RF - módulos de alta potencia. Instalación de alarma hágalo usted mismo
Módulos RF de bricolaje
A veces surge una situación en la que se encuentran disponibles resonadores SAW para aquellas frecuencias para las cuales la industria no produce módulos receptores. Y no es ningún secreto que el coste de los microconjuntos industriales, de unos 7 euros (RX 5000), puede disuadir a cualquiera de experimentar. Moderno base del elemento le permite montar usted mismo tanto un transmisor como un receptor con características que al menos no son peores que las de los módulos industriales.
Transmisor de datos.
Un circuito estándar probado por muchos radioaficionados. Consta de un oscilador maestro controlado y un amplificador de potencia. La potencia es de unos 10 mW, el consumo de corriente es de 15 mA. La corriente del oscilador maestro es de aproximadamente 2 mA. El consumo de corriente y la potencia de la etapa final se pueden ajustar mediante resistencias de polarización. Cabe recordar que una corriente de etapa final superior a 50 mA puede dañar el transistor utilizado en este diseño.
Receptor de datos.
El receptor es un superregenerador con una sensibilidad de aproximadamente 1 µV. Permanece operativo de 3 a 6 voltios sin “ir a ninguna parte” en frecuencia. La conexión entre el superregenerador y la antena es inductiva, lo que evita los efectos nocivos de interferencias y señales fuertes en el funcionamiento de la cascada superregeneradora.
El receptor se sintoniza moviendo y extendiendo las vueltas de la bobina en el circuito colector. El uso de condensadores paralelos a la bobina colectora no es deseable ya que esto degrada el factor de calidad del circuito. A una frecuencia de 423,2 MHz, el circuito tiene 9 vueltas.
En numerosas pruebas, resultó que el uso de UHF junto con un receptor de este tipo correctamente sintonizado no proporciona nada en términos de mejorar la sensibilidad, sino que solo empeora la dinámica del superregenerador, permitiendo cierto descuido en su configuración. . La señal AM recibida por el receptor tiene una amplitud muy pequeña, por lo que primero se amplifica y luego se envía a la entrada de un comparador (dispositivo de umbral). El registro 1 aparece en la salida del comparador si el nivel de voltaje en su entrada excede un cierto nivel.
Al configurar el receptor, es conveniente controlar la señal emitida por el transmisor en forma analógica después del primer amplificador (pin 1 del LM 358) conectando allí la entrada de un ULF convencional.
Los módulos están diseñados para transmisión inalámbrica datos en distancias largas (hasta 1 km) en condiciones de visibilidad directa. Velocidad máxima El flujo cuando se modula mediante datos del oscilador maestro es de aproximadamente 3 kbit/seg.
Si se requieren velocidades de transmisión más altas, se debe modular con datos una etapa intermedia antes del amplificador de potencia. La parte receptora después del detector se debe cambiar ligeramente, como .
(resistencia en el filtro de paso bajo 10 k - cortocircuito, retire la capacitancia en la entrada del comparador 1000p y reduzca la capacitancia de "desaceleración" de 1 microfaradio a 0,01 microfaradio). Entonces " rendimiento"Los pares receptor/transmisor aumentarán significativamente (hasta 100 - 150 kbit/s). Filtro piezocerámico (10,7 MHz), en caso intercambio de alta velocidad, debe utilizarse con un ancho de banda de al menos 300 kHz.
A continuación se muestra un diagrama de la parte receptora.
El receptor es un superheterodino con conversión de frecuencia única (IF - 10,7 MHz).
La frecuencia intermedia es la diferencia entre la frecuencia del transmisor y la frecuencia del oscilador local del receptor. El transmisor emite a una frecuencia de 418 MHz. La frecuencia del oscilador local del receptor es de 407,3 MHz (los resonadores SAW del receptor y del transmisor se pueden intercambiar).
La pieza HF no tiene características especiales: todos sus componentes son estándar.
Ha sido probado muchas veces. varios dispositivos y ha demostrado su eficacia.
La señal de RF, después de pasar las etapas necesarias de conversión y amplificación, se detecta y su envolvente, pasando por el filtro de paso bajo, se alimenta a la entrada de un comparador conectado según un circuito de "umbral flotante", que asegura su máxima sensibilidad.
El receptor tiene una sensibilidad de 1 a 2 µV, que no es inferior a la de los microconjuntos industriales. El circuito está optimizado para una tensión de alimentación de 2,5 a 3 voltios.
La corriente consumida por el receptor es de unos 15 mA.
A la salida del comparador, los datos se muestran en forma inversa (oscilograma a continuación).
Transmisor de datos.
El transmisor es un circuito sin características especiales. También está optimizado para una tensión de alimentación de 2,5 - 3 voltios.
Alimentación a una tensión de alimentación de 3 voltios, 50 - 70 milivatios. El consumo actual es de unos 60 mA. La potencia se puede aumentar encendiendo el transmisor desde 5 voltios, puede alcanzar entre 120 y 150 milivatios. La corriente aumentará a 120 mA, lo que puede resultar peligroso para la etapa final. Transistor en la etapa final, con aumento de voltaje fuente de alimentación, es más recomendable utilizar 2SC3357 sin ningún cambio en el circuito.
Usando módulos de RF
- Electrónica para principiantes
A veces, entre dispositivos es necesario instalar conexión inalámbrica. EN últimamente Para ello se utilizan Bluetooth y módulos wifi. Pero una cosa es transferir vídeos y archivos pesados, y otra cosa es controlar una máquina o un robot con 10 comandos. Por otro lado, los radioaficionados suelen construir, ajustar y rehacer receptores y transmisores para que funcionen con codificadores/decodificadores de comandos ya preparados. En ambos casos, puede utilizar módulos de RF bastante económicos. Características de su trabajo y uso bajo el corte.
Tipos de módulos
Los módulos de RF para transmisión de datos funcionan en el rango VHF y utilizan frecuencias estándar de 433 MHz, 868 MHz o 2,4 GHz (con menos frecuencia 315 MHz, 450 MHz, 490 MHz, 915 MHz, etc.). Cuanto mayor sea la frecuencia portadora, más mayor velocidad se puede transmitir información.Como regla general, los módulos de RF fabricados están diseñados para funcionar con algún protocolo de transmisión de datos. La mayoría de las veces es UART (RS-232) o SPI. Normalmente, los módulos UART son más económicos y también permiten el uso de protocolos de transmisión no estándar (personalizados). Al principio pensé en remachar algo como esto, pero recordando mi amarga experiencia en la fabricación de equipos de radiocontrol, elegí los bastante económicos HM-T868 y HM-R868 (60 UAH = menos de 8 dólares el juego). También existen los modelos HM-*315 y HM-*433, que se diferencian de los descritos a continuación únicamente en la frecuencia portadora (315 MHz y 433 MHz, respectivamente). Además, hay muchos otros módulos similares en su funcionamiento, por lo que la información puede resultar útil para los propietarios de otros módulos.
Transmisor
Casi todos los módulos de RF son pequeños placa de circuito impreso con contactos para conectar energía, transmitir datos y señales de control. Considere el transmisor HM-T868Tiene un conector de tres pines: GND (común), DATA (datos), VCC (+ alimentación), así como un parche para soldar la antena (yo usé un trozo de cable MGTF de 8,5 cm - 1/4 de longitud de onda).
Receptor
El receptor HM-R868, en apariencia, es muy similar a su correspondiente transmisorpero hay un cuarto contacto en su conector: HABILITAR; cuando se le aplica energía, el receptor comienza a funcionar.
Trabajo
A juzgar por la documentación, el voltaje de funcionamiento es de 2,5 a 5 V, cuanto mayor es el voltaje, mayor es el rango de funcionamiento. En esencia, es un extensor de radio: cuando se aplica voltaje a la entrada de DATOS del transmisor, también aparecerá voltaje en la salida de DATOS del receptor (siempre que también se aplique voltaje a ENABLE). PERO, hay varios matices. En primer lugar: la frecuencia de transmisión de datos (en nuestro caso es 600-4800 bps). En segundo lugar: si no hay señal en la entrada de DATOS durante más de 70 ms, entonces el transmisor entra en modo de suspensión (básicamente se apaga). En tercer lugar: si no hay ningún transmisor que funcione en el área de recepción del receptor, aparecen todo tipo de ruidos en su salida.Realicemos un pequeño experimento: conecte la alimentación a los contactos GND y VCC del transmisor. El pin DATA está conectado a VCC mediante un botón o puente. También conectamos alimentación a los contactos GND y VCC del receptor, y conectamos ENABLE y VCC entre sí. Conectamos un LED a la salida DATOS (preferiblemente a través de una resistencia). Como antena utilizamos cualquier cable adecuado de 1/4 de longitud de onda. El diagrama debería verse así: 
Inmediatamente después de encender el receptor y/o aplicar voltaje a ENABLE, el LED debe encenderse y arder continuamente (bueno, o casi continuamente). Después de presionar el botón del transmisor, tampoco le sucede nada al LED: continúa encendido. Cuando sueltas el botón, el LED parpadeará (se apaga y se vuelve a encender) y continúa iluminándose. Cuando presiones y sueltes el botón nuevamente, todo debería repetirse. ¿Qué estaba pasando allí? Cuando se encendió el receptor, el transmisor estaba en estado inactivo, el receptor no encontró una señal normal y comenzó a recibir todo tipo de ruido y, en consecuencia, aparecieron todo tipo de ruido en la salida. Distinguir a ojo señal continua el ruido no es realista y parece que el LED brilla continuamente. Después de presionar el botón, el transmisor sale de la hibernación y comienza a transmitir, aparece un "1" lógico en la salida del receptor y el LED brilla de manera realmente continua. Después de soltar el botón, el transmisor transmite un "0" lógico, que es recibido por el receptor y también aparece un "0" en su salida; el LED finalmente se apaga. Pero después de 70 ms, el transmisor ve que todavía hay el mismo "0" en su entrada y se queda dormido, el generador de frecuencia portadora se apaga y el receptor comienza a recibir todo tipo de ruido, ruido en la salida: el LED se enciende de nuevo.
De lo anterior se deduce que si la señal en la entrada del transmisor está ausente durante menos de 70 ms y está en el rango de frecuencia correcto, entonces los módulos se comportarán como un cable normal (por ahora no prestamos atención a las interferencias y otras señales). ).
Formato de paquete
módulos de radiofrecuencia de este tipo Se pueden conectar directamente al hardware UART o a una computadora a través de MAX232, pero dadas las peculiaridades de su funcionamiento, recomendaría utilizar protocolos especiales descritos en el software. Para mis propósitos uso paquetes. el siguiente tipo: bits de inicio, bytes con información, byte de control (o varios) y bit de parada. Es recomendable alargar el primer bit de inicio, esto le dará tiempo a que el transmisor se despierte, el receptor lo sintonice y el microcontrolador receptor (o lo que tenga) comience a recibir. Entonces algo como "01010", si esta es la salida del receptor, lo más probable es que no sea ruido. Luego puede colocar un byte de identificación; le ayudará a comprender a qué dispositivo está dirigido el paquete y también más probable Rechazará el ruido. Hasta ese momento es recomendable leer y comprobar la información en bits separados, si al menos uno de ellos es incorrecto, completamos la recepción y comenzamos a escuchar la transmisión nuevamente. La información adicional transmitida se puede leer inmediatamente byte a byte, escribiendo en los registros/variables apropiados. Al finalizar la recepción ejecutamos la expresión de control; si su resultado es igual al byte de control, realizamos las acciones requeridas con la información recibida, en caso contrario escuchamos nuevamente la transmisión. Como expresión de control podemos considerar algunas suma de control, Si información transmitida un poco, o no eres bueno en programación, puedes simplemente calcular algo expresión aritmética, en el que las variables serán los bytes transmitidos. Pero hay que tener en cuenta que el resultado debe ser un número entero y debe encajar en el número de bytes de control. Por eso es mejor operaciones aritméticas utilice lógica bit a bit: AND, OR, NOT y, especialmente, XOR. Si es posible, es necesario realizar un byte de control, ya que la radiodifusión es algo muy contaminado, especialmente ahora, en el mundo de los dispositivos electrónicos. A veces, el propio dispositivo puede provocar interferencias. Por ejemplo, tenía una pista en la placa con PWM de 46 kHz a 10 cm del receptor, lo que interfería mucho con la recepción. Y esto sin mencionar el hecho de que los módulos de RF utilizan frecuencias estándar en las que otros dispositivos pueden funcionar en este momento: walkie-talkies, alarmas, radiocontrol, telemetría, etc.433/315 MHz, aprenderás de esto pequeña reseña. Estos módulos de radio suelen venderse en pares, con un transmisor y un receptor. Puedes comprar un par en eBay por $4, o incluso $2 el par si compras 10 a la vez.
La mayor parte de la información en Internet es fragmentaria y no muy clara. Por lo tanto, decidimos probar estos módulos y mostrar cómo conseguirlos con su ayuda. comunicación confiable USART -> USART.
Distribución de pines del módulo de radio
Por lo general todos estos módulos de radio tienen una conexión de 3 contactos principales (más una antena);
Transmisor
- Voltaje vcc (alimentación +) 3V a 12V (funciona a 5V)
- GND (tierra -)
- Recepción de datos digitales.
Receptor
- Voltaje vcc (power +) 5V (algunos pueden funcionar a 3,3V)
- GND (tierra -)
- Salida de datos digitales recibidos.
Transferencia de datos
Cuando el transmisor no recibe datos en la entrada, el oscilador del transmisor se apaga y consume unos pocos microamperios en modo de espera. Durante la prueba, salieron 0,2 µA del suministro de 5 V en el estado apagado. Cuando el transmisor recibe alguna entrada de datos, emite en una portadora de 433 o 315 MHz, y con un suministro de 5 V consume aproximadamente 12 mA.
El transmisor también se puede alimentar con un voltaje más alto (por ejemplo, 12 V), lo que aumenta la potencia del transmisor y, en consecuencia, el alcance. Las pruebas mostraron con alimentación de 5V hasta 20m a través de varias paredes dentro de la casa.
El receptor, cuando está encendido, incluso si el transmisor no está funcionando, recibirá algunas señales estáticas y ruido. Si se recibe una señal en la frecuencia portadora operativa, el receptor reducirá automáticamente la ganancia para eliminar más señales débiles, e idealmente resaltará los datos digitales modulados.
Es importante saber que el receptor dedica algún tiempo a ajustar la ganancia, por lo que no hay "ráfagas" de datos. La transmisión debe comenzar con una "introducción" antes de los datos principales y luego el receptor tendrá tiempo de ajustar automáticamente la ganancia antes de recibir los datos importantes.
Prueba de módulos de RF
Al probar ambos módulos desde una fuente de +5V corriente continua, así como con una antena de látigo vertical de 173 mm. (para una frecuencia de 433,92 MHz esto es "1/4 de onda"), se obtuvieron 20 metros reales a través de paredes, y el tipo de módulos no afecta mucho a estas pruebas. Por tanto, se puede suponer que estos resultados son típicos para la mayoría de los bloques. ha sido usado fuente digital señal de frecuencia exacta y ciclo de trabajo 50/50, esto se utilizó para modular los datos del transmisor.
Tenga en cuenta que todos estos módulos normalmente solo son estables hasta 1200 baudios o un máximo de 2400 baudios de transmisión en serie, a menos que las condiciones de comunicación sean ideales ( alto nivel señal).
Arriba se muestra una versión simple de un bloque para transmitir en serie información a un microcontrolador que se recibirá desde una computadora. El único cambio es la adición de un condensador de tantalio de 25 V y 10 uF a los pines de alimentación (Vcc y GND) de ambos módulos.
Conclusión
Mucha gente usa estas radios junto con controladores arduino y otros similares, ya que esta es la forma más fácil de conseguir comunicación inalámbrica de un microcontrolador a otro microcontrolador, o de un microcontrolador a una PC.
Comenta el artículo MÓDULOS DE RADIO RF A 433 MHz
