DIY Dipole антенны өөрчлөлт бүхий сайжруулсан NRF24L01 радио: 5 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Нөхцөл байдал нь би стандарт nRF24L01+ модулиудыг ашиглан ойролцоогоор 50 футын зайтай 2 эсвэл 3 ханаар дамжуулж, хүлээн авах боломжтой байсан явдал юм. Энэ нь миний зориулалтын дагуу ашиглахад хангалтгүй байсан.

Өмнө нь би санал болгосон конденсаторыг нэмж оруулахыг оролдож байсан боловч миний болон миний техник хангамжийн хувьд маш бага сайжруулалт хийсэн. Тиймээс зураг дээрх тэдгээрийг үл тоомсорлож үзээрэй.

Алсын мэдрэгчийн хувьд би nRF24L01+PA+LNA гэх мэт нэгжийн ихэнх хэсгийг SMA холболт, гадна антентай байхыг хүсээгүй. Тиймээс би энэ өөрчлөгдсөн модулийг бүтээсэн.

Энэхүү RF24 модулийг өөрчилснөөр би 100 фут орчим зайтай дөрвөн ханыг туулж чадна.

Энэ модуль нь харааны шугамын хэрэглээнд ашиглагдах үед стандарт nRF24 модулийн зайг бараг хоёр дахин нэмэгдүүлэх ёстой; RF онгоц, дөрвөн зэс, автомашин, завь гэх мэт (100 метр). Би харааны туршилтын тодорхой шугамыг гаргаагүй байна. Миний туршилтанд дамжуулагчийн хооронд гал тогооны хэрэгсэл, шүүгээ, шүүгээ дүүрэн зүйл байсан.

Дипол антенны талаархи дэлгэрэнгүй мэдээллийг эндээс авна уу:

Би антенны дизайныг судалж үзсэн боловч маш олон тооны антенны дизайны талаар маш тодорхой дизайны өгөгдөл, онол байдаг (ялангуяа өндөр давтамжийн авсаархан антенны хувьд), ойд төөрсөн мэт санагдах нь амархан байдаг. Тиймээс туршилт нь гол үүрэг гүйцэтгэдэг.

Энэ бүхнийг даван туулсны дараа би дизайны өөрчлөлтийнхөө хэрэгжилтийг энд танд өгөх болно.

Алхам 1: Танд хэрэгтэй зүйлс

Сайжруулсан (Dipole) антенаар өөрийн сайжруулсан NRF24L01+ үйлдвэрлэхийн тулд танд дараахь зүйлс хэрэгтэй болно.

• NRF24L01+ модуль https://www.ebay.com/itm/191351948163 эсвэл www.ebay.com/itm/371215258056
• Гагнуурын төмөр ба түүнтэй холбоотой зүйлс.
• Яг хутга (эсвэл хамгаалалтын бүрхүүлийг хусах бусад хэрэгсэл)
• 24га. Хатуу утас (30 г хүртэл.)

Алхам 2: Радио модулийг өөрчлөх

Би дипол антенны үндсэн загварыг эхлүүлж туршилтаар тохируулсан.

Долгионы урттай элемент шаарддаг зарим загварт багтаамж, эсэргүүцэл, индуктив ба резонансын байдлаас шалтгаалан нарийн тохируулга хийх шаардлагатай болдог. Надад эдгээр шинж чанаруудыг 2.4 ГГц -ийн идэвхтэй хэлхээнд хэмжих хэрэгсэл байхгүй тул би эмпирик туршилтаар шаардлагатай байгаа тохиргоог хийсэн.

Зураг дээр миний туршилтын хэд хэдэн нэгж байна. Би антеныг гагнах, гагнах, нугалах, дахин нугалахад зарим ул мөр арилсан. Үүнээс хоёр сайн зүйл гарч ирэв. 1) Би нэг хөлөө газарт бэхлэхийн тулд дээд талаас доод тал руу шилждэг бөгөөд энэ нь механик болон гүйцэтгэлийн хувьд илүү сайн болсон. 2) Утасыг хэт цавуу эсвэл халуун цавуугаар бэхлэх нь зүйтэй (би туршилтын явцад антенныг санамсаргүй нугалж байсан.) Эхлээд үүнийг хийвэл энэ нь тэдгээрийг гагнах зориулалттай болно.

Өөрчлөлт хийх алхамууд:

1. Дээрх эхний зураг дээр харагдаж байгаа шиг ПХБ антенны суурийн ойролцоо ул мөрийг 1-2 мм өргөнтэй хоёр удаа хайчилж ав. Энэ нь одоо байгаа антенныг хэлхээнээс үр дүнтэй гаргадаг.
2. Нөгөө талд, яг хутга ашиглан дээрх хавтгай дээрх ирмэг дээрх хамгаалалтын бүрхүүлийг хусаж, дээрх хоёр дахь зурагт үзүүлэв.
3. 24га хоёр ширхэг хайчилж ав. Ойролцоогоор утас. 50 мм
4. Утас бүрийн нэг төгсгөлөөс хоёр миллиметр тусгаарлагчийг хуулж ав.
5. Нүцгэн хэсгийг газарт холбох утас дээр зөв өнцгөөр нугална.
6. Утас бүрийг нааж (зөвлөж байна: оройн цавуу эсвэл халуун цавуу), ингэснээр нүцгэн төгсгөлийг гагнахад бэлэн болно; нэг нь тайрсан ул мөрийн доор, нөгөө нь газрын гадаргуугийн ирмэг дээр. Хоёр утас хоорондоо зэрэгцээ, 6 мм -ийн зайтай байх ёстой.
7. Цавуу тавьсны дараа гагнах газраа гагнуурын урсгал оо хийж, дараа нь гагнана. Би гагнуурыг хурдан хийж, хавтанг хэт халаахгүйн тулд флюс ашиглахыг зөвлөж байна.
8. ПХБ -ийн ирмэг дээр утаснуудын хооронд тэгш өнцөгт нугалж, газрын хавтгай дуусах газраас 6мм -ийн зайд хий. Дээрх сүүлийн хоёр зургийг үзнэ үү. Хэрэв та утаснуудаа наасангүй бол гагнуурын цэгүүдэд хэт их ачаалал өгөхөөс болгоомжлох хэрэгтэй.
9. Самбарын ирмэгээр дамжин өнгөрөх утас бүрийг 90 градусын нугалаас 30 мм хүртэл хэмжиж, тэндээс нь таслана. Би нарийн хэмжиж, огтлох боломжгүй гэдгээ олж мэдээд хааш нь зүсэхээ нарийн ширхэгтэй шилэн үзүүрээр хэмжиж тэмдэглэв.
10. Хуучин антенны ПХБ -ийн ул мөрийн ойролцоо байгаа утас нь 1 -р алхамд хийсэн огтлолын аль алинд нь тасралтгүй байх эсэхийг ом метрээр шалгана уу.

Алхам 3: Бэлэн бүтээгдэхүүн

Таны NRF24L01+ модуль нь таны ашиглаж буй төслөөс хамаагүй илүү өндөр үзүүлэлттэй байх болно. Та илүү өргөн хүрээтэй, эсвэл радио тэжээлийн тохиргоо багатай, найдвартай байдлыг эдлэх боломжтой болно. Та үүнийг зөвхөн нэг радиог (дамжуулагч эсвэл хүлээн авагч) өөрчилж байсан ч олох ёстой. мөн хо unitр төгсгөлд өөрчилсөн нэгжийг ашиглахдаа ашиг тусыг хоёр дахин нэмэгдүүлнэ. Антеныг бие биентэйгээ зэрэгцүүлэн чиглүүлэхээ мартуузай. Би эдгээр өөрчилсөн радио (газрын хөлийг доош нь харуулан босоо чиглэлд чиглэсэн) ашигладаг олон алсын мэдрэгч төхөөрөмжтэй төсөл хэрэгжүүлж байгаа бөгөөд энэ нь NRF24L01+PA+LNA болон гадаад антен ашиглан төв суурин станцтай ярилцах болно.

Таны төсөлд байгаа дамжуулагч ба хүлээн авагчийн антеннуудыг хэвтээ эсвэл босоо байдлаар чиглүүлж, хоорондоо параллель байрлуулах нь зүйтэй. Нэмж дурдахад, хэрэв тэд чиглэлийн сонголттой болохыг мэддэг бол энэ нь үнэгүй чиг баримжаатай байж магадгүй (үүнийг энд ерөнхийд нь заагаагүй болно). Хэрэв таны антенн нь бие махбодийн хувьд огт өөр байх албагүй, жишээ нь та өндөр ашигт гадны антен ашигладаггүй юм шиг байвал антеннууд нь яг ижилхэн чиглэсэн байх нь дээр. Энэ нь хамгийн их найдвартай байдал, хүртээмжийг олж авахын тулд хийгдсэн бөгөөд антеннуудыг суурин байдлаар суурилуулсан болно.

Эцэст нь сайжруулалтын хэмжээг тооцоолоход жаахан хэцүү байдаг; гэхдээ миний өргөдөлд би үүнийг өөрчилөгдөөгүй хувилбаруудаас 50-100% гэж оруулсан. Энэ нь наад зах нь 2.5db гадаад антентай төхөөрөмж шиг сайн гэж би бодож байна; гэхдээ NRF24L01+PA+LNA нэгж шиг үр дүнтэй биш.

Энэхүү зааварчилгааны гол зорилго нь илүү сайн дамжуулах, хүлээн авах, төслүүдэд илүү сайн ашиглах боломжийг олгохын тулд сайжруулсан дипол антентай NRF24L01+ загварыг хэрхэн бүтээх талаар заавар өгөх явдал юм.

Энэ бол ихэнх хүмүүсийн сонирхдог зүйл юм. "Эдгээр нэгжүүдээс илүү өргөн хүрээг ашиглахын тулд би юу хийх ёстой вэ?"

Тиймээс энэ үед… үүнийг хийх; мөн өөрийн тохируулсан радиог ашиглан төслүүдийнхээ амжилтын талаар надад мэдэгдээрэй.

Хэрэв та өөрчилсөн радио (радио) -уудаа урьдчилж туршихыг хүсч байвал би туршилтанд зориулан бүтээсэн програм хангамжаа оруулсан болно.

Алхам 4: Би энэ загварыг хэрхэн оновчтой болгосон бэ?

Одоо сонирхож буй хүмүүсийн хувьд би хэрхэн сайжруулж, туршиж үзсэнээ хуваалцах болно. Гэсэн хэдий ч туршилтыг хэрхэн хэрэгжүүлэх нь энэ зааврын гол чиглэл биш гэдгийг анхаарна уу.

Аливаа Arduino эсвэл түүнтэй адилтгах самбарыг туршихын тулд NRF24L01+ модулиудыг ашиглаж болно. 01+ хувилбарууд нь 250 кГц дамжуулах хурдыг ашигладаг тул туршилтын програм хангамжийн хувьд шаардлагатай байдаг. Зөвхөн 1.9-3.6 вольтын хүчдэлтэй радиог асаахаа мартуузай.

Найдвартай байдлын туршилтын хувьд би мини дэмждэг Arduino болон өөрчлөгдөөгүй NRF24L01+ -ийг алсын удирдлага болгон ашигласан. Энэ нь өгөгдлийн багцыг хүлээн авч, үүнийг хүлээн зөвшөөрсөн байдлаар буцааж өгдөг. Эдгээр нь 3.3V зохицуулалттай байсан.

Надад энэ угсралтыг жижиг хайрцагт хийж, туршилтын янз бүрийн байршилд хялбархан, дахин дахин байрлуулж болно.

Би өөрчилсөн NRF24L01+ бүхий Nano3.0 MCU -ийг гол дамжуулагч болгон ашигласан. Энэ төгсгөл нь хөдөлгөөнгүй байсан бөгөөд туршилтын үр дүнг өгсөн (16x02 LCD дэлгэц эсвэл цуваа дэлгэцээр дамжуулан). Антеныг сайжруулснаар илүү сайн дамжуулах, хүлээн авах чадварыг бий болгоно гэдгийг би эхэндээ тогтоосон. Цаашилбал, би ижил төгсгөлд ашигласан өөрчлөгдсөн радиогоор ижил туршилтын үр дүнг авах болно. Туршилтанд тал бүр дамжуулж, хүлээн авдаг болохыг анхаарна уу, учир нь дамжуулсны дараа үүнийг амжилттай харилцаа холбоо гэж тооцохын тулд хүлээн авах ёстой.

Туршилтын үр дүнд нөлөөлж болох олон зүйл байдаг гэдгийг анхаарна уу.

• RF24 модуль эсвэл түүнд холбогдох утаснууд хүрч байна.
• Хүний бие цахилгаан дамжуулах шугамын шугамтай.
• Дээрх хоёр нь эерэг нөлөө үзүүлдэг.
• Нийлүүлэлтийн хүчдэлийн шинж чанар
• Хамгийн гол нь дамжуулагч ба хүлээн авагчийн антенны чиглэл.
• Тухайн бүс дэх бусад WiFi урсгал. Эдгээр нь "цаг агаар сайн", "шуургатай нөхцөл байдал" гэх мэт ялгааг үүсгэж болзошгүй юм. Тиймээс таатай нөхцөлд тест хийхийг оролдсон. Би туршиж буй тухайн нэгжийн хамгийн сайн үр дүнг авахын тулд туршилтыг давтаж, дараа нь эдгээр үр дүнг бусад туршилтын нэгжүүдтэй харьцуулсан үр дүнтэй харьцуулах болно.

Дотор нь туршилтын найдвартай үр дүнг олж авах нь нүдний хараатай гадаа харьцуулахад илүү хэцүү байдаг. Нэгжийн байрлалыг хэдхэн инчээр хөдөлгөснөөр би үр дүнгийн хувьд эрс ялгаатай байж чадна. Энэ нь нягтрал, саад бэрхшээл, цацруулагч дохионы замаас үүдэлтэй юм. Өөр нэг хүчин зүйл бол антенны дохионы хүч чадлын хэв маяг байж болох ч энэ нь хажуу тийш хэдэн инчийн хөдөлгөөнд эрс ялгаа үүсгэж болзошгүй гэдэгт би эргэлзэж байна.

Гүйцэтгэлийн статистик мэдээллээр хангахын тулд би програм хангамж зохион бүтээсэн.

Дээрээс нь би туршилтын нөхцлийг аль болох зассан. Гүйцэтгэлийн туршилтын батерей бүрт ижил чиг баримжаа бүхий антеннуудыг (Tx & Rx) тэмдэглэгдсэн газарт тэмдэглэх гэх мэт. Доорх туршилтын үр дүн нь олон газраас авсан олон тооны туршилтын нийлбэр дундаж дүн юм. Ашигласан туршилтын нөхцөлд өөрчлөгдөөгүй радио нь амжилттай мессеж хүлээн авах боломжгүй байв.

Би 24ga -тай хамгийн сайн үр дүнд хүрсэн. 30 гаруй кг. утас Үр дүн нь арай дээр байсан; 10 хувь гэж хэлье. Үнэнийг хэлэхэд би зөвхөн утастай хоёр тохиолдлыг туршиж үзсэн бөгөөд антенны нийт топологийн хувьд 1 мм -ийн зөрүүтэй байж болох юм (сегмент хоорондын зөрүүний нийлбэр). Цаашилбал, би 30ga ашиглан анхны давталтаа өөрчилсөн. 1 мм -ийн хэд хэдэн тохируулга хийх. Дараа нь эдгээр утаснуудын уртыг 24ga -тай хуулбарлав. 24 га -ийн урттай харьцуулах өөр туршилт хийхгүйгээр. Утас.

[Дээрх зурган дээрх 1 -р хүснэгтийн үр дүнг үзнэ үү]

Би төхөөрөмжөө жижиг хайрцагт багтаахыг хүсч байсан тул би антенны дамжуулах утас 10 мм, 10 мм урт байсныг зөвхөн 6 мм ба 6 мм болгож сольж, антенны хамгийн оновчтой уртыг туршиж үзсэн. Миний янз бүрийн туршилтуудын үр дүнгийн товч тоймыг энд оруулав.

[Дээрх зурган дээрх 2 -р хүснэгтийн үр дүнг үзнэ үү]

Лабораторийн хэмжилтийн илүү сайн тоног төхөөрөмж бүхий нэмэлт туршилт нь nRF24 радио антенны энэхүү өөрчлөлтийг хамгийн оновчтой гүйцэтгэхэд сегментийн уртыг (утасны хэмжээ, магадгүй бэхэлгээний эсвэл чиглэлийн цэгүүд) боловсруулж, баталгаажуулах нь дамжиггүй.

Хэрэв та шалгаж болохуйц сайжруулалтыг олж авбал бидэнд мэдэгдээрэй (24G -аас дээш. 6X6mm x 30mm тохиргоо). Бидний ихэнх нь эдгээр радиог хамгийн их ашиглахыг хүсдэг (том антен нэмэлгүйгээр).

Таны төсөлд байгаа дамжуулагч ба хүлээн авагчийн антеннуудыг хэвтээ эсвэл босоо байдлаар чиглүүлж, хоорондоо параллель байрлуулах нь зүйтэй. Нэмж дурдахад, хэрэв тэд чиглэлийн сонголттой болохыг мэддэг бол энэ нь үнэгүй чиг баримжаатай байж магадгүй (үүнийг энд ерөнхийд нь заагаагүй болно). Хэрэв таны антенн нь бие махбодийн хувьд огт өөр байх албагүй, жишээ нь та өндөр ашигт гадны антен ашигладаггүй юм шиг байвал антеннууд нь яг ижилхэн чиглэсэн байх нь дээр. Энэ нь хамгийн их найдвартай байдал, хүртээмжийг олж авахын тулд хийгдсэн бөгөөд антеннуудыг суурин байдлаар суурилуулсан болно.

Алхам 5: Туршилтанд ашиглаж байсан техник хангамж ба програм хангамж

Миний туршихад ашиглаж байсан техник хангамж 2 Arduino нийцтэй MCUs

2 NRF24L01+

Заримдаа би a16x02 хэмжээтэй LCD дэлгэц (бодит цаг хугацаанд үзэхэд тохиромжтой. Цуваа консолыг туршилтын үр дүнг авахад ашиглаж болно) товчлуурыг дарж (шинэ багц туршилтыг эхлүүлэхийн тулд та өөр дэлгэцийг давах шаардлагатай болно. дахин ачааллах)

Миний санал болгож, ашигладаг тоног төхөөрөмжийн холбоосууд:

MCUs: eBay эсвэл Pro-Mini дээр Nano V3.0 Atmega328P:

NRF24L01+ модулиуд https://ebay.com/itm/191351948163 ба

16x02 LCD IC2 дэлгэцийн модуль

Зип кодын файлуудыг эндээс татаж авна уу.