أجهزة توصيل رمز الإشارة (RFM69): 7 خطوات (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:41

توفر أجهزة الاتصال اللاسلكي "2 بت" (الرقمية) هذه وسيلة للإشارة إلى بعضها البعض (فيما يتعلق بمكان وجودهم ؛ إذا تم القيام بذلك …) عند التسوق في طرفي نقيض من متجر كبير ؛ حتى في حالة عدم وجود خدمة أو شحن للبطارية الخلوية في الهواتف المحمولة.

يتم استخدام وحدات الراديو RFM69 915MHz. إنها أجهزة راديو فعالة للغاية ومنخفضة الطاقة تستخدم اتصالات الحزمة الرقمية. يمكنهم الاتصال بأكثر من 100 متر باستخدام طاقة منخفضة ، في 10 ثوانٍ فقط من المللي أمبير ، وما يصل إلى 1/2 كيلومتر أو حتى 1/2 ميل باستخدام حوالي 120 مللي أمبير.

تعد وحدات الراديو RFM69 أكثر كفاءة وفعالية على مسافات أكبر ثم إما NRF24L01 أو RFM12.

لمزيد من الوصلات البعيدة الموثوق بها ، يمكن إجراء هذا المشروع لاستخدام وحدات راديو LoRa أيضًا. هناك عدد قليل من أجهزة LoRa (مثل RFM95) التي لها نفس الحجم والواجهة. لكنها تكلف أكثر من ذلك بكثير ، وهو أمر غير مبرر بالنسبة لي.

تدعم الوحدات مجموعة من رموز الأسئلة والأجوبة الرقمية 10-20 (الموقع؟) (راجع wiki / Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code) ؛ وكذلك كود مورس اختياري. لا تدعم الوحدات أي اتصال صوتي (تناظري).

يمكن استخدامها أيضًا كجهاز استدعاء مع 3 مستويات من طلبات الاهتمام ، عندما يكون شخص ما في حالة نقاهة أو يعمل تحت المنزل.

علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون ممتعة للغاية ، خاصة للأطفال أو الطلاب.

الخطوة 1: اجمع المكونات

نظرًا لأن وحدة الراديو لا يمكنها التعامل مع مصدر 5 فولت أو جهد إشارة ، فيجب عليك استخدام 3.3 فولت MCU. لاحظ أيضًا أنني أستخدم إصدار "H" عالي الطاقة لوحدات الراديو.

هذه القائمة لبناء وحدتين.

• الكمية. 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• الكمية. 2 وحدة RFM-69HCW 915MHz
• الكمية. 2 علبة (من المفترض أن تكون حجرة بطارية)
• الكمية. بطاريتان Li-ion 3.7 فولت 200 + مللي أمبير https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm ، ~ أقصى حجم يمكن استخدامه 9x24x36mm)
• الكمية. 4 مصابيح LED ثنائية اللون للكاثود المشترك باللون الأحمر والأخضر مقاس 5 مم https://www.ebay.com/itm//112318970450 (جهد الأسلاك والانهيار مهم)
• الكمية. 4 مفاتيح زر 6x6x7.5mm
• الكمية. 2 الجرس بيزو النشط
• الكمية. 2 لكل من المقاومين … 270 أولم ، 1.5 كيلو أولم ، ~ 5 كيلو
• الكمية. 2 0.1 فائق التوهج غطاء متآلف

اختياري

• الكمية. 2 مصابيح LED بيضاء (أو زرقاء) مقاس 3 مم
• الكمية. 2 مقابس فونو 3.5 ملم
• الكمية. 2 مكثف مرشح الطاقة 220 فائق التوهج
• عصا المصاصة

اللوازم الأخرى التي قد تحتاجها

30ga سلك صلب https://www.ebay.com/itm/142255037176 ،

26ga سلك صلب أو 24ga تقطعت بهم السبل ، للأسباب و + V.

22ga سلك صلب ، للهوائي

متفرقات: لوازم اللحام ، الشريط ، الغراء الساخن ، أدوات النماذج الأولية.

محول USB إلى TTL

أجهزة الخيار:

مقبس استريو لتوصيل قطعة أذن ، للتأكد من عدم تفويت الاتصالات الواردة. كما يمكن توصيل مكبر صوت محمول به.

مصباح LED الأبيض الصغير (3 مم) اختياري. لقد أضفته ليكون بمثابة مؤشر ON. كان من السهل إضافته لأنني قمت بتوصيله عبر Btn1 والذي يتم إعطاؤه بعض تيار محرك الأقراص من مقاوم داخلي (~ 37 كيلو). مع هذا المحرك الصغير ، يجب أن يكون هذا LED عالي الكفاءة. يمكن استخدام مؤشر LED أخضر أو أزرق ولكن ليس أصفر أو أحمر لأن انخفاض الجهد الكهربائي منخفض جدًا ويجعله يبدو كما لو كان الزر مضغوطًا. لن أستخدم اللون الأخضر لأن هذا اللون يستخدم بخلاف ذلك للإشارة إلى المعلومات.

يمكن أيضًا حذف مقبس الهاتف. لا يصدر هذا الجهاز الكثير من الضوضاء ، ولكن إذا كنت مهتمًا بجذب انتباه الآخرين ، فإنه يوفر خيار استخدام هاتف الأذن. بالتناوب ، قطعة من الشريط اللاصق فوق الفتحة للصوت فعالة.

لجعل جميع القياسات سهلة ودقيقة ، أنا حقًا أحب هذا الفرجار غير المكلف.

الخطوة 2: بناء نظام فرعي لراديو MCU

قم بتوصيل الأسلاك القصيرة بدبابيس MCU: 10 ، 11 ، 12 ، 13 ؛ سلك متوسط الطول إلى pin2.

أضف طويلًا (4-5 بوصات) إلى دبابيس الإدخال / الإخراج ، الخاصة بوحدة التحكم المركزية (MCU) ، لاستخدامها (الأطراف: 3-9). لقد استخدمت مقياس 30 AWG وألوانًا مختلفة للأنواع الطرفية. هذا السلك ذو القطر الصغير قادر على التعامل مع الإشارات التي تقل عن 100 مللي أمبير ، ومع ذلك فهو صغير جدًا ومرن بدرجة كافية (ويوصى به بشدة) لتسهيل التجميع المحكم.

قم أيضًا بتوصيل أسس وأسلاك Vcc (لقد استخدمت 26ga ، فهي زرقاء في الصور). يحمل هذا السلك مزيدًا من التيار ، لذا استخدم مقياسًا كبيرًا لتقليل انخفاض الجهد (وإشعاع إشارة الضوضاء المحتملة).

قم بتوصيل MCU بلوحة RFM-69. كل ما عدا الأسلاك الطويلة تذهب إليه.

قم بطي لوحة الراديو لأسفل فوق لوحة MCU. يجب ألا يكون هناك قصور بين المجالس. إذا بدا أن هناك إمكانية حقيقية لاستخدام قصير ، استخدم قطعة من الشريط اللاصق أو ورقة بلاستيكية.

أضف سلك الهوائي (22-24ga. 80 مم) على لوحة الراديو ، كما هو موضح في الصورة.

الخطوة الثالثة: اختبار التطوير

لتنفيذك لهذه الوحدات يمكنك تخطي هذا القسم. بالنسبة لأولئك المهتمين ، يقدم هذا مزيدًا من المعلومات حول كيفية وصولي إلى هناك.

طول الموجة ¼ لـ 915 ميجا هرتز هو 82 ملم. يقترح البرنامج التعليمي Sparkfun.com استخدام 78 مم. أفهم أن تقنية الهوائي تقول عندما يكون الهوائي ضمن طول موجة من الأرض ، سيعمل الهوائي كما لو كان أطول بنسبة 5٪ تقريبًا مما هو عليه. بالنسبة إلى 915 ميجاهرتز التي ستكون أقل من قدم وعادة ما تقوم بتشغيل هذه الوحدة أعلى بكثير من الأرض ، فأنا أستبعد هذا الطول 78 مم. ومع ذلك ، هناك عوامل أخرى يمكن أن تسبب تأثيرات مماثلة ، معتبرة أنه من الحكمة استخدام طول الموجة أقل من بالضبط. لقد انتهكت وقمت بقطع أسلاك الهوائي الخاصة بي إلى 80 مم (بما في ذلك القسم الذي يمر عبر ثنائي الفينيل متعدد الكلور). باستخدام معدات الاختبار المناسبة ، يمكنك تحسين طول الهوائي لوحدتك بشكل أفضل ، لكنني أتوقع تحسينات طفيفة فقط.

بعد التعديلات ، حصلت على نطاق يبلغ حوالي 250 مترًا بحد أقصى مع بعض العوائق. أبعد من 150 مترًا ، أصبح اتجاه الهوائي وموضعه أكثر أهمية.

عندما استخدمت تكوين هوائي كامل من النوع ثنائي القطب (عنصر نشط رأسي 80 مم مقابل عنصر سلك أرضي 80 مم) لوحدة واحدة حصلت عليها ، مع وضع التجربة والخطأ ، حتى 400 متر مع عدة أشجار ومنزل بينهما ، واتصال ثابت ثنائي الاتجاه عند ½ تلك المسافة بغض النظر عن موضع أو اتجاه الوحدات البعيدة.

الخطوة 4: إعداد Project Box

يعد إنشاء هذا المشروع باستخدام صندوق صغير أمرًا صعبًا للغاية. لدي خبرة في بناء العديد من الأدوات الإلكترونية المخصصة للمشاريع المنزلية والصناعية والفضائية. قد يستخدم المبتدئ صندوق حاوية أكبر ، مما يجعل البناء أسهل بكثير. بعد كل هذا هو المتعة التي نبحث عنها ، وليس الإحباط. راجع للشغل ، قد تلاحظ اختلافات طفيفة في صور الوحدات التي قمت بإنشائها.

نظف الكثير من داخل الصندوق. استخدم سكين الإزميل أو X-acto لقطع ضلعين على اليمين وواحد على اليسار. (انظر الصورة من داخل المربع قبل وبعد)

قم بتسخين نهاية سكين X-acto أو سكين التقشير (لمدة 15 ثانية تقريبًا باستخدام ولاعة) وقطع العمود الكبير ، داخل العلبة ، وخفض الاثنين الآخرين إلى حوالي 1/8 بوصة. بمجرد تثبيت المفتاح ، قمت بإذابة هذين المنشورين بما يكفي لتثبيت المفتاح في مكانه.

لقد استخدمت شريطًا لاصقًا على الصندوق لتحديد مواقع الفتحات. انظر الصور أعلاه.

من أجل الحفاظ على حفر الثقوب على العلامة ، قمت أولاً بتمييز النقاط بنقطة سهم ، ثم قمت بحفر جميع المواقع بقطعة 1/16 ، ثم قمت أخيرًا بحفر كل حفرة إلى الحجم المطلوب.

قم بعمل ثقوب للأزرار والصوت ومصابيح LED في العلبة. الفتحتان لمصابيح LED الرئيسية ، في الأعلى ، هي 13/64 بوصة (5 ملم) وعلى بعد 10 ملم من الحافة. فتحات الصوت (صفارة الجرس) ومؤشر LED الاختياري هي 1/8 بوصة (3 مم). هم 10 ملم من الأعلى. المصباح الصغير 7 مم من الجانب. يتم توسيط فتحة الصوت جنبًا إلى جنب. فتحات الأزرار الموجودة على الجانب هي 9/16 بوصة (3.5 ملم). زر واحد هو 10 ملم من الأعلى ، والآخر 20 ملم. شطفت ثقوب الأزرار من الداخل ، يدويًا ، بقطعة مثقاب 1/4 بوصة ، للمساعدة في ضمان عدم توقف الأزرار عند الضغط عليها.

إذا كنت تستخدم مقبس فونو لسماعات الرأس الخارجية أو مكبر الصوت ، فأنت بحاجة إلى فتح الفتحة الموجودة مسبقًا في الجزء السفلي حتى 15/64”. المادة هنا سميكة نوعًا ما ومحاولة حفرها ببساطة ستؤدي إلى ثقب قريب جدًا من الحافة. لذلك ، قم أولاً بحفر حفرة 1/16 ، مع مركزها على بعد حوالي 16 بوصة من حافة الحفرة الموجودة. ثم قم بتوسيع تلك الفتحة بقطعة 7/16 بوصة. بشفرة صغيرة حادة (~ Xacto) تقطع المواد بحيث تكون الفتحتان المتجاورتان واحدة تقريبًا. استخدم عرموش حلزونية من Dremel أو مبرد ذيل فأر بحيث تشكل الثقوب ثقبًا دائريًا جيدًا ، بحيث تتمركز لقمة الحفر بسهولة. يجب أن يكون الثقب تقريبًا 15/64 عند هذه النقطة. (توجد صورة للفتحة في هذه المرحلة) الآن قم بحفرها باستخدام بت 15/64 بوصة. لن يكون الأمر "مروعًا" إذا استخدمت بت.

الخطوة 5: إرفاق مكونات الإدخال / الإخراج الطرفية

تأكد عند اللحام داخل حدود العلبة من أنك لا تسمح عن غير قصد لأي جزء من المكواة بلمسها وبالتالي إذابة جزء من الصندوق ، خاصةً على طول الحافة الخارجية.

الأزرار

اضغط على الأزرار بكمية صغيرة من الغراء أثناء وضعها. لا بأس من الغراء الساخن ، قد يشق الغراء الرقيق (مثل الغراء الفائق) طريقه إلى الزر مما يجعله غير صالح للعمل. لاحظ أنني أزلت ساقًا واحدة من كل زر من الأزرار (الأزرار الزائدة عن الحاجة ، لم أكن أتصل بها) ؛ ثنيهم حتى لا يبرزوا كثيرًا ؛ وقم بتوصيل الدبوس السفليين بين الأزرار. توجد الأزرار بحيث تكون الأرجل المتصلة داخليًا متقابلة أفقيًا مع بعضها البعض.

قم بثني خيوط LED "تشغيل / إيقاف" 3 مم بحيث يمكن توصيلها عبر Btn1 ، حيث ينتقل الكاثود الخاص بها إلى الجانب الأرضي. ربما تكون هذه هي مشكلة التجميع الأكثر تعقيدًا.

ضع علامة على جانب المصابيح بجوار الأنود الأحمر. قطع الأنودتين (الخارج) يؤدي إلى حوالي بوصة. قم بتوجيههم بالأعلى الذي تم وضع علامة عليه (أحمر). اترك مركز الرصاص طويلًا ، ثم يتم ثنيه لاحقًا للاتصال بالجانب الأرضي من الأزرار. الرجوع إلى الصور.

نعلق المقاومات.

لا تستخدم ببساطة مقاومات القيمة التي فعلتها لمصابيح LED. لقد اشتريت مصابيح LED الخاصة بي منذ أكثر من عام ، وليس بالضبط تلك المذكورة أعلاه. نظرًا لاختلاف كفاءة LED بشكل كبير ، اختبر قيم المقاومة للاستخدام مع مصابيح LED الموجودة في يدك. اختر مقاومات للسطوع الذي تريده بجهد محرك من 3 إلى 3.3 فولت (يفضل 3.2 فولت). بالنسبة لجهد إمداد الاختبار ، يمكنك استخدام بطاريتين بجهد 1.5 فولت على التوالي ، أو إخراج رقمي عالي من شريحة أردوينو تعمل بجهد 3.3 فولت. تحقق من حصولك على أصفر حقيقي جيد عند قيادة كل من العناصر الحمراء والخضراء. قم بقص ولحام المقاومات بمصابيح LED مشابهة لما يظهر في الصور.

في إحدى الوحدات ، استخدمت عصا المصاصة كفاصل حول المصباحين الرئيسيين بحيث لا يبرزان كثيرًا. هذا هو تفضيل شخصي بحت. هذا له تأثير جانبي سلبي لتقليل السطوع / زاوية الرؤية الفعالة لمصابيح LED.

ضع بعض الغراء على طول الحافة الخارجية للجرس وألصقه بين مصابيح LED الرئيسية (+ إلى اليمين). اضبط موضعه بحيث يتماشى مع الفتحة الموجودة في العلبة قبل تثبيته في مكانه.

يتم تثبيت مفتاح التشغيل / الإيقاف في مكانه عن طريق إذابة أعمدة فتحة التركيب. لقد استخدمت الطرف المسخن إلى مفك براغي صغير لهذا الغرض.

لا يتم توصيل صامولة مقبس الفونو ، لذا استخدم الغراء الساخن في الطرف المقابل لتثبيته.

قم بتوصيل الأرض على طول الأزرار ومصابيح LED.

قم بإعداد رصاص موجب وناقص (~ 24ga. صلب) عن طريق دق الأطراف المشذبة بحيث تكون ضعف عرضها كما هي سميكة. يجب أن ينتقل الطرفان بعد ذلك إلى موصل البطارية بسهولة ولكن بإحكام. بالطبع إذا كان لديك أو يمكنك العثور على كابل توصيل داخلي مخصص للتوافق مع بطاريتك ، فاستخدم ذلك بكل الوسائل.

قم بتوصيل مفتاح التشغيل / الإيقاف ، ومقبس الفونو ، والجرس ، وأسلاك الطاقة. الرجوع إلى مخطط الأسلاك السابق.

لدي مكثف صغير عبر توصيلات الفونو. يمكن ترك هذا خارجًا لأنه يتناسب مع الضيق. والغرض منه هو منع مستوى منخفض من همهمة في الإخراج.

بعد أن يتم توصيل الأزرار (بالإضافة إلى مفتاح التشغيل / الإيقاف ومقبس الفونو) بالكامل ولحامها ، قم بغراءها بالغراء الساخن في مكانها بحيث لا تتزحزح حتى بعد الاستخدام المكثف.

الخطوة 6: التجميع النهائي الكامل

حان الوقت للاتصال في النظام الفرعي راديو MCU بالحالة مع أجهزة الإدخال / الإخراج.

قم بتوصيل النظام الفرعي MCU-Radio.

قم بقص الأسلاك حسب الحاجة ، مع ترك ما يكفي من اللعب فيها بحيث يمكن أن يكون تجميع النظام الفرعي بعيدًا عن الطريق بما يكفي للسماح بلحام الأطراف الأخرى من الأسلاك.

تأكد من توصيل الأسلاك بمصباح LED الرئيسي بمصابيح LED الصحيحة باللون الأحمر / الأخضر وخصوصًا الحصول على العلاقة الصحيحة بين اليسار واليمين. تنعكس مصابيح LED من اليسار إلى اليمين بينما تنظر داخل العلبة لمعرفة كيفية حمل جهاز الاتصال واستخدامه. (إلا إذا كنت تنوي استخدام الوحدات بحيث يكون الجانب الآخر مواجهًا لك ، كما قد يهتم شخص أعسر بذلك).

انقل النظام الفرعي MCU-Radio في مكانه واضغط عليه لأسفل ، وقم بطي الأسلاك حسب الحاجة ، في العلبة ؛ التحقق من عدم وجود سراويل قصيرة يتم صنعها. ضع قطعة من الشريط الكهربائي تحتها إذا لزم الأمر.

يمكنك إعادة برمجة هذه الوحدة أثناء التجميع كما هو موضح في القسم التالي ، مع FDDI متصل مؤقتًا عبر كابل قصير. تأكد من أن مستوى Vcc من كابل تنزيل USB هو 3.3 فولت وليس 5 فولت!

قم بتوصيل البطارية ، وحرك الجزء الخلفي واختبرها ، نظرًا لأنك قمت بالفعل بتنزيل البرنامج فيها. احرص على عدم ترك البطارية تضغط على زر إعادة الضبط بلوحة MCU.

راجع للشغل ، يجب أن تدوم بطارية بقوة 300 مللي أمبير في الساعة لمدة 12 ساعة تقريبًا من التشغيل ، قبل الحاجة إلى إعادة شحنها.

الخطوة 7: ميزات البرنامج والجهاز والتشغيل

الجزء الأكبر الآخر من هذا المشروع ، الذي يعتمد تشغيله ، هو البرمجة البرمجية. لكنني عملت على ذلك كله ، لذا لا داعي لذلك.

يمكنك بسهولة العثور على تعليمات لتنزيل رسم تخطيطي على Pro mini Arduino في مكان آخر. اضبط Arduino IDE الخاص بك على الجهاز الصحيح وتردد التشغيل ، وإلا ستحصل على صوت سيئ وربما سوء السلوك. تأكد من استخدام محول USB-TTL بجهد 3.3 فولت (وليس 5 فولت). يجب إيقاف تشغيل الوحدة الخاصة بها. يمكنك أن ترى أنني وضعت رأسًا بزاوية قائمة في نهاية كبل التنزيل ثم أدخلته في الفتحات المرتبطة على لوحة MCU واترك الوحدة تتدلى منها ، مع الحفاظ على اتصال جيد بما فيه الكفاية ، ولكنه مؤقت.

تحتاج أيضًا إلى تثبيت مكتبة RMF69 ؛ راجع "تثبيت مكتبة RFM69" أسفل هذه الصفحة.

قم بالتحرير بشكل مناسب (انظر مقطع الكود أدناه) ، وقم بتجميع وتنزيل رسم Two_bit_Comm المرفق.

// !!!! عناوين لهذه العقدة. عكس المعرفات للعقدة الثانية !!!!

#define MYNODEID 1 // معرف العقدة (0 إلى 255) #define TONODEID 2 // معرف عقدة الوجهة (من 0 إلى 254 ، 255 = البث)

يستفيد البرنامج من إصدار "H" عالي الطاقة لوحدات الراديو ، من خلال استخدام طاقة متوسطة في البداية ، ومن ثم لا يمكنه الحصول على إقرار بالاستلام يحاول بأقصى طاقة. لا أعرف ، لكني أتوقع ألا تمثل هذه العملية مشكلة إذا كان المرء سيستخدم إصدارًا غير عالي الطاقة من أجهزة الراديو.

التوثيق التشغيلي

التهيئة عند Power-Up:

عند إعادة تشغيل الوحدة ، تقوم بتهيئة جميع أجهزتها وبرامجها وترسل إعدادات الوضع والخيار الخاصة بها إلى الوحدة الأخرى ، مما يجعلها متزامنة. هناك صفير قصير واحد ، ثم إذا نجح هذا الاتصال الأولي ، فهناك صوت تنبيه آخر وضوء أخضر مضاء. إذا فشل الاتصال في هذه المرحلة ، فلن يكون هناك صوت تنبيه ثانٍ ويضيء ضوء أحمر. إذا فشل الاتصال ، فمن المحتمل أن تكون الوحدة الأخرى خارج النطاق أو تم إيقاف تشغيلها أو نفاد البطارية. تمت محاولة إعادة المحاولة المتعددة وزيادة قدرة الإرسال القصوى قبل قبول الفشل.

الوضع 1 - 10-20 اكتب Comm

• أهلا
• احتاج مساعدة
• يساعد!
• منتهي ؟ جاهز للذهاب ؟
• أين أنت ؟
• اتصل بي.
• ارجوك أعد

كما يتم تحديد اتفاقيات الاستجابة المناسبة. بما في ذلك ردود "نوع المنطقة" و "نوع القسم" على "أين أنت؟" الطلبات.

وتجدر الإشارة إلى أنك بحاجة إلى التحلي بالصبر عندما تعرض الوحدة استجابة ، حيث سيتم تجاهل الضغط على الزر خلال ذلك الوقت.

الوضع 2 - يتيح شكلاً من أشكال الاتصال بشفرة مورس

يتم دعم كل من نمط المفتاح الفردي والمفتاحين.

يغطي المستند المرفق "Two_bit_Comm_user_Manual" التفاصيل الكاملة للعملية الوظيفية التي يدعمها البرنامج.