RF РАДИОМОДУЛИ НА 433 МГЦ
Как организовать цифровую связь, используя дешевые, по ценам eBay, RF модули 433/315 МГц, вы узнаете из этого небольшого обзора. Эти радиомодули обычно продают в паре — с одним передатчиком и одним приемником. Пару можно купить на eBay по $4, и даже $2 за пару, если вы покупаете 10 штук сразу.
Большая часть информации в интернете обрывочна и не очень понятна. Поэтому мы решили проверить эти модули и показать, как получить с их помощью надежную связь USART -> USART.
Распиновка радиомодулей
В общем, все эти радиомодули имеют подключение 3 основных контакта (плюс антенна);
Передатчик
- Напряжение vcc (питание +) 3В до 12В (работает на 5В)
- GND (заземление -)
- Приём цифровых данных.
Приемник
- Напряжение vcc (питание +) 5В (некоторые могут работать и на 3.3 В)
- GND (заземление -)
- Выход полученых цифровых данных.
Передача данных
Когда передатчик не получает на входе данных, генератор передатчика отключается, и потребляет в режиме ожидания около нескольких микроампер. На испытаниях вышло 0,2 мкА от 5 В питания в выключенном состоянии. Когда передатчик получает вход каких-то данных, он излучает на 433 или 315 МГц несущей, и с 5 В питания потребляет около 12 мА.
Передатчик можно питать и от более высокого напряжения (например 12 В), которое увеличивает мощность передатчика и соответственно дальность. Тесты показали с 5 В питанием до 20 м через несколько стен внутри дома.
Приемник при включении питания, даже если передатчик не работает, получит некоторые статические сигналы и шумы. Если будет получен сигнал на рабочей несущей частоте, то приемник автоматически уменьшит усиление, чтобы удалить более слабые сигналы, и в идеале будет выделять модулированные цифровые данные.
Важно знать, что приемник тратит некоторое количество времени, чтобы отрегулировать усиление, так что никаких «пакетов» данных! Передачу следует начинать с «вступления» до основных данных и затем приемник будет иметь время, чтобы автоматически настроить усиление перед приёмом важных данных.
Тестирование RF модулей
При испытаниях обоих модулей от +5В источника постоянного тока, а также с 173 мм вертикальной штыревой антенной. (для частоты 433,92 МГц это «1/4 волны»), было получено реальных 20 метров через стены, и тип модулей не сильно влияет на эти тесты. Поэтому можно предположить, что эти результаты типичны для большинства блоков. Был использован цифровой источник сигнала с точной частотой и 50/50 скважностью, это было использовано для модуляции данных передатчика.
Обратите внимание, что все эти модули, как правило, стабильно работают только до скорости 1200 бод или максимум 2400 бод серийной передачи, если конечно условия связи идеальные (высокий уровень сигнала).
Выше показан простой вариант блока для последовательной передачи информации микроконтроллеру, которая будет получена с компьютера. Единственное изменение — добавлен танталовый конденсатор 25 В 10 мкф на выводы питания (Vcc и GND) на оба модуля.
Вывод
Множество людей используют эти радиомодули совместно с контроллерами Arduino и другими подобными, так как это самый простой способ получить беспроводную связь от микроконтроллера на другой микроконтроллер, или от микроконтроллера к ПК.
Форум по обсуждению материала RF РАДИОМОДУЛИ НА 433 МГЦ
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Схема с полевым транзистором контроллера вентилятора высокой мощности на 12 В.
Микрофоны MEMS — новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Что такое изолятор и чем он отличается от токопроводящего материала. Занимательная теория радиоэлектроники.
Еще раз о передатчиках и приемниках 433 МГц
Простейший комплект из приемника и передатчика ISM-диапазона 433 МГц завоевал заслуженную популярность в среде любителей электроники. Комплекты дешевы (даже в «Чипе-Дипе» их можно купить рублей за 300, а на Ali, говорят, вообще за полтинник), просты и надежны. Кроме того (о чем вы, возможно, не подозреваете), это самый дальнодействующий и проникающий способ беспроводного обмена данными — сигнал на частоте 433 МГц куда лучше проходит через препятствия и действует на более далеком расстоянии, чем в популярном диапазоне 2,4 ГГц (433 МГц полностью задерживаются стенкой в полметра бетона, а Wi-Fi умирает уже на 10 сантиметрах). Допускаю, что недавно появившиеся модули MBee-868, будучи снабженными соответствующей (направленной) антенной, «стреляют» дальше, но они как минимум на порядок дороже, сложнее в подключении, требуют управления энергосбережением и предварительной настройки. И вдобавок частота 868 МГц вдвое хуже проходит через препятствия (хотя, конечно, несравненно лучше частоты 2,4 ГГц).
О приемниках-передатчиках 433 МГц написано очень много (в том числе и на хабре, конечно). Однако, правильно включать в схему этот комплект по какой-то странной причине, кажется, не умеет никто. Когда я в который раз прочел вот тут, что комплект «принимал на 8-ми метрах в пределах прямой видимости, 9-ый метр осилить не удалось», мое терпение лопнуло. Какие еще 8 метров?! В 40-50 я бы поверил, хотя в реальности, наверное, дальность еще больше.
Стоит заметить, что я далее решаю задачу создания линии для передачи произвольных данных, а не просто управления какими-нибудь умными розетками или мотором модели катера. Моя задача сложнее, но все-таки расстояние надежной работы у меня оказывается гораздо больше. Причем в такой задаче важно не только и не столько расстояние в пределах прямой видимости (оно может служить только для сравнения), сколько способность проникать через различные препятствия.
У меня такой комплект работает за городом на расстоянии примерно 25-30 метров под острым углом к бревенчатой стенке, так, что на пути сигнала оказывается примерно метр (в сумме) стен и перегородок, причем частично экранированных фольгированным утеплителем. На гораздо меньшем расстоянии, почти прямо за стенкой, WiFi уже полностью теряет сигнал. В городе сигнал добивает от одного конца трехкомнатной городской квартиры к другому через две межкомнатные перегородки, а также с балкона, где по прямой линии между передатчиком и приемником не менее 80 сантиметров кирпичной кладки и гипсолитовая перегородка. Никаких более дорогих вариантов комплектов, упомянутых в приведенном обзоре, я не употреблял.
Дополнительный плюс комплекта в том, что в паузах передатчик не потребляет ничего, причем без всяких специальных режимов Sleep, просто по принципу своего устройства (ток потребления в покое сравним с токами коллекторной утечки запертого транзистора, то есть порядка 100 нА).
Давайте разберемся, в чем тут подводные камни.
Подключение передатчика
Передатчик (он носит название FS1000A), как мы видим из его схемы ниже, представляет собой простейший генератор на основе ПАВ-резонатора на 433 МГц. Генератор собран на транзисторе Q1, а транзистор Q2, на базу которого подаются цифровые данные — просто ключ, который подключает генератор к питанию (к шине GND) при наличии высокого уровня (логической единицы) на входе. Питание может быть от 5 до 12 вольт, причем, по утверждению производителей, чем выше питание, тем дальше работает связь.
Принципиальных преимуществ увеличенного питания в рамках своей задачи я не заметил. Тем не менее, не следует пренебрегать фактом, что особых требований к питанию тут не предъявляется, и при повышенном напряжении девайс будет работать только лучше. Удобно подключать передатчик непосредственно к напряжению с адаптера 9-12 вольт, аккумулятора или комплекта из 6 батареек (контакт Vin Arduino). При нестабилизированном питании, которое может превышать 12 вольт (как, например, у аккумуляторов) я обычно развязываю передатчик от основной схемы отдельным 9-вольтовым стабилизатором (можно простейшим 78L09), причем разницы в работе между питанием 9 и 12 вольт я не наблюдаю никакой. У Uno или Nano можно для питания самого контроллера и остальных схем (например, датчиков) при этом использовать встроенный стабилизатор 5 вольт, а для Mini (особенно — его дешевых клонов) я бы посоветовал поставить отдельный 5-вольтовый стабилизатор, подключив его к выводу 5V.
Следует отметить, что в последнее время стали появляться передатчики, выглядящие несколько нестандартно (см. рис. ниже). Оказалось, что отсутствие дросселя L1 (трехвиткового), от которого остались только отверстия — фикция, он просто заменен на соответствующий SMD-компонент. Хуже в этом варианте другое: неряшливая полиграфия может ввести в заблуждение относительно подключения выводов данных и питания. Правильное подключение показано на рисунке, оно для всех вариантов одинаково:
Самое поразительное в этом деле — то, что при перепутанном подключении данных и питания передатчик на небольших расстояниях продолжает работать! Если вы рассмотрите схему, то поймете в чем дело: база Q2 через резистор при этом оказывается подключенной к питанию, транзистор всегда открыт, и влияния на работу схемы не оказывает. А логический высокий уровень на шине питания просто запитывает в нужный момент генератор. Несуразности начинаются на некотором расстоянии — понятно, что из логического вывода источник питания получается плохой.
Подключение приемника
При приобретении приемника (он может носить название вроде MX-RM-5V или XD-RF-5V) обращайте внимание на длину выводов — мне как-то попалась целая партия с укороченными штырьками, отчего из стандартного разъема PBS приемник вываливался при малейшем перекосе и его приходилось к плате специально крепить.
У приемника схема гораздо сложнее (я ее не буду воспроизводить, но можете ознакомиться, например, тут). Она должна принять и усилить высокочастотный сигнал, отфильтровать частоту 433 МГц, выделить всплески и преобразовать их в логические уровни. Приемник имеет подстроечный дроссель (посередине платы), но без точных приборов для измерения амплитудно-частотной характеристики я его крутить не советую — скорее всего, вы ничего не улучшите, а только испортите.
Так как уже на небольшом расстоянии сигнал будет гораздо меньше помехи, понятно, что мы с помехами должны бороться по всем фронтам: и схемотехническими и программными методами. Последнее за нас делают библиотеки, но какая бы математика не применялась в программной обработке, желательно сначала сделать все для того, чтобы логическая единица на выходе появлялась только при всплеске полезного сигнала и не появлялась при наличии помехи. Иными словами, классно было бы от помех при приеме отстроиться заранее по максимуму.
Стандартный метод снижения помех, известный в мои времена каждому школьнику, собравшему хоть один радиоприемник или усилитель, заключается в том, что для чувствительных к помехам узлов необходимо делать отдельное питание, по максимуму изолированное от остальных схем. Можно его делать разными методами: когда-то ставили отдельный стабилитрон, сейчас часто изолируют питание проблемного узла LC-фильтром (так рекомендуется поступать, например, для АЦП, посмотрите даташиты на AVR-контроллеры). Но в наших условиях, когда современные компоненты невелики и дешевы, проще просто поставить на приемник отдельный от всего остального стабилизатор.
Стабилизатор, например, типа LP2950-5.0 плюс два необходимых конденсатора к нему в самом дешевом варианте (когда оба конденсатора — керамические, в диапазоне 1–3,3 мкФ) добавит к стоимости вашей схемы рублей шестьдесят максимум. Но я предпочитаю не экономить: на выходе ставлю обычный керамический, а на входе электролит (10–100 мкФ), причем твердотельный (полимерный) или танталовый. Обойтись керамическими конденсаторами и там и там можно, если входное напряжение 7-12 вольт поступает с батареек-аккумуляторов или с другого аналогового стабилизатора. Импульсные стабилизированные источники и простейшие нестабилизированные выпрямители требуют дополнительной фильтрации. Можно использовать дешевый алюминиевый электролит, если ставить параллельно ему керамический 0,1 мкФ, еще лучше поставить на входе последовательную индуктивность в несколько долей или единиц миллигенри.
Стабилизатор следует устанавливать прямо около приемника, длина проводников должна быть минимальна. Вместо LP2950 можно взять LM2931 или аналогичный с маленьким проходным напряжением (это особенно важно, если схема питается от батареек — для обычного LM78L05 входное напряжение должно быть не менее 7,5, а лучше 8-9 вольт).
Сравнив со случаем питания приемника непосредственно от Arduino, как рекомендуется во всех публикациях (исключений я не встречал), вы поразитесь полученному эффекту — дальность и способность проникать через стенки сразу увеличивается в разы. Приемник вместе со стабилизатором для удобства можно вынести в отдельную маленькую коробочку. Связать его выход с контроллером в основном корпусе можно любым трехжильным проводом (два питания и сигнальный проводник) длиной до 3 метров, а может быть и больше. Удобнее это потому, что еще нужны антенны, и по правилам будет лучше, если они будут параллельны друг другу в пространстве, а большие корпуса не всегда удается разместить так, чтобы антенны торчали в нужной ориентации.
В простейшем варианте в качестве антенн можно обойтись обрезками одножильного провода сечением не меньше 0,5 мм и длиной 17 см ± 1-3 мм. Не следует употреблять многожильный монтажный провод! В продаже имеются более компактные спиральные антенны, но я лично их эффективность не испытывал. Кончик антенны и у передатчика и у приемника запаивается в соответствующее отверстие в углу платы (не ошибитесь в модернизированном варианте передатчика — там слово ANT тоже не на месте, см. рис. выше).
Формирование и обработка передаваемых данных
Это второй крупный недостаток большинства обзоров по нашей теме: авторы ограничиваются какой-то локальной задачей, не формулируя ее в общем виде, как передачу произвольных данных одним пакетом. Как вы поняли из описания выше, передаваться нашим комплектом может только простая последовательность бит. Стандартная библиотека VirtualWire кодирует их специальным образом (каждая тетрада кодируется 6-ю битами, впереди добавляется синхронизирующий заголовок, и еще добавляется контрольная сумма для всего пакета) и на выходе превращает в более привычную последовательность байт. Но разбираться с ней уже приходится программисту самостоятельно.
Далее мы считаем, что передатчик и приемник подключены к Arduino. Кроме VirtualWire, в связи с бумом «умных домов», есть еще много всякого подобного, вроде RC-Switch или RemoteSwitch, но они ориентированы на другие задачи, и для передачи произвольных данных их употреблять явно не стоит.
Максимальная длина одного сообщения в VirtualWire равна 27 байт (см. документацию). Передача одного полного сообщения (оно автоматически дополняется сигнатурой 0xb38, значением длины сообщения и контрольной суммой) при выбранной мной скорости 1200 бит/с составляет 0,35 секунды.
Чем больше, кстати, выбранная скорость передачи, тем дальность передачи будет меньше. По опыту применения RS-232 известно, что при увеличении дальности допустимая скорость передачи экспоненциально падает: на скорости 19200 неэкранированная линия работает на 15 метров, на 9600 — 150 метров, а на скорости 1200 — более километра. Интересно было бы экспериментально выяснить характер этой зависимости для нашего случая, ведь очень много здесь зависит и от применяемой математики.
Инициализация передатчика в VirtualWire выглядит так:
Разберем принципы формирования данных на конкретном примере. Пусть у нас имеется выносной датчик температуры-влажности. Он выдает значения (переменные temperature и humidity) в формате действительного числа со знаком (float). Чтобы было проще разбираться на приемном конце, будем все приводить к виду положительного целого числа с числом десятичных разрядов не менее 4, переводить разряды по отдельности в ASCII-символы, передавать получившуюся строку, а на приемном конце выполнять обратные операции. Конечно, можно упростить задачу (например, обойтись без преобразования в ASCII и укоротить числа), но в таком виде она получается единообразной для почти любых разновидностей цифровых данных, что упрощает разборку при приеме.
На практике для формирования сообщения удобно воспользоваться типом String, примерно так:
Если требуется передавать более точные числа с большим количеством разрядов, то вы просто увеличиваете длину массива msg. Глобальные «волатильные» переменные tmpr и hum нужны в случае, если вы осредняете несколько показаний, в противном случае они тоже могут быть объявлены локальными внутри функции loop(). Сообщение, как видите, состоит из значений преобразованных температуры и влажности, в ASCII-строках по четыре байта каждое, предваряемых строкой из трех символов «DAH» (символы могут быть любыми другими из таблицы ASCII). Это сигнатура, которая позволит выделить данное сообщение из числа возможных других, посылаемых аналогичными устройствами. Не пренебрегайте сигнатурой, даже если вы полагаете, что других устройств поблизости в этом диапазоне не предвидится, заодно она служит дополнительной гарантией целостности принимаемых данных.
Заметьте также, что при преобразовании строки в массив необходимо указать на один символ больше, чем суммарная длина сообщения (3+4+4=11), это учитывается нулевой символ, замыкающий строку. А величина массива msg[] должна быть указана с запасом и может быть любой, в данном случае от 13 до 27 байт. При передаче все равно отправится ровно столько, сколько вернет функция strlen(msg), то есть 11 байт + нулевой символ.
В приемной части полученный массив ASCII-кодов придется разбирать (парсить). Но сначала нужно его принять. Для инициализации приема выполняются следующие действия:
Собственно прием с разборкой строки такой:
Надеюсь, у вас теперь будет меньше вопросов по применению этих дешевых и удобных в применении устройств.
Обзор радиомодуля на FS1000A (RF-5V)
Автор: Сергей · Опубликовано 28.06.2019 · Обновлено 13.04.2020
В данной статье расскажу как организовать радио связь между двумя Arduino на популярной частоте 433 МГц с помощью передающего (FS1000A) и принимающего (RF-5V) модуля. Данный модуль подойдет для тех, кому необходим недорогое и компактное устройство, из минусов можно сразу отнести радиус работы (
3 м без внешней антенны), а так же данные передаются в одном направлении.
Технические параметры радиомодуля FS1000A (RF-5V)
► Напряжение питания приемника: 5 В
► Частота работы приемника: 433 МГц
► Длина провода антенны приемника: 32 см
► Чувствительность приемника: 105 dB
► Напряжение питания передатчика: 3.5 – 5 В
► Длина провода антенны передатчика: 25 см
► Дальность передачи: 20 – 200 м, в зависимости от напряжения, поданного на передатчик;
► Габариты передатчика: 19,2 х 19,0 (25,0) х 7,5 мм
► Габариты приемника: 30,0 х 13,5 (19,2) х 9,0 мм;
Общие сведения
Давайте рассмотрим поближе данный радио модуль, начнем с передатчика FS1000A, он самый маленький. В центре расположен резонатор FST (LR 443A), настроенный на работу в диапазоне 433.xx МГц, на обратной стороне установлен переключающий транзистор и несколько пассивных компонентов, вот и все. Так же на модуле установлена антенна, но предусмотрен выход для подключения внешний антенны.
Принцип работы прост, если на вход «DATA» подается логическая «1» открывается транзистор и генератор работает, генерируя несущую волну на частоте 433 МГц, а когда на вход «DATA» устанавливается логическая «0», генератор останавливается.
Приемник RF-5V устроен по сложнее, но такой же простой как модуль передатчика. Состоит из радиочастотной схемы и пары операционных усилителей для усиления сигнала от передатчика.
Назначение контактов передающего модуля FS1000A:
► DATA — принимает цифровые данные для передачи.
► VCC и GND — Питание передатчика от 3.5 В до 12 В, чем выше напряжение, тем больше диапазон работы.
Назначение контактов принимающего модуля RF-5V:
► VCC и GND — Питание приемника, 5В.
► DATA — выводят полученные цифровые данные, два центральных вывода связаны между собой.
Подключение передатчика и приемника 433 МГц к Arduino UNO
Необходимые детали:
► Радиомодуль на FS1000A, RF-5V, 433 МГц x 2 шт.
► Arduino UNO R3 (DCCduino, CH340G) x 1 шт.
► Комплект проводов DuPont x 1 шт.
Подключение:
Подключение несложное, для передатчика необходимо три провода. Первым делом, подключаем VCC и GND к выводу 5 В и GND на Arduino, вывод «Data» должен быть подключен к 12 цифровому контакту Arduino.
После подключения передатчика можно перейти к приемнику, необходимо также три провода. Подключаем вывод VCC и GND к выводу 5 В и GND на Arduino. Любой из двух средних выводов «Data» должен быть подключен к 11 цифровому выводу на Arduino. Принципиальную схему подключения радио модуля на 433 МГц и Arduino показана на рисунке ниже.
Программа для передатчика:
Теперь, когда схема собрана, необходимо подготовить скетч и загрузить его в соответствующую плату Arduino. Прежде чем копировать скетч, необходимо установить дополнительную библиотеку «RadioHead» которая не входит в среду разработки Arduino IDE.
В примере просто отправляем текстовое сообщение от передатчика к получателю. Будет полезно понять, как использовать модули, и это может послужить основой для более практических экспериментов и проектов.
Радиомодули 433MHz RF Tx-Rx. Взаимодействие с Ардуино
Хотите добавить беспроводные возможности в ваш следующий проект Arduino, причем за меньшую цену, чем чашка кофе? Что ж, тогда модули передатчика и приемника 433 МГц для вас!
Их можно купить в интернете менее чем за два доллара за пару, что делает их одним из самых недорогих вариантов передачи данных, которые вы можете получить. И что самое приятное, эти модули очень крошечные, что позволяет использовать беспроводной интерфейс практически в любом проекте.
Обзор оборудования
Давайте подробнее рассмотрим модули передатчика и приемника 433 МГц.
Этот маленький модуль является передатчиком. Сердцем модуля является резонатор SAW, настроенный на работу в диапазоне 433.xx МГц. Есть переключающий транзистор и несколько пассивных компонентов, вот и все.
Когда на вход DATA поступает логическая 1, генератор начинает работать, генерируя постоянную РЧ несущую волну на частоте 433.xx МГц, а когда на входе DATA устанавливается логический 0, генератор останавливается. Этот метод известен как Amplitude Shift Keying, о котором мы вскоре поговорим подробнее.
Это приемный модуль. Хотя все выглядит сложным, но он так же просто, как модуль передатчика. Он состоит из радиочастотной схемы и пары операционных усилителей для усиления принимаемой несущей от передатчика. Усиленный сигнал подается на ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты), которая позволяет декодеру «выделить» поток цифровых битов, что обеспечивает лучшее декодирование и помехоустойчивость.
ASK — Amplitude Shift Keying
Как обсуждалось выше, для отправки цифровых данных по радиоканалу, эти модули используют технику, называемую Amplitude Shift Keying или ASK (амплитудная модуляция). Это когда амплитуда (то есть уровень) несущей волны (в нашем случае это сигнал 433 МГц) изменяется в ответ на входящий сигнал данных.
Это очень похоже на аналоговую технику амплитудной модуляции, с которой вы, возможно, знакомы, если вы собирали AM-радио. Иногда это называется двоичной амплитудной манипуляцией, потому что нам необходимо только два уровня. Вы можете представить это как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ.
- Для лог. 1 — несущая в полную силу
- Для лог. 0 — несущая отключена
Амплитудная модуляция имеет преимущество в том, что она очень проста в реализации. На ее основе довольно просто спроектировать схему декодера. Также для ASK требуется меньшая полоса пропускания, чем другим методам модуляции, таким как FSK (частотная модуляция). Это одна из причин того дешевизны модулей.
Однако недостатком является то, что амплитудная модуляция подвержена помехам от других радиоустройств и фоновому шуму. Но пока вы обеспечиваете передачу данных на относительно медленной скорости, она может надежно работать в большинстве сред.
Распиновка передатчика и приемника 433 МГц
Давайте посмотрим на распиновку модулей передатчика и приемника RF 433 МГц.
- DATA — принимает цифровые данные для передачи.
- VCC — обеспечивает питание передатчика. Это может быть любое положительное постоянное напряжение от 3,5 до 12 В. Обратите внимание, что РЧ-выход пропорционален напряжению питания, т.е. чем выше напряжение, тем больше будет дальность.
- GND — минус питания.
- Антенна — это разъем для внешней антенны. Как обсуждалось ранее, вам понадобится припаять кусок проволоки длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.
- DATA — выводит полученные цифровые данные. Два центральных штифта внутренне связаны между собой, поэтому вы можете использовать любой из них для вывода данных.
- VCC — обеспечивает питание приемника. В отличие от передатчика, напряжение питания для приемника должно быть 5 В.
- GND — минус питания.
- Антенна — это разъем для внешней антенны, который часто не обозначен. Это накладка в левом нижнем углу модуля, рядом с маленькой катушкой. Опять же, можно припаять кусок провода длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.
Схема подключения передатчика и приемника 433 МГц к Arduino UNO
Теперь, когда мы знаем все о модулях, пришло время использовать их!
Поскольку мы будем передавать данные между двумя платами Arduino, нам, конечно, понадобятся две платы Arduino, две макетные платы и пара соединительных проводов.
Схема для передатчика довольно проста. У него всего три соединения. Подключите контакт VCC к контакту 5 В и минус к Arduino. Контакт Data-In должен быть подключен к цифровому контакту Arduino № 12. Вы должны использовать контакт 12, так как по умолчанию библиотека, которую мы будем использовать в нашем скетче, использует этот контакт для ввода данных.
На следующем рисунке показана схема соединения.
После подключения передатчика вы можете перейти к приемнику. Подключение приемника так же просто, как и передатчика.
Так же нужно сделать только три соединения. Подключите контакт VCC к контакту 5 В и минус на Arduino. Любой из двух средних выводов Data-Out должен быть подключен к цифровому выводу № 11 на Arduino.
Вот так должна выглядеть схема соединения для приемника.
Теперь, когда передатчик и приемник подключены, нам нужно написать код и отправить его на соответствующие платы Arduino. Поскольку у вас, вероятно, только один компьютер, мы начнем с передатчика. Как только код будет загружен, мы перейдем к приемнику. Arduino, к которому подключен передатчик, может питаться от источника питания или батареи.
RadioHead Library — универсальная библиотека для беспроводных модулей
Прежде чем мы начнем программировать, установим библиотеку RadioHead в Arduino IDE.
RadioHead — это библиотека, которая позволяет легко передавать данные между платами Arduino. Она настолько универсальна, что ее можно использовать для управления всеми видами устройств радиосвязи, включая наши модули на 433 МГц.
Библиотека RadioHead собирает наши данные, инкапсулирует их в пакет данных, который включает в себя CRC (проверку циклически избыточного кода), а затем отправляет его с необходимой преамбулой и заголовком на другую Arduino. Если данные получены правильно, принимающая плата Arduino проинформирует о наличии доступных данных и приступит к их декодированию и выполнению.
Пакет RadioHead формируется следующим образом: 36-битный поток из пар «1» и «0», называемый «обучающей преамбулой», отправляется в начале каждой передачи. Эти биты необходимы приемнику для регулировки его усиления до получения фактических данных. Затем следует 12-битный «Начальный символ», а затем фактические данные (полезная нагрузка).
Последовательность проверки или CRC добавляется в конец пакета, который пересчитывается RadioHead на стороне приемника, и если проверка CRC верна, приемное устройство получает предупреждение. Если проверка CRC не пройдена, пакет отбрасывается.
Весь пакет выглядит примерно так:
Скетч Arduino для радиочастотного передатчика 433 МГц
В нашем эксперименте мы отправим простое текстовое сообщение от передатчика к получателю. Будет полезно понять, как использовать модули, и это может послужить основой для более практических экспериментов и проектов.
Вот скетч, который мы будем использовать для нашего передатчика:
Это довольно короткий набросок, но это все, что вам нужно для передачи сигнала.
Код начинается с подключения библиотеки RadioHead ASK. Мы также должны подключить библиотеку SPI Arduino, так как от нее зависит библиотека RadioHead.
Далее нам нужно создать объект ASK, чтобы получить доступ к специальным функциям, связанным с библиотекой RadioHead ASK.
В функции setup() нам нужно инициализировать объект ASK.
В функции loop() мы начинаем с подготовки сообщения. Это простая текстовая строка, которая хранится в char с именем msg. Знайте, что ваше сообщение может быть любым, но не должно превышать 27 символов для лучшей производительности. И обязательно посчитайте количество символов в нем, так как вам понадобится это количество в коде получателя. В нашем случае у нас 11 символов.
Затем сообщение передается с использованием функции send(). Он имеет два параметра: первый — это массив данных, а второй — количество байтов (длина данных), подлежащих отправке. За send() функцией обычно следует waitPacketSent() функция, которая ожидает завершения передачи любого предыдущего передаваемого пакета. После этого код ждет секунду, чтобы дать нашему приемнику время разобраться во всем.
Скетч Arduino для радиочастотного приемника 433 МГц
Подключите приемник Arduino к компьютеру и загрузите следующий код:
Как и код передатчика, код приемника начинается с подключения библиотек RadioHead и SPI и создания объекта ASK.
В setup() мы инициализируем объект ASK, а также настраиваем последовательный монитор, так как мы будем просматривать наше полученное сообщение.
В функции loop() мы создаем буфер размером передаваемого сообщения. В нашем случае это 11, помните? Вам нужно будет настроить это, чтобы соответствовать длине вашего сообщения. Обязательно укажите все пробелы и знаки препинания, поскольку все они считаются символами.
Далее мы вызываем функцию recv(). Это включает приемник, если он еще не включен. Если доступно сообщение, оно копирует сообщение в свой первый буфер параметров и возвращает true, иначе возвращает false. Если функция возвращает true, код вводит оператор if и печатает полученное сообщение на мониторе последовательного порта.
Затем мы возвращаемся к началу цикла и делаем все заново.
После загрузки скетча откройте серийный монитор. Если все в порядке, вы должны увидеть ваше сообщение.
Увеличение дальности радиочастотных модулей 433 МГц
Антенна, которую вы используете как для передатчика, так и для приемника, может реально повлиять на дальность передачи, которую вы сможете получить с помощью этих радиочастотных модулей. На самом деле без антенны вы сможете общаться на расстоянии не более метра.
При правильной конструкции антенны вы сможете общаться на расстоянии до 50 метров. Конечно, это на открытом пространстве. Ваш диапазон в помещении, особенно через стены, будет слегка ослаблен.
Антенна не должна быть сложной. Простой кусок одножильного провода может послужить отличной антеной для передатчика и приемника. Диаметр антенны вряд ли имеет какое-либо значение, если длина антенны правильная.
Самая эффективная антенна имеет ту же длину, что и длина волны, для которой она используется. Для практических целей достаточно половины или четверти этой длины.
Длина волны частоты рассчитывается как:
Длина волны = скорость распространения (v) / частота (f)
В воздухе скорость передачи равна скорости света, которая, если быть точным, составляет 299 792 458 м/с. Итак, для частоты 433 МГц длина волны равна:
Длина волны = 299 792 458 м/с / 433 000 000 Гц = 0,6924 м
Полноволновая антенна длиной 69,24 см довольно длинная, ее использование не очень удобно. Вот почему мы выберем четвертьволновую антенну, длина которой составляет 17,3 см.
На всякий случай, если вы экспериментируете с другими радиопередатчиками, которые используют разные частоты, вы можете использовать ту же формулу для расчета необходимой длины антенны. Довольно просто, верно?
Даже 17,3 см антенна может показаться неудобной в вашем крошечном проекте Arduino. Но НЕ соблазняйтесь наматывать антенну, чтобы сделать ее более компактной, так как это серьезно повлияет на дальность действия. Прямая антенна всегда лучше!
Скачать библиотеку RadioHead (402,8 KiB, скачано: 655)