, men midlertidig, tilkobling.

Du må også installere biblioteket for RMF69; se "Installere RFM69 -biblioteket" godt ned på denne siden.

Rediger på riktig måte (se kodesegmentet nedenfor), kompiler og last ned den vedlagte Two_bit_Comm -skissen.

// !!!! Adresser for denne noden. VEND IDENE FOR DEN ANDRE NODEN !!!!

#define MYNODEID 1 // Min node -ID (0 til 255) #define TONODEID 2 // Destinasjonsnode -ID (0 til 254, 255 = kringkasting)

Programvaren drar fordel av 'H' høyeffektsversjonen av radiomodulene, ved først å bruke middels kraft, og deretter kan den ikke få en bekreftelse tilbake den prøver med maksimal effekt. Jeg vet ikke, men jeg ville forvente at denne operasjonen ikke ville gi noe problem hvis man skulle bruke den ikke -kraftige versjonen av radioer.

Operasjonell dokumentasjon

Initialisering, ved oppstart:

Når en enhet starter på nytt, initialiserer den all maskinvare og programvare og sender modus- og alternativinnstillingene til den andre enheten, og holder dem synkronisert. Det er et enkelt kort pip, og hvis denne første kommunikasjonen lykkes, er det et nytt pip og et grønt lys tennes. Hvis kommunikasjonen mislykkes på dette tidspunktet, er det ingen andre pip og et rødt lys tennes. Hvis kommunikasjonen mislykkes, er det sannsynlig at den andre enheten er utenfor rekkevidde, slått av eller tom for batteri. Flere forsøk og en økning til maksimal overføringseffekt er forsøkt før feil godtas.

Modus 1-10-20 Type Komm

• Hallo
• Trenger assistanse
• HJELP!
• Ferdig? Klar til å gå ?
• Hvor er du ?
• Ring meg.
• Vennligst gjenta

Passende svarskonvensjoner er også definert. Inkludert "Area type" og "Section type" svar på "Hvor er du?" forespørsler.

Det bør bemerkes at du må være tålmodig når enheten viser et svar, ettersom knappetrykk i løpet av denne tiden blir ignorert.

Modus 2 - tillater en form for Morse Code Communication

Både enkelttast og to-tasters stil støttes.

Det vedlagte dokumentet "Two_bit_Comm_user_Manual" dekker alle detaljer om funksjonell drift som støttes av programvaren.