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

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:46

Dessa "2-bitars" (digitala) radiokommunikatorer tillhandahåller ett sätt att signalera varandra (om var de är, om de är klara …) när de handlar i motsatta ändar av en stor butik; även där mobiltelefoner saknar service eller batteriladdning.

RFM69 915MHz radiomoduler används. De är mycket effektiva, lågeffektiva radioapparater som använder digital paketkommunikation. De kan kommunicera över 100 meter med låg effekt, på bara 10s milliamprar och så mycket som 1/2 kilometer eller till och med 1/2 mil med cirka 120 ma.

RFM69 radiomoduler är mycket effektivare och effektivare över större avstånd än antingen en NRF24L01 eller en RFM12.

För ännu större tillförlitliga längre avlägsna anslutningar kan detta projekt göras till använda LoRa -radiomoduler lika bra. Det finns några LoRa -enheter (som en RFM95) som har liknande storlek och gränssnitt. Men de kostar mycket mer, vilket för mig var obefogat.

Enheterna stöder en uppsättning digitala, 10-20 (plats?) Stilfrågor och svarskoder (se wiki/Ten-code https://en.wikipedia.org/wiki/Ten-code); samt valfri Morse -kod. Enheterna stöder ingen röstkommunikation (analog).

De kan också användas som personsökare med tre nivåer av uppmärksamhetsförfrågningar, när någon konvalerar eller arbetar under huset.

Utöver det kan de vara väldigt roliga, särskilt för barn eller studenter.

Steg 1: Samla komponenter

Eftersom radiomodulen inte kan hantera en 5v matning eller signalspänning måste du använda 3.3v MCU. Observera också att jag använder H -kraftversionen av radiomodulerna.

Denna lista är att bygga 2 enheter.

• antal. 2 Pro Mini 3.3v Arduino MCU
• antal. 2 RFM-69HCW 915MHz-moduler
• antal. 2 Fodral (skulle vara ett batterifack)
• antal. 2 Li-ion 3,7v 200+mah-batterier https://www.ebay.com/itm/311682151405 (7x20x30mm, ~ Maximal storlek användbar 9x24x36mm)
• antal. 4 rödgröna 5 mm vanliga katodbi-färg-lysdioder https://www.ebay.com/itm//112318970450 (kabeldragning och nedbrytningsspänning är viktigt)
• antal. 4 knappar på 6x6x7,5 mm
• antal. 2 Piezo aktiv summer
• antal. 2 vardera motståndare … 270 Olm, 1.5kOlm, ~ 5k
• antal. 2 0,1 uf monolitiskt lock

Frivillig

• antal. 2 3 mm vita (eller blå) lysdioder
• antal. 2 3,5 mm Phono -uttag
• antal. 2 220uf effektfilterkondensator
• Popsicle stick

Andra tillbehör du kan behöva

30ga tråd solid https://www.ebay.com/itm/142255037176, 26ga tråd solid eller 24ga strandad, för grunder och +V

22ga tråd solid, för antenn

Övrigt: lödmaterial, tejp, varmt lim, prototypverktyg.

USB till TTL -omvandlare

Alternativ hårdvara:

Ett stereokontakt för att ansluta ett hörselstycke för att inte missa inkommande kommunikation. Även en bärbar högtalarförstärkare kan anslutas till den.

Den lilla (3 mm) vita lysdioden är valfri. Jag lade till den för att fungera som en ON -indikator. Det var enkelt att lägga till när jag kopplade det över Btn1 som ges en del ström från en intern resister (~ 37k). Med en så liten enhet måste denna LED vara högeffektiv. En grön eller kanske en blå lysdiod kan användas men inte gul eller röd eftersom deras spänningsfall är för lågt och skulle få det att se ut som om knappen trycks ned. Jag skulle inte använda grönt eftersom den färgen annars används för att signalera information.

Phono -uttaget kan också utelämnas. Den här enheten låter inte mycket, men om du är orolig för att locka andras uppmärksamhet ger den möjlighet att använda en hörlur. Alternativt är en bit tejp över hålet för ljud effektivt.

För att göra alla mätningar enkla och exakta gillar jag verkligen denna billiga bromsok.

Steg 2: Bygg MCU-radio delsystem

Anslut korta ledningar till MCU -stift: 10, 11, 12, 13; en medellång tråd till pin2.

Lägg till långa (4-5 tum) till I/O-stiften på MCU: n som ska användas (stift: 3-9). Jag använde 30 AWG -mätare och olika färger för kringutrustning. Denna tråd med liten diameter kan hantera signaler som är mindre än 100 milliampar, men den är tillräckligt liten och smidig nog (och rekommenderas starkt) för att underlätta tät montering.

Anslut också en jordning och en Vcc -ledningar (jag använde 26ga, de är de blå på bilderna). Dessa ledningar bär mer ström så använd en stor mätare för att minska spänningsfall (och potentiell brussignalstrålning).

Anslut MCU: n med RFM-69-kortet. Alla utom de långa trådarna går till den.

Vik ned radiokortet över MCU -kortet. Det ska inte finnas några shorts mellan brädorna. Om det verkar finnas en verklig potential för en kort användning, använd en mellanliggande bit tejp eller plastark.

Lägg antennkabeln (22-24ga. 80 mm) på radiokortet, som på bilden.

Steg 3: Utvecklingstestning

För din implementering av dessa enheter kan du hoppa över det här avsnittet. För dem som är intresserade ger detta lite mer information om hur jag kom dit.

En ¼ våglängd för 915MHz är 82 mm. Sparkfun.com -handledningen föreslår att du använder 78 mm. Jag förstår att antennteknik säger att när antennen befinner sig inom en ½ våglängd av marken kommer din antenn att fungera som om den är ~ 5% längre än den är. När det gäller 915Mhz som skulle vara mindre än en fot och normalt använder du denna enhet mycket högre från marken än så, avfärdar jag denna 78 mm längd. Det finns dock andra faktorer som kan orsaka liknande effekter som anser att det är klokt att använda mindre än exakt ¼ våglängd. Jag har kompromissat och har klippt mina antennkablar till totalt 80 mm (inklusive sektionen som går igenom kretskortet). Med rätt testutrustning kan du bättre optimera din antennlängd för din enhet, men jag förväntar mig bara mindre förbättringar.

Efter justeringar fick jag ca 250m max räckvidd med några hinder. Utöver säg 150m blev antennens orientering och position allt viktigare.

När jag använde en antennkonfiguration av full dipoltyp (ett vertikalt 80 mm aktivt element mittemot ett nedåtpekande 80 mm jordtrådselement) för en enhet fick jag, med trial and error -positionering, upp till 400 meter med flera träd och ett hus däremellan, och fast 2-vägs kommunikation på ½ avståndet oavsett fjärrenhetens position eller orientering.

Steg 4: Förbered projektlåda

Byggandet av detta projekt med en liten låda är ganska utmanande. Jag har erfarenhet av att bygga många många anpassade elektroniska finesser för hem-, industri- och rymdprojekt. Nybörjare kan hellre använda en större behållarlåda, vilket gör konstruktionen mycket enklare. Det är trots allt njutning vi letar efter, inte frustration. BTW, du kan märka mindre skillnader i bilderna på enheterna jag byggde.

Rengör mycket av insidan av lådan. Använd en mejsel eller X-acto-kniv för att skära av två revben till höger och en till vänster. (se bilden på insidan av en låda före och efter)

Värm upp änden på en X-acto- eller skärkniv (i ~ 15 sekunder med hjälp av en tändare) och skär av den ena stora stolpen, inuti fodralet, och sänk de två andra till cirka 1/8 tum. När jag väl monterade omkopplaren smälte jag de två stolparna tillräckligt för att hålla omkopplaren på plats.

Jag använde maskeringstejp på lådan för att markera hålplatser. Se bilderna ovan.

För att hålla borrningen av hålen på märket markerade jag först fläckarna med en dartspets, sedan borrade jag alla platser med en 1/16 bit, sedan borrade jag till slut varje hål till önskad storlek.

Borra hålen för knapparna, ljudet och lysdioderna i fodralet. De två hålen för de viktigaste lysdioderna ovanpå är 13/64”(5 mm) och är 10 mm från kanten. Hålen för ljudet (pip-summer) och “On” -lampan som tillval är 3 mm. De är 10 mm från toppen. Den lilla lysdioden är 7 mm från sidan. Ljudhålet är centrerat från sida till sida. Hålen för knapparna, på sidan, är 9/16”(3,5 mm). En knapp är 10 mm från toppen, den andra 20 mm. Jag fasade insidan av knapphålen, för hand, med en 1/4”borr, för att säkerställa att knapparna inte fastnade när de trycks ned.

Om du använder ett phono-uttag för externa hörlurar eller högtalare måste du öppna det redan existerande hålet på undersidan till 15/64”. Materialet här är ganska tjockt och att helt enkelt försöka borra ut det skulle resultera i ett hål för nära kanten. Så, borra först ett 1/16 hål, med sitt centrum ungefär en 16 tum från kanten av det befintliga hålet. Förstora sedan det hålet med en 7/16”bit. Skär bort materialet med ett skarpt litet blad (~ Xacto) så att de två angränsande hålen är ungefär ett. Använd en Dremel spiral rasp eller en råtta svans fil så att hålen bildar ett väl runt hål, som en borr lätt kan centrera i. Hålet bör nästan vara 15/64: e vid denna punkt. (Det finns ett foto av hålet vid denna tidpunkt) Borra nu ut det med en 15/64”bit. Det skulle inte vara "Hemskt" om du använder en ¼ bit.

Steg 5: Montering av perifera I/O -komponenter

Var noga med att vid lödning inom ramen för höljet att du inte oavsiktligt låter någon del av järnet vidröra och därmed smälta en del av lådan, särskilt längs dess ytterkant.

Knapparna

Stick ner knapparna med en liten mängd lim medan du placerar dem. Varmt lim är OK, tunt lim (som superlim) kan tränga in i knappen vilket gör att det inte fungerar. Observera att jag hade tagit bort ett ben till var och en av knapparna (redundanta, jag anslöt inte till); böjde dem så att de inte stack ut för mycket; och kopplade de två nedre stiften mellan knapparna. Knapparna är placerade så att de invändigt förbundna benen är horisontellt motsatta varandra.

Böj ledningarna på 3 mm "på/av" LED så att den kan anslutas över Btn1, dess katod går till marken. Detta är kanske den svåraste monteringsfrågan.

Markera sidan av lysdioderna bredvid den röda anoden. Klipp de två anoderna (utsidan) leder till cirka ¼ tum. rikta dem med den markerade (röda) kabeln uppåt. Lämna mittkabeln lång. De böjs senare för att ansluta till knapparnas undersida. Se bilder.

Fäst motståndarna.

Använd inte bara värderesistorerna som jag gjorde för lysdioderna. Jag köpte mina lysdioder för mer än ett år sedan, inte precis de som anges ovan. Eftersom LED -effektiviteten varierar kraftigt, testa motståndsvärden för användning med dina LED -lampor i handen. Välj motstånd för den ljusstyrka du vill ha med en drivspänning på 3 till 3,3 volt (3,2v föredraget). För en testmatningsspänning kan du använda två 1,5V -batterier i serie eller en hög digital utgång från ett 3,3V -drivet Arduino -chip. Kontrollera att du får en riktig äkta gul när du kör både de röda och gröna elementen. Trimma och löd motståndarna till lysdioderna på samma sätt som på bilderna.

På en enhet använde jag en Popsicle -pinne som distans runt de två huvudsakliga lysdioderna så att de inte stack ut så mycket. Detta är strikt en personlig preferens. Detta har en negativ bieffekt av att reducera den effektiva ljusstyrkan / betraktningsvinkeln för dessa lysdioder.

Lägg lite lim längs summerns ytterkant och stick det mellan de viktigaste lysdioderna (+ till höger). Justera dess position så att den ligger i linje med hålet i höljet innan det fixeras på plats.

På/av -knappen hålls på plats genom att smälta ned monteringshålstolparna. Jag använde den uppvärmda spetsen till en liten skruvmejsel för detta.

Phono -jackens mutter fäster inte, så använd varmt lim i motsatt ände för att säkra den.

Anslut marken längs knappar och lysdioder.

Förbered en plus och minus bly (~ 24ga. Solid) genom att slå de trimmade ändarna så att de är dubbelt så breda som de är tjocka. De ändarna ska sedan gå in i batterikontakten enkelt men tätt. Naturligtvis, om du har eller kan hitta en anslutningskabel som är avsedd att passa med ditt batteri, använd det för all del.

Anslut strömbrytaren, telefonuttaget, summern och strömkablarna. Se det tidigare kopplingsschemat.

Jag har en liten kondensator över phono -anslutningarna. Detta kan uteslutas eftersom det har en tätt passform. Dess syfte är att förhindra låg nivå brum i utgången.

Efter att knapparna (liksom på/av -omkopplaren och phono -uttaget) är helt anslutna och lödda, limma dem på plats så att de inte rör sig även efter omfattande användning.

Steg 6: Slutlig färdigmontering

Det är dags att ansluta MCU-radio-subsystemet till fodralet med I/O-enheterna.

Anslut MCU-Radio-delsystemet.

Trimma trådarna efter behov och lämna tillräckligt med spel i dem så att delsystemet kan vara tillräckligt ur vägen för att låta trådarna andra ändar.

Var noga med att ansluta ledningarna till huvudlampan till de rätta röd/gröna och särskilt få vänster/höger -förhållandet korrekt. Lysdioderna är bakåt från vänster till höger när du tittar inuti fodralet om hur du håller och använder kommunikatorn. (om du inte tänker använda enheterna med motsatt sida mot dig, som en vänsterhänt person kan tänka sig att göra).

Flytta MCU-Radio-undersystemet på plats och tryck ner det, vik ihop ledningar efter behov, i fodralet; kontrollera att det inte görs några shorts. Lägg en bit tejp under den om det behövs.

Du kan omprogrammera den här enheten medan den är monterad enligt nästa avsnitt, med en tillfälligt ansluten FDDI via kort kabel. Se till att Vcc -nivån från USB -nedladdningskabeln är 3,3v, inte 5v!

Sätt i batteriet, skjut på baksidan och testa det, eftersom du redan har laddat ner programvara till det. Var försiktig så att du inte låter batteriet trycka på återställningsknappen på MCU -kortet.

BTW, ett 300mah batteri bör hålla i cirka 12 timmars drift, innan det behöver laddas.

Steg 7: Programvarans och enhetens funktioner och drift

Den andra stora delen av detta projekt, som dess drift beror på, är programvaruprogrammeringen. Men jag har löst det hela, så du behöver inte.

Du kan enkelt hitta instruktioner för att ladda ner en skiss till en Pro mini Arduino någon annanstans. Ställ in din Arduino IDE för rätt enhet och driftsfrekvens, annars får du dåligt ljud och kanske felaktigt beteende. Var noga med att använda en USB-TTL-omvandlare med 3,3v (inte 5v) Enheten bör stängas av själv. Du kan se att jag satte ett rätvinkligt sidhuvud på slutet av nedladdningskabeln och sedan satte in det i de tillhörande hålen på MCU -kortet och lät enheten hänga från det, bibehålla en tillräckligt bra men ändå tillfällig anslutning.

Du måste också installera biblioteket för RMF69; Se "Installera RFM69 -biblioteket" långt ner på denna sida.

Redigera på lämpligt sätt (se kodsegmentet nedan), kompilera och ladda ner den bifogade Two_bit_Comm -skissen.

// !!!! Adresser för denna nod. VÄND IDEN FÖR DET ANDRA NODET !!!!

#define MYNODEID 1 // My node ID (0 to 255) #define TONODEID 2 // Destination node ID (0 to 254, 255 = broadcast)

Programvaran drar nytta av H -versionen med hög effekt på radiomodulerna genom att initialt använda en medeleffekt, och sedan kan den inte få ett kvitto tillbaka den försöker med maximal effekt. Jag vet inte, men jag skulle förvänta mig att den här operationen inte skulle utgöra ett problem om man skulle använda radioen med hög effekt.

Operativ dokumentation

Initiering vid uppstart:

När en enhet startar om, initierar den all hårdvara och mjukvara och skickar inställningarna för läge och tillval till den andra enheten, vilket håller dem synkroniserade. Det finns ett enda kort pip och sedan om denna första kommunikation lyckas finns det en annan pip och ett grönt ljus tänds. Om kommunikationen misslyckas finns det ingen andra pip och en röd lampa tänds. Om kommunikationen misslyckas är det troligt att den andra enheten är utanför räckvidd, avstängd eller ur batteri. Flera försök och en ökning till maximal överföringseffekt försöker innan fel accepteras.

Läge 1-10-20 Typ Komm

• Hej
• Behöva hjälp
• HJÄLP!
• Gjort ? Redo att gå?
• Var är du ?
• Ring mig.
• Vänligen upprepa

Lämpliga svarskonventioner definieras också. Inklusive "Area type" och "Section type" svar på "Var är du?" förfrågningar.

Det bör noteras att du måste ha tålamod när enheten visar ett svar, eftersom knapptryckningar under den tiden ignoreras.

Läge 2 - tillåter en form av morsekodskommunikation

Både enkelnyckel och tvånyckelstil stöds.

Det bifogade dokumentet "Two_bit_Comm_user_Manual" täcker alla detaljer om funktionell drift som stöds av programvaran.