Xây dựng một liên kết dữ liệu vô tuyến 500 mét với giá dưới 40 đô la.: 7 bước

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Bạn có một bể nước mà bạn muốn đo, một cái đập hay một cái cổng? Muốn phát hiện một chiếc ô tô đang lao xuống ổ nhưng không muốn luồn dây điện qua khu vườn? Tài liệu hướng dẫn này chỉ ra cách gửi dữ liệu 500 mét với độ tin cậy 100% bằng cách sử dụng chip vi điều khiển picaxe và mô-đun vô tuyến 315Mhz hoặc 433Mhz.

Bước 1: Sơ đồ

Mạch phát và mạch thu khá đơn giản và sử dụng chip picaxe. Các vi điều khiển chip đơn này có thể cảm nhận điện áp tương tự, bật và tắt mọi thứ và có thể truyền dữ liệu. Xem hướng dẫn https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ và https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20 / để biết mô tả về cách lập trình chip picaxe. Với liên kết vô tuyến cũng như giao diện với PC, người dùng có thể cảm nhận dữ liệu từ xa và truyền dữ liệu đến bất kỳ đâu trên thế giới.

Bước 2: Máy phát và Ăng ten

Nguyên mẫu máy phát được chế tạo trên một mảnh bảng nguyên mẫu. Có sẵn vô số mô-đun RF 10mW công suất thấp hoạt động tốt trong phạm vi khoảng 30 mét. Tuy nhiên, một khi công suất tăng lên trên nửa watt, RF có xu hướng quay trở lại chip picaxe và gây ra các thiết lập lại và các hành vi kỳ lạ khác. Câu trả lời là loại bỏ ăng-ten của mô-đun và đưa RF đi xa từ 3 mét trở lên của đồng trục 50ohm và xây dựng một ăng-ten lưỡng cực thích hợp. Điều này cũng tăng phạm vi đáng kể.

Bước 3: Xây dựng một ăng ten lưỡng cực với một Balun

Ở ăng ten là một balun làm bằng cáp đồng trục. Cần có một balun nếu không thì tấm chắn của đồng trục sẽ trở thành một ăng-ten thay vì là trái đất và bức xạ RF xuống gần picaxe, điều này làm mất đi mục đích của ăng-ten. Có rất nhiều thiết kế balun nhưng tôi chọn cái này vì nó chỉ sử dụng các bit của cáp đồng trục. Các bước sóng phổ biến là 95,24cm cho 315Mhz và 69,34cm cho 433Mhz. Độ dài đồng trục lần lượt là 1/4 và 3/4 bước sóng. Các dây lưỡng cực bằng 1/4 bước sóng. Vì vậy, đối với các mô-đun tôi đã sử dụng ở 315Mhz, dây đồng trục là 23,8cm và 71,4cm và dây lưỡng cực là mỗi dây 23,8cm.

Tấm chắn và lõi đồng trục được nối với nhau khi đồng trục tách thành hai. Tại lưu ý lưỡng cực, các tấm chắn cũng được kết nối. Nếu những mối nối này ở ngoài trời thì chúng cần được chống thấm theo một cách nào đó - ví dụ như sơn hoặc silicone không dẫn điện. Ăng-ten hoạt động tốt nhất khi cách mặt đất ít nhất 2 mét. Cảm ơn và cảm ơn I0QM cho thiết kế này.

Bước 4: Mô-đun máy phát

Mô-đun máy phát hiện có trên ebay với giá khoảng 14 đô la Mỹ tại https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN. Mức tiêu thụ hiện tại là khoảng 100mA khi truyền ở 9V và hầu như không có gì khi không hoạt động. Ăng-ten đã được tháo ra để xây dựng lưỡng cực, mặc dù mô-đun có thể ổn với ăng-ten được gắn vào nếu nó được ghép nối với một bộ vi điều khiển khác. Dây bện đồng trục được kết nối với đất của mô-đun, thuận tiện bên cạnh kết nối ăng-ten.

Bước 5: Mô-đun bộ thu

Mô-đun bộ thu là một đơn vị superheterodyne có sẵn với giá khoảng 5 đô la Mỹ từ cùng một cửa hàng ebay. Có một số mô-đun khác (bao gồm cả siêu tái sinh) không nhạy bằng và không cung cấp phạm vi.

Bước 6: Mạch thu và mã Picaxe

Mô-đun máy thu được kết nối với một picaxe như trong sơ đồ. Ăng-ten là một đoạn dây 23,8cm, và để làm lưỡng cực và tăng độ nhạy, một đoạn dây dài 23,8cm khác được hàn vào đất của mô-đun. Mã máy phát như sau: main: serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUUTW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) 'T và W = ascii & H54 và & H57 = 0100 và 0111 = bằng 1s và 0s 'b0 = số ngẫu nhiên' b1 = số ngẫu nhiên 'b2 = đến thiết bị' b3 = đảo ngược 'b4 = messagetype' b5 = đảo ngược 'b6 / b7 = dữ liệu 1 và đảo ngược 'b8, b9 = dữ liệu 2' b10, b11 = dữ liệu 3 'b12, b13 = dữ liệu 4 ngẫu nhiên w0' số ngẫu nhiên được sử dụng để xác định thông báo khi sử dụng nhiều bộ lặp b2 = 5 'thành số thiết bị… b3 = 255-b2 b4 = 126 'số ngẫu nhiên để thử nghiệm b5 = 255-b4 b6 = 0' số ngẫu nhiên để thử nghiệm b7 = 255-b6 b8 = 1 'số ngẫu nhiên để thử nghiệm b9 = 255-b8 b10 = 2' số ngẫu nhiên để thử nghiệm b11 = 255-b10 b12 = 3 'tổng kiểm tra - bất kỳ giá trị nào b13 = 255-b12 tạm dừng 60000' truyền một lần mỗi phút tới mainVà mã bộ thu: main: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5 nghịch đảo, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 b13 = 255-b13 'chỉ cần thực sự kiểm tra một lần nữa nếu b12 = b13 thì đối với b12 = 0 đến 55 cao 2 tạm dừng 100' đèn flash dẫn một lần thứ hai cho tôi Inute low 2 pause 900 next endif goto main Bộ truyền gửi một gói tin một lần mỗi phút - sau khi gỡ lỗi, điều này phải giảm xuống sau mỗi 15 phút hoặc 30 phút để tránh gây nhiễu cho hàng xóm. "ÂœUUU" Â ở đầu gói là nhị phân cho 01010101 cân bằng đơn vị Rx. Giao thức sử dụng một dạng mã hóa Manchester trong đó số của 1 và 0 được giữ bằng nhau càng tốt và điều này được thực hiện bằng cách gửi nghịch đảo của mỗi byte sau khi byte được gửi. Nếu không có điều này, các gói tin đôi khi không vượt qua được nếu chúng đang gửi nhiều số không nhị phân. Tổng kiểm tra ở cuối phải hợp lệ trước khi dữ liệu được xử lý. Bộ nhận nhấp nháy đèn LED trong 55 giây khi nhận được gói tin và sau khi được gỡ lỗi, điều này có thể được thay đổi thành một số xác nhận khác.

Bước 7: Mô-đun công suất thấp hơn và mối quan hệ láng giềng

Để giữ cho mối quan hệ láng giềng luôn hạnh phúc, đặc biệt là với TV kỹ thuật số, hãy gửi dữ liệu đi xa nhất có thể nhưng không cần xa hơn. Người ta có thể tranh luận về tính hợp pháp của các bộ truyền công suất cao hơn nhưng giải pháp tốt nhất là giữ RF trên tài sản của bạn và gửi dữ liệu không thường xuyên dưới dạng các gói ngắn gọn. Mô-đun công suất thấp hơn này có giá bằng một nửa và đi được khoảng 200 mét. Công suất thấp hơn có lợi thế là nó có thể có một ăng-ten gắn trực tiếp trên mô-đun và có thể được hàn bên cạnh picaxe, vì vậy đồng trục và balun không cần thiết.

Các bài kiểm tra phạm vi được thực hiện qua cây cối và trên một ngọn đồi, điều này giải thích tại sao một mô-đun được liệt kê là "4000m" chỉ đi được 500 mét. Tiếp theo sẽ là phần hướng dẫn về cách xây dựng các nguồn cung cấp năng lượng mặt trời khép kín phù hợp với các thiết bị này, cũng như các cảm biến như nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, độ ẩm của đất và mức độ bể chứa.