Kuboresha Redio ya NRF24L01 Pamoja na muundo wa Antena ya Dipole ya DIY: Hatua 5 (na Picha)

2024 Mwandishi: John Day | [email protected]. Mwisho uliobadilishwa: 2024-01-30 12:54

Hali ilikuwa kwamba niliweza tu kusambaza na kupokea kupitia kuta 2 au 3 na umbali wa miguu kama 50, nikitumia moduli za kawaida za nRF24L01 +. Hii haikutosha kwa matumizi yangu yaliyokusudiwa.

Nilikuwa nimejaribu mapema kuongeza capacitors zilizopendekezwa, lakini kwangu na vifaa vyangu vilipata uboreshaji kidogo. Kwa hivyo, tafadhali wapuuze kwenye picha.

Kwa sensorer zangu za mbali sikutaka wingi wa kitengo kama nRF24L01 + PA + LNA iliyo na Mlima wa SMA na antena ya nje. Kwa hivyo niliunda moduli hii iliyobadilishwa.

Na moduli hii ya RF24 iliyobadilishwa ningeweza kupitia kuta nne na umbali wa miguu kama 100.

Moduli hii inapaswa pia karibu mara mbili ya umbali juu ya moduli ya kawaida ya nRF24 wakati inatumiwa na laini ya matumizi ya macho; kama ndege za RF, copers nne, magari na boti (mita 100). Sijafanya laini yoyote ya majaribio ya kuona. Katika majaribio yangu kulikuwa na vifaa vya jikoni na makabati na vyumba vilivyojaa vitu kati ya wapitishaji.

Hapa kuna habari ya kina juu ya antena ya dipole https://en.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna kwa uchunguzi zaidi wa antena jaribu: https://www.arrl.org au

Nimesoma muundo wa antena, lakini kuna data maalum ya kubuni na nadharia karibu na idadi kubwa na inayokua ya miundo ya antena (haswa kwa antena za hali ya juu), kwamba ni rahisi kuhisi kupotea kidogo msituni. Kwa hivyo majaribio huwa na jukumu muhimu.

Sasa baada ya kupitia haya yote, nakupa hapa utekelezaji wa muundo wangu uliobadilishwa wa muundo.

Hatua ya 1: Vitu utakavyohitaji

Ili kutengeneza NRF24L01 yako iliyoboreshwa + na antena iliyoboreshwa (Dipole) utahitaji:

• moduli ya NRF24L01 + https://www.ebay.com/itm/191351948163 au www.ebay.com/itm/371215258056
• Chuma cha kulehemu na vitu vinavyohusiana.
• Kisu-o-kisu (au njia zingine za kufuta mipako ya kinga)
• 24ga. Waya thabiti (kwa hiari hadi 30ga.)

Hatua ya 2: Kubadilisha Moduli ya Redio

Nilianza na muundo wa kimsingi wa antena ya dipole na kuzijaribu kwa majaribio.

Miundo mingine ambayo inahitaji kipengee cha urefu wa urefu wa need inahitaji marekebisho mazuri kwa sababu ya uwezo, impedance, inductance na resonances. Sina njia za kupima sifa hizi katika mzunguko wa 2.4 GHz, kwa hivyo nilifanya marekebisho ambayo yanahitajika kupitia upimaji wa nguvu.

Picha ni chache ya vitengo vyangu vya mtihani. Baadhi ya athari ziliondolewa, kama nilivyouza, bila kuuzwa, niliinama na kuinama tena itakuwa antena. Mambo mawili mazuri yalitoka kwa hili. 1) Ninabadilisha kutoka upande wa juu kwenda upande wa chini kwa kushikamana mguu mmoja hadi chini, ambayo ilibadilika kuwa bora kiufundi na utendaji wenye busara. 2) Nimeona ni wazo nzuri kushikamana na waya na gundi kubwa au gundi moto kwa msaada wa shida (niliendelea kuinama antenna wakati wa upimaji wote.) Imefanywa kwanza, hii inaweza kuwashikilia kwa kutengenezea.

Hatua za kufanya marekebisho:

1. Fanya kupunguzwa mbili, 1-2 mm kwa upana, ya athari karibu na msingi wa antenna ya PCB, kama inavyoonekana kwenye picha picha ya kwanza hapo juu. Hii inachukua antenna iliyopo nje ya mzunguko.
2. Kwa upande mwingine, ukitumia kisu halisi-o, futa mipako ya kinga juu ya ukingo wa ndege ya ardhini, kama inavyoonyeshwa kwenye picha ya pili hapo juu
3. Kata mbili 24ga. Waya wa takriban. 50mm
4. Vua milimita kadhaa za insulation kutoka mwisho mmoja wa kila waya.
5. Pindisha sehemu iliyo wazi kwa pembe ya kulia kwenye waya ili kushikamana na ardhi.
6. Gundi kila waya chini (pendekeza: gundi ya chakula cha jioni au gundi moto), ili mwisho wazi uwe tayari kuuzwa; moja chini tu ya alama zilizokatwa, nyingine pembeni ya ndege ya ardhini nyuma. Waya mbili lazima kuweka sambamba na 6mm kando.
7. Mara tu gundi inapowekwa, weka kuweka kwa solder flux mahali utakapokwenda kuuzia, na kisha uiunganishe. Ninapendekeza utumie mtiririko ili soldering yako ichukue haraka na hautazidi moto bodi.
8. Tengeneza pembe za kulia za kulia kwenye waya, mbali na kila mmoja, kwa ukingo wa PCB, ~ 6mm juu kutoka mahali ndege ya ardhini inaishia. Rejea picha mbili zilizopita hapo juu. Ikiwa haujaunganisha waya zako chini, kuwa mwangalifu zaidi usiweke mkazo mwingi kwenye alama za kuuza.
9. Pima kila sehemu ya waya inayoendesha kando ya ubao hadi 30mm kutoka bend ya digrii 90 na uikate hapo. Niligundua kuwa sikuweza kupima na kukata kwa usahihi, kwa hivyo nikapima na kuweka alama kwa alama nzuri ya nyuzi mahali pa kukata.
10. Pamoja na hundi ya mita ya ohm kuhakikisha waya karibu na athari za zamani za antenna za PCB hazina mwendelezo kwa njia yoyote ya kupunguzwa kwa hatua # 1.

Hatua ya 3: Bidhaa iliyokamilishwa

Moduli yako ya NRF24L01 + sasa itafanya kazi bora zaidi katika mradi wowote unaowatumia. Unaweza kufurahiya kuegemea iliyoboreshwa na anuwai kubwa au na mipangilio ya chini ya nguvu ya redio. Unapaswa kupata hivyo, hata kwa kubadilisha redio moja tu (mtumaji au mpokeaji); na uvune faida mara mbili wakati wa kutumia kitengo kilichobadilishwa mwisho wote. Kumbuka kuwa na uhakika wa kuelekeza antena sambamba na kila mmoja. Ninatekeleza mradi na vitengo vingi vya sensorer za mbali kutumia redio hizi zilizobadilishwa (zilizoelekezwa wima na miguu yao ya ardhini ikielekeza chini), ambayo yote itazungumza na kituo cha msingi cha kati kwa kutumia NRF24L01 + PA + LNA na antena ya nje.

Antena za mpitishaji na mpokeaji, katika mradi wako lazima zielekezwe vivyo hivyo kwa usawa au wima na ikiwezekana sambamba kwa kila mmoja. Kwa kuongezea, labda kwa mwelekeo wa kupendeza ikiwa unajua wana upendeleo wa mwelekeo (hii haijaonyeshwa hapa kwa ujumla). Ikiwa antena zako sio tofauti kimaumbile, kama hautumii faida kubwa ya nje kwa upande mmoja, basi ni bora kwamba antena zifanane na zinaelekezwa sawa. Hii ni ili kufikia kuegemea zaidi na anuwai, na kwa kupewa antena zimewekwa sawa.

Mwishowe kiwango cha uboreshaji ni ngumu kidogo kuhesabu; lakini katika programu yangu, niliiweka kutoka 50 hadi 100% juu ya matoleo yasiyobadilishwa. Nadhani ni nzuri kama kitengo kilicho na antena ya nje ya 2.5db; lakini sio bora kama kitengo cha NRF24L01 + PA + LNA.

Kusudi kuu la Agizo hili ni kuelekeza tu jinsi ya kubuni NRF24L01 + iliyo na antena bora ya dipole ili ifikie usambazaji mkubwa na upokee uwezo na utumiaji bora katika miradi.

Hiyo labda ndiyo yote ambayo watu wengi watavutiwa nayo. Pamoja na wazo: "Nifanye nini kupata anuwai kubwa inayoweza kutumika kutoka kwa vitengo hivi?"

Kwa hivyo katika hatua hii… kuwa nayo; na nijulishe mafanikio yako na miradi yako kwa kutumia redio zako zilizobinafsishwa.

Ikiwa unataka kujaribu mapema redio zako zilizobadilishwa nimejumuisha programu ambayo niliunda kwa majaribio yangu, katika hatua ya baadaye.

Hatua ya 4: Jinsi nilivyoboresha Ubunifu huu

Sasa kwa wale wanaopenda, nitaendelea kushiriki kidogo juu ya jinsi nilivyojaribu na kufuzu maboresho yatakayokuwa. Walakini, tafadhali kumbuka, jinsi ya kutekeleza upimaji sio mwelekeo wa hii inayoweza kufundishwa.

Kwa kujaribu bodi yoyote ya Arduino au kulinganishwa, pamoja na moduli za NRF24L01 +, zinaweza kutumika. Matoleo 01+ yanahitajika na programu ya majaribio, kama ilivyoandikwa, kwa sababu inatumia kiwango cha kupitisha 250KHz. Hakikisha kuwasha redio tu na voltages ya 1.9-3.6v.

Kwa upimaji wangu wa kuegemea kwa anuwai, nilitumia Arduino pro-mini na NRF24L01 + isiyobadilishwa kama kijijini. Ambayo hupokea tu pakiti ya data na kuirudisha kama kukiri. Hizi ziliendeshwa na 3.3V iliyodhibitiwa.

Nilifanya mkutano huu uwekwe kwenye sanduku dogo ambalo ningeweza kwa urahisi, na kurudia, kuweka katika sehemu anuwai za majaribio.

Nilitumia Nano3.0 MCU na NRF24L01 + iliyobadilishwa kama transceiver kuu. Mwisho huu ulikuwa umesimama na ulitoa matokeo ya mtihani (kupitia ama onyesho la 16x02 LCD au mfuatiliaji wa serial). Mapema nilianzisha kuwa antenna iliyoboreshwa itasababisha kusambaza bora na kupokea uwezo. Zaidi ya hayo, ningepata matokeo sawa ya mtihani na redio iliyopewa marekebisho inayotumiwa pande zote. Kumbuka kuwa katika jaribio kila upande hupitisha na kupokea, hiyo ni kwa sababu baada ya usafirishaji kuna utambuzi ambao unahitaji kupokelewa ili kuhesabiwa kama mawasiliano yenye mafanikio.

Kumbuka kuwa kuna mambo mengi ambayo yanaweza kusababisha matokeo ya upimaji:

• Kugusa, au karibu hivyo, moduli ya RF24 au waya zake.
• Mwili wa mtu umepakana na laini ya usambazaji.
• Hizo mbili hapo juu zina athari nzuri.
• Tabia za usambazaji wa voltage
• Zaidi ya yote, mwelekeo wa antena za mpitishaji na mpokeaji.
• Trafiki nyingine ya WiFi katika eneo hilo. Hizi zinaweza kusababisha tofauti ambazo zinaweza kuhisi kama zile za 'hali ya hewa nzuri' kwa 'hali ya dhoruba'. Kwa hivyo nilijaribu kujaribu hasa wakati wa hali nzuri. Ninarudia jaribio ili kupata matokeo bora kwa kitengo kilichopewa chini ya jaribio na baadaye kulinganisha matokeo hayo na matokeo yanayofanana yanayopatikana kwenye vitengo vingine vya mtihani.

Ndani ni ngumu kupata matokeo ya mtihani wa kuaminika ikilinganishwa na nje na laini ya kuona. Ningeweza kupata tofauti kubwa katika matokeo kwa kusonga nafasi ya moja ya vitengo kwa inchi chache tu. Hii ni kwa sababu ya msongamano na vizuizi na njia za ishara zinazoonyesha. Sababu nyingine inaweza kuwa mifumo ya nguvu ya ishara ya antenna, lakini nina shaka inaweza kusababisha tofauti kubwa katika harakati za inchi chache upande.

Niliunda programu fulani ili kunipa takwimu za utendaji zinazohitajika.

Pamoja na mimi kuweka fasta, kadiri inavyowezekana, hali ya mtihani. Kama kugonga mahali palipowekwa alama (Tx & Rx) zilizowekwa na mwelekeo sawa kwa kila betri ya majaribio ya utendaji. Matokeo ya majaribio hapa chini ni wastani wa majaribio mengi kutoka kwa maeneo anuwai. Chini ya hali ya majaribio iliyotumiwa redio ambayo haijabadilishwa haikuweza kupata ujumbe wowote wa mafanikio kupitia.

Nilipata matokeo bora na 24ga. zaidi ya 30ga. Waya. Matokeo yalikuwa bora kidogo tu; sema asilimia 10. Hakika nilijaribu tu visa viwili vilivyounganishwa, na kunaweza kuwa na tofauti za 1 mm katika jumla ya topolojia ya antena (jumla ya tofauti katika sehemu zote). Zaidi ya hayo, nilibadilisha iteration ya kwanza kutumia 30ga.; kufanya marekebisho kadhaa ya 1mm. Kisha ikarudia urefu wa waya na 24ga. bila majaribio zaidi kulinganishwa kwa urefu na 24 ga. Waya.

[Tazama matokeo ya Jedwali 1 kwenye picha hapo juu]

Kwa vile nilitaka vitengo vyangu kutoshea katika kesi ndogo niliyokuwa nayo, nilibadilisha kutoka kuwa na maambukizi ya antena kuwa 10mm mbali na 10mm kwa urefu kuwa 6mm na 6mm tu, kisha kupimwa urefu bora wa antena kwa usanidi huo. Hapa kuna muhtasari wa kuchemsha wa matokeo kutoka kwa vipimo vyangu anuwai:

[Tazama matokeo ya Jedwali 2 kwenye picha hapo juu]

Upimaji zaidi, na vifaa bora vya upimaji wa maabara, bila shaka inaweza kubuni na kuhalalisha urefu wa sehemu iliyoboreshwa (saizi ya waya na uwezekano wa alama za kuambatisha au mwelekeo) kwa utendaji mzuri kabisa wa muundo huu wa antena ya dipole kwa redio za NRF24.

Tujulishe ikiwa utapata uboreshaji unaoweza kuthibitishwa (zaidi ya usanidi wa 24ga. 6X6mm x 30mm). Wengi wetu tungependa kupata zaidi kutoka kwa redio hizi (bila kuongeza antena kubwa).

Antena za mpitishaji na mpokeaji, katika mradi wako lazima zielekezwe vivyo hivyo kwa usawa au wima na ikiwezekana sambamba kwa kila mmoja. Kwa kuongezea, labda kwa mwelekeo wa kupendeza ikiwa unajua wana upendeleo wa mwelekeo (hii haijaonyeshwa hapa kwa ujumla). Ikiwa antena zako sio tofauti kimaumbile, kama hautumii faida kubwa ya nje kwa upande mmoja, basi ni bora kwamba antena zifanane na zinaelekezwa sawa. Hii ni ili kufikia kuegemea zaidi na anuwai, na kwa kupewa antena zimewekwa sawa.

Hatua ya 5: Vifaa na Programu nilizotumia katika Upimaji Wangu

Vifaa nilitumia kupima 2 MCUs Arduino zinazofanana

2 NRF24L01 +

Wakati mwingine nilitumia pia onyesho la LCD la 16x02 (kwa utazamaji wa wakati halisi. Console ya serial pia inaweza kutumika kupata matokeo ya mtihani) kitufe cha kushinikiza (ili kuanzisha seti mpya ya vipimo, vinginevyo utahitaji kupitia Anzisha tena)

Viunga na vifaa ambavyo ningependekeza na kutumia:

MCUs: Nano V3.0 Atmega328P kwenye eBay au Pro-Mini:

Moduli za NRF24L01 + https://ebay.com/itm/191351948163 na

Moduli ya kuonyesha 16x02 LCD IC2

Pakua faili za nambari zilizofungwa hapa: