Bagaimana untuk menghubungkan antara rfm69hcw rf modul dengan arduino untuk komunikasi tanpa wayar

Untuk memberikan kemampuan tanpa wayar kepada projek anda, Pemancar dan penerima 433Mhz ASK Hybrid adalah pilihan biasa di kalangan jurutera, pembangun, dan penggemar kerana harganya yang rendah, perpustakaan yang mudah digunakan dan sokongan komuniti. Kami juga telah membina beberapa projek seperti Automasi Rumah yang dikendalikan oleh RF dan Pintu Tanpa Wayar menggunakan modul RF 433MHz ini. Tetapi sering kali pemancar dan penerima ASK Hybrid tidak mencukupi, jarak komunikasi rendah dan komunikasi sehala menjadikannya tidak sesuai untuk banyak aplikasi

Untuk menyelesaikan masalah yang selalu berlaku ini, para pembangun di HopeRF merancang modul RF baru yang keren yang disebut RFM69HCW. Dalam tutorial ini, kita akan belajar mengenai modul RFM69HCW RF dan kelebihannya. Pertama, kami akan membuat PCB buatan rumah untuk RFM69HCW dan kemudian menghubungkan RFM69HCW dengan Arduino untuk memeriksa kerjanya sehingga anda dapat menggunakannya dalam projek pilihan anda. Oleh itu, mari kita mulakan.

Modul RFM69HCW RF

RFM69HCW adalah modul radio mudah digunakan yang murah yang beroperasi di jalur ISM (Industri, Sains dan Perubatan) tanpa izin yang serupa dengan Modul RF nRF24L01 yang telah kami gunakan dalam projek sebelumnya. Ia dapat digunakan untuk berkomunikasi antara dua modul atau dapat dikonfigurasi sebagai Mesh Network untuk berkomunikasi di antara beratus-ratus modul yang menjadikannya pilihan yang tepat untuk membina rangkaian tanpa wayar jarak jauh yang murah untuk sensor yang digunakan dalam automasi rumah dan projek pemerolehan data lain.

Ciri RFM69HCW:

+20 dBm - Keupayaan Output Daya 100 mW
Sensitiviti Tinggi: turun hingga -120 dBm pada 1.2 kbps
Arus rendah: Rx = 16 mA, pengekalan daftar 100nA
Pout yang Boleh Diprogramkan: -18 hingga +20 dBm dalam langkah 1dB
Prestasi RF berterusan pada julat voltan modul
Modulasi FSK, GFSK, MSK, GMSK dan OOK
Penyegerak Bit Built-in melakukan Pemulihan Jam
115 dB + RSSI Julat Dinamik
RF Sense automatik dengan AFC ultra cepat
Enjin paket dengan sensor suhu terbina dalam CRIF-16, AES-128, 66-byte FIFO
Anggaran Pautan Tinggi
Kos Sangat Rendah

RFM69HCW

Kekerapan

RFM69HCW dirancang untuk berfungsi dalam jalur ISM (Industri, Saintifik dan Perubatan), satu set frekuensi radio tanpa izin untuk peranti jarak dekat yang berkuasa rendah. Kekerapan yang berlainan adalah sah di kawasan yang berlainan jadi sebab itulah modul ini mempunyai banyak versi yang berbeza 315,433,868 dan 915MHz. Semua parameter komunikasi RF utama dapat diprogramkan dan kebanyakannya dapat diatur secara dinamik, juga RFM69HCW menawarkan kelebihan unik dari mod komunikasi jalur lebar dan jalur lebar yang dapat diprogramkan.

Catatan: Oleh kerana kekuatannya yang rendah dan jarak pendek, pelaksanaan modul ini dalam projek kecil tidak akan menjadi masalah, tetapi jika anda berfikir untuk membuat produk daripadanya, pastikan anda menggunakan frekuensi yang betul untuk lokasi anda.

Julat

Untuk memahami jangkauannya dengan lebih baik, kita harus menangani topik yang cukup rumit yang disebut RF Link Budget. Oleh itu, apakah anggaran pautan ini dan mengapa ia sangat penting? Anggaran pautan adalah seperti belanjawan lain, sesuatu yang anda ada pada awalnya dan yang anda habiskan dari masa ke masa jika anggaran anda habis anda tidak dapat membelanjakan lebih banyak.

Anggaran pautan juga ada kaitan dengan pautan atau hubungan antara pengirim dan penerima, ia diisi oleh daya penghantaran pengirim dan kepekaan penerima dan ia dikira dalam desibel atau dB itu juga frekuensi- bergantung. Anggaran pautan dikurangkan oleh segala macam halangan dan kebisingan antara pengirim dan penerima seperti kabel jarak jauh dinding pokok bangunan jika anggaran pautan habis, penerima hanya mengeluarkan sedikit bunyi pada output dan kita tidak akan mendapat isyarat yang boleh digunakan. Menurut lembar data RFM69HCW , ia mempunyai anggaran pautan 140 dB berbanding 105 dB dari ASK Hybrid Transmitter tetapi apa maksudnya adakah perbezaan ini penting? Nasib baik, kita dapatiKalkulator Anggaran Pautan Radio dalam talian jadi Mari lakukan beberapa pengiraan untuk memahami topik dengan lebih baik. Pertama, mari kita anggap bahawa kita mempunyai hubungan penglihatan antara pengirim dan penerima dan semuanya sempurna kerana kita tahu Belanjawan kita untuk RFM69HCW adalah 140 dB jadi mari kita periksa jarak teori terbesar yang dapat kita berkomunikasi, kita menetapkan semuanya menjadi sifar dan jarak hingga 500KM, Kekerapan hingga 433MHz dan kami mendapat kuasa penerimaan mendatar 139.2 dBm

Sekarang, saya menetapkan semuanya ke sifar dan jarak ke Frekuensi 9KM hingga 433MHz dan Kami mendapat kuasa penerimaan mendatar 104.3 dBm

Oleh itu, dengan perbandingan di atas, saya fikir kita semua boleh bersetuju bahawa modul RFM69 jauh lebih baik daripada ASK Hybrid Transmitter dan modul penerima.

Antena

Awas! Memasang antena ke modul adalah wajib kerana tanpanya modul itu boleh rosak oleh daya pantulannya sendiri.

Membuat antena tidak sesukar yang mungkin dibunyikan. Antena termudah boleh dibuat hanya dari wayar 22SWG untai tunggal. Yang panjang gelombang frekuensi yang boleh dikira dengan formula v / f , di mana v adalah kelajuan penghantaran dan f adalah (purata) kekerapan penghantaran. Di udara, v sama dengan c , kelajuan cahaya, iaitu 299.792.458 m / s. Panjang gelombang untuk jalur 433 MHz adalah 299.792.458 / 433.000.000 = 34,54 cm. Separuh daripadanya ialah 17,27 cm dan seperempat adalah 8,63 cm.

Untuk jalur 433 MHz, panjang gelombang ialah 299.792.458 / 433.000.000 = 69,24 cm. Separuh daripadanya adalah 34,62 cm dan seperempat adalah 17,31 cm. Jadi dari formula di atas, kita dapat melihat proses pengiraan panjang wayar antena.

Keperluan kuasa

RFM69HCW mempunyai voltan operasi antara 1.8V hingga 3.6V dan dapat menarik arus hingga 130mA semasa ia dihantar. Di bawah jadual, kita dapat melihat penggunaan kuasa modul dengan jelas dalam keadaan yang berbeza

Amaran: Sekiranya Arduino yang anda pilih menggunakan tahap logik 5V untuk berkomunikasi dengan penyambungan modul secara langsung ke Arduino akan merosakkan modul

Simbol	Penerangan	Syarat	Min	Jenis	Maks	Unit
IDDSL	Semasa dalam mod Tidur		-	0.1	1	uA
IDDIDLE	Semasa dalam mod Idle	Pengayun RC diaktifkan	-	1.2	-	uA
IDDST	Semasa dalam Mod Sedia	Pengayun kristal diaktifkan	-	1.25	1.5	uA
IDDFS	semasa di Synthesizer mod		-	9	-	uA
IDDR	semasa dalam mod Terima		-	16	-	uA
IDDT	Bekalan arus dalam mod Transmit dengan pemadanan yang sesuai, stabil di seluruh julat VDD	RFOP = +20 dBm, pada PA_BOOST RFOP = +17 dBm, pada PA_BOOST RFOP = +13 dBm, pada pin RFIO RFOP = +10 dBm, pada pin RFIO RFOP = 0 dBm, pada pin RFIO RFOP = -1 dBm, pada pin RFIO	- - - - - -	130 95 45 33 20 16	- - - - - -	mA mA mA mA mAmA

Dalam tutorial ini, kita akan menggunakan dua Arduino Nano dan dua penukar tahap logik untuk berkomunikasi dengan modul. Kami menggunakan Arduino nano's kerana pengatur dalaman yang terpasang dapat menguruskan arus puncak dengan sangat cekap. Gambar rajah Fritzing di bahagian perkakasan di bawah akan menerangkannya dengan lebih jelas kepada anda.

CATATAN: Sekiranya bekalan kuasa anda tidak dapat memberikan arus puncak 130mA, Arduino anda mungkin reboot atau lebih buruk lagi modul gagal berkomunikasi dengan betul, dalam keadaan ini kapasitor nilai besar dengan ESR rendah dapat memperbaiki keadaan

Pinout dan Penerangan Modul RFM69

Label	Fungsi	Fungsi	Label
ANT	Output / input isyarat RF.	Tanah Kuasa	GND
GND	Tanah antena (sama dengan ground power)	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	DIO5
DIO3	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	Tetapkan semula input pencetus	RST
DIO4	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	Input pilih SPI Chip	NSS
3.3V	Bekalan 3.3V (sekurang-kurangnya 130 mA)	Input Jam SPI	SCK
DIO0	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	Input Data SPI	MOSI
DIO1	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	Keluaran data SPI	MISO
DIO2	Digital I / O, perisian dikonfigurasikan	Tanah Kuasa	GND

Menyiapkan Lembaga Pembangunan Custom

Semasa saya membeli modul itu tidak disertakan dengan papan pemisah yang serasi dengan papan roti sehingga kami memutuskan untuk membuatnya sendiri. Sekiranya anda mungkin melakukan perkara yang sama maka ikuti langkah-langkahnya. Juga, perhatikan bahawa tidak wajib mengikuti langkah-langkah ini, anda hanya boleh menyisipkan wayar ke modul RF dan menghubungkannya ke papan roti dan ia tetap berfungsi. Saya mengikuti prosedur ini hanya untuk mendapatkan persediaan yang stabil dan lasak.

Langkah 1: Sediakan skema untuk modul RFM69HCW

Langkah 3: Sediakan PCB untuknya, saya mengikuti tutorial Home Made PCB ini. Saya mencetak jejak di papan tembaga dan menjatuhkannya dalam larutan etsa

Langkah 4: Ikuti prosedur untuk kedua papan dan pasangkan modul anda ke jejak. Setelah menyolder kedua modul saya kelihatan seperti di bawah ini

The pinout daripada RFM69HCW Modul RF diberikan dalam rajah di bawah

Bahan yang Diperlukan

Inilah senarai perkara yang anda perlukan untuk berkomunikasi dengan modul

Dua modul RFM69HCW (dengan frekuensi yang sepadan):
- 434 MHz (WRL-12823)
Dua Arduino (Saya menggunakan Arduino NANO)
Dua penukar tahap logik
Dua papan pelarian (saya menggunakan papan pemecah khas)
Butang tekan
Empat LED
Satu perintang 4.7K empat perintang 220Ohms
Wayar pelompat
Kawat tembaga berlapis (22AWG), untuk membuat antena.
Dan akhirnya menyolder (jika anda belum melakukannya)

Sambungan perkakasan

Dalam tutorial ini kita menggunakan Arduino nano yang menggunakan logik 5 volt tetapi modul RFM69HCW menggunakan tahap logik 3.3 volt seperti yang dapat anda lihat dengan jelas dalam jadual di atas sehingga untuk berkomunikasi antara dua peranti dengan betul, penukar tahap logik adalah wajib, dalam rajah fritzing di bawah kami telah menunjukkan kepada anda cara menghubungkan Arduino nano ke modul RFM69.

Node Pengirim Fritzing Diagram

Nod Penghantar Jadual Sambungan

Pin Arduino	Pin RFM69HCW	Pin I / O
D2	DIO0	-
D3	-	TAC_SWITCH
D4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_RED
D9	-	LED_BLUE
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Nod Penerima Diagram Fritzing

Nod Penerima Jadual Sambungan

Pin Arduino	Pin RFM69HCW	Pin I / O
D2	DIO0	-
D9	-	LED
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	MISO	-
D13	SCK	-

Menjalankan Lakaran Contoh

Dalam tutorial ini, kita akan menyediakan dua nod Arduino RFM69 dan membuat mereka berkomunikasi antara satu sama lain. Pada bahagian di bawah ini kita akan mengetahui bagaimana modul ini berfungsi dan berfungsi dengan bantuan perpustakaan RFM69 yang ditulis oleh Felix Rusu dari LowPowerLab.

Mengimport Perpustakaan

Mudah-mudahan, anda telah melakukan sedikit pengaturcaraan Arduino sebelum ini dan mengetahui cara memasang perpustakaan. Sekiranya tidak, lihat bahagian Mengimport Perpustakaan.zip pada pautan ini

Memasukkan Nod

Pasang USB Pengirim Node ke PC anda, nombor port COM baru harus ditambahkan ke senarai "Alat / Pelabuhan" Arduino IDE, tuliskannya, sekarang pasang di simpul Penerima port COM lain akan muncul di Alat / Senarai port, juga tuliskannya, dengan bantuan nombor port, kami akan memuat naik lakaran ke pengirim dan nod penerima.

Membuka dua sesi Arduino

Buka dua sesi Arduino IDE dengan mengklik dua kali ikon Arduino IDE setelah sesi pertama dimuat, wajib membuka dua sesi Arduino kerana itulah cara anda dapat membuka dua tetingkap monitor bersiri Arduino dan secara bersamaan memantau output dua nod

Membuka Contoh Kod

Sekarang apabila semuanya sudah siap, kita perlu membuka contoh kod dalam kedua sesi Arduino untuk melakukannya, goto

Fail> Contoh> RFM6_LowPowerLab> Contoh> TxRxBlinky

dan klik untuk membukanya

Mengubah Kod Contoh

Berhampiran bahagian atas kod, cari #define NETWORKID dan ubah nilainya menjadi 0. Dengan Id ini, semua nod anda dapat berkomunikasi antara satu sama lain.
Cari FREQUENCY #define ubah ini agar sesuai dengan frekuensi papan (tambang adalah 433_MHz).
Cari #define ENCRYPTKEY ini adalah kunci penyulitan 16-bit anda.
Cari #define IS_RFM69HW_HCW, dan tanggalkannya jika anda menggunakan modul RFM69_HCW
Dan akhirnya, cari #define NODEID ia harus ditetapkan sebagai PENERIMA secara lalai

Sekarang muat naik kod ke Node Penerima yang telah anda sediakan sebelumnya.

Masa untuk mengubah Sketsa untuk Node Pengirim

Sekarang dalam makro #define NODEID ubahnya menjadi SENDER dan muat naik kod ke Nod Pengirim anda.

Itu sahaja, jika anda telah melakukan semuanya dengan betul, anda mempunyai dua model kerja lengkap yang siap diuji.

Kerja Lakaran Contoh

Setelah berjaya memuat naik Sketsa, anda akan melihat LED Merah yang dihubungkan dengan pin D4 dari Arduino menyala, sekarang tekan butang di Sender Node dan anda akan melihat bahawa LED Merah mati dan LED Hijau yang disambungkan ke Pin D5 dari Arduino menyala seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah

Anda juga dapat melihat Butang Ditekan! teks di tetingkap monitor Serial seperti gambar di bawah

Sekarang perhatikan LED Biru yang disambungkan ke Pin D9 dari Node Pengirim, ia akan berkedip dua kali dan di tetingkap Serial Monitor dari Receive Node anda akan melihat mesej berikut dan juga LED Biru yang disambungkan ke pin D9 Node Penerima akan menyala. Sekiranya anda melihat mesej di atas di tetingkap Serial Monitor dari nod penerima dan juga jika LED menyala Selamat! Anda telah berjaya menyampaikan modul RFM69 dengan Arduino IDE. Penyelesaian lengkap tutorial ini juga terdapat dalam video yang diberikan di bahagian bawah halaman ini.

Semua modul ini terbukti bagus untuk membina stesen cuaca, pintu garaj, pengawal pam tanpa wayar dengan penunjuk, drone, robot, kucing anda… had langitnya! Harap anda memahami tutorial dan menikmati membina sesuatu yang berguna. Sekiranya anda mempunyai pertanyaan, sila tinggalkan di bahagian komen atau gunakan forum untuk pertanyaan teknikal yang lain.