It is currently Wed Oct 17, 2018 4:04 am

НИЛ АСЭМ Научно - исследовательская лаборатория автоматизированных систем экологического мониторинга

Дистанционный контроль и передача данных в диапазоне 433 MHz

by Admin » Mon Aug 06, 2018 1:40 pm

Дистанционный контроль устройств и передача данных на диапазоне 433 MHz с помощью модулей FS1000A и XY-MK-5V
Image
Внешний вид приёмника XY-MK-5V и передатчика FS1000A

Данные модули работают на частоте 433 МГц, но возможны конфигурации таких же модулей, работающих на частотах 315 МГц и 330 МГц. Радио модули представляют собой простое схемное решение суперрегенеративных приемников и передатчиков заданной частоты, предназначенные для приема (передачи) цифрового сигнала. Передатчик имеет три вывода - два по питанию и один для данных. Приемник также имеет два вывода по питанию и два вывода для приема данных микроконтроллером, эти два вывода данных фактически являются одним выводом, просто впаяны параллельно друг другу. Таким образом, если на вывод данных передатчика подать логическую единицу, на выводе данных приемника также появится логическая единица. Грубо говоря такие модули являются радиочастотными удлинителями одного вывода микроконтроллера, заменяющими провод.

Image
Принцип радиочастотного удлинителя одного вывода микроконтроллера

Передатчик:
Image Image
Внешний вид и схема передатчика FS1000A


Технические характеристики передатчика:

• Рабочее напряжение: 3 В - 12 В. Чем больше напряжение, тем больше мощность передатчика.
• Рабочая сила тока: максимально - 40 мА, минимально - 9 мА.
• Режим резонанса: (SAW).
• Режим модуляции: ASK.
• Рабочий частотный диапазон: 315 МГц или 433 МГц.
• Мощность: 25 мВ (315 МГц при 12 В).
• Погрешность частот: +150 кГц (макс.).
• Скорость: не больше 10 Кб/с.

Этот модуль обеспечивает передачу данных на расстояние до 90 метров на открытом пространстве при рабочем напряжении 12 В. Передатчик (модель FS1000A) собран на двух транзисторах, модуляция сигнала амплитудная, несущая частота равна 433 Мгц, стабилизирована ПАВ резонатором. Плата передатчика имеет три вывода: Vcc, Gnd для питания (3,5-12В), вывод data является входом для модуляции данных, высокий логический уровень на этом выводе включает передатчик. Генератор передатчика выполнен на одном транзисторе Q1. Частота генерации стабилизирована фильтром SAW (ПАВ). Благодаря применению фильтра схема становится простой и надежной. Транзистор Q2 позволяет включить или выключить генератор. Через конденсатор C2 генерируемая частота идет в антенну. При напряжении на входе TXD 4,5 В транзистор Q2 открывается и схема генератора подключается к общему проводу. Происходит генерация сигнала несущей частоты.

Приемник:
Image Image
Внешний вид и схема приемника XY-MK-5V

Технические характеристики передатчика:

• Рабочее напряжение: 5 В +0.5 В- постоянный ток.
• Рабочая сила тока: <5.5 мА.
• Метод приема данных: OOK/ASK.
• Рабочие частоты: 315 МГц - 433.92 МГц.
• Пропускная способность: 2 МГц.
• Чувствительность: более 100 дБм (50 Ом).
• Скорость приемника: <9.6 Кб/сек (при 315 МГц и -95 дБм).

Можно использовать дополнительную антенну для улучшения качества беспроводного соединения. Приемник (модель XY-MK-5V) представляет собой сверхгенератор, на выходе которого стоит компаратор, приемники такого типа являются очень простыми из-за малого количества деталей, обладают высокой чувствительностью и автоматической регулировкой усиления, однако есть и недостатки, из-за высокой чувствительности и широкой полосы пропускания, он ловит много помех, на выходе всегда присутствует шум. Плата приемника имеет четыре вывода: Vcc, Gnd – питание 5В, и выход в виде двух совмещенных выводов (data).

Антенна:
К контактной площадке модулей, обозначенной на плате ANT, необходимо припаять отрезок провода сечением примерно 0,25…0,5 мм и длиной 17,3 см. Он и будет антенной.

Частоте 433 МГц соответствует длина волны, равная примерно 69 см. При длине антенны, равной 1/4 от длины волны, волновой вибратор (антенна) находится в резонансе с длиной волны, и её эффективность максимальна. Отсюда число 17,3 см (= 69 / 4).

Настройка модулей:
После сборки комплекса приемник + передатчик (433MHz) может потребоваться настроить приемник. Для этого предусмотрена подстроечная катушка L0. Для настройки необходимо включить передатчик в режим отправки сигналов с частотой модуляции несущей 2-5 Гц и проверить наличие сигнала на выходе приемника. Перед настройкой следует проверить работу канала связи в таком режиме при удалении между приемником и передатчиком на 1, 5 м и более. Если сигнала нет, то следует вращать сердечник катушки L0, добиваясь наилучшего приема. Далее подать на передатчик цифровой сигнал который будет использоваться для связи между приборами, установить щуп осциллографа в точку соединения конденсаторов C8 и С9 и растягивая, сжимая витки катушки L1 добиться наибольшей амплитуды сигнала на экране осциллографа. После этого опять подстроить индуктивность L0. Окончательную настройку следует проводить при разнесении модулей на расстояние, соответствующему предполагаемому в проекте расстоянию.

Пример управляющего кода для микроконтроллера (на Proton BASIC Compiler):
Code: Select all
'ПЕРЕДАТЧИК
  'TX

 Device = 16F877
Config XT_OSC , WDT_OFF , PWRTE_ON , BODEN_OFF , LVP_OFF , CP_OFF , DEBUG_OFF
 Include "modedefs.bas"          ' Include serial modes

 Xtal 4
 
 ' ================================Настройка LCD ===============================================
                         
Declare LCD_Type=0         ' Тип ЖКИ - буквенно-цифровой
Declare LCD_DTPin PORTB.4         ' Порт данных ЖКИ
Declare LCD_ENPin PORTB.3         ' Управление цепью E
Declare LCD_RSPin PORTB.2         ' Управление цепью RS
Declare LCD_Interface 4           ' 4-х битная разрядность шины данных 
Declare LCD_CommandUs 2000        ' Задержка перед посылкой команды
Declare LCD_DataUs 50             ' Задержка перед посылкой данных
Declare LCD_Lines 2               ' Количество строк ЖКИ

TRISD = %00000000   
TRISB = %00000000
TRISC = %00000000

Symbol RS232_out = PORTC.3          ' Rc3 is RS232 output
Dim i As Byte
Dim t As Byte      
 DelayMS 1000
 
 PORTD.1=0
 PORTD.0=1     ' включить питание модуля
  Cls     
 Print At 1 , 1, "TX - ON"

main:
For t= 1 To 255
For i=0 To 50
'DelayMS 100
SerOut RS232_out, 2400, ["r",t]     ' "t" - передаваемый байт => на передачу
Print At 2 , 1,"i=",Dec t
Next i
Next t
GoTo main


Code: Select all
  'ПРИЁМНИК
  'RX

 Device = 16F877A
Config XT_OSC , WDT_OFF , PWRTE_ON , BODEN_OFF , LVP_OFF , CP_OFF , DEBUG_OFF
 Include "modedefs.bas"          ' Include serial modes

 Xtal 4
 
 ' ================================Настройка LCD ===============================================
                         
Declare LCD_Type=0         ' Тип ЖКИ - буквенно-цифровой
Declare LCD_DTPin PORTB.4         ' Порт данных ЖКИ
Declare LCD_ENPin PORTB.3         ' Управление цепью E
Declare LCD_RSPin PORTB.2         ' Управление цепью RS
Declare LCD_Interface 4           ' 4-х битная разрядность шины данных 
Declare LCD_CommandUs 2000        ' Задержка перед посылкой команды
Declare LCD_DataUs 50             ' Задержка перед посылкой данных
Declare LCD_Lines 2               ' Количество строк ЖКИ

'Declare Serial_Baud  50
TRISD = %00000001   
TRISB = %00000000
TRISC = %00001000

Symbol RS232_in  = PORTD.0         ' RA2 is RS232 input
Dim i As Byte
Dim mode As Byte
Dim mode1 As Byte
' DelayMS 1000
 Cls
 
 PORTC.2=0
 PORTD.1=1     ' включить питание модуля
 
 main:
'Print At 2 , 1,"i=",Dec mode,"  ",Bin mode
 SERIN2 RS232_in,2400,[Wait("r"),mode]      '  считываем следующий байт
 Print At 2 , 1,"i=",Dec mode,"  ",Bin mode

  mode=0
 GoTo main

Пример использования модулей:
В качестве примера, показывающего возможности данных модулей, построим простой беспроводной термометр - регистратор температуры, используя отладочные платы для микроконтроллера PIC16F877. Схемы подключения модулей и термометра DS18B20 к отладочным платам приведены на следующих рисунках:

Image Image
Схемы передатчика (TX) и приёмника (RX) величины температуры с датчика DS18B20 в диапазоне 433 MHz

Фотографии собранных и включенных устройств приведены ниже:

Image
Фото отладочных плат приёмника и передатчика на 433 MHz

Видео работающего беспроводного термометра приведено ниже. Измеренная температура передается передатчиком приемнику по радиоканалу.


Пример использования модулей: передача значений с датчика температуры DS18B20 по беспроводному интерфейсу (в диапазоне 433 MHz). Справа передатчик с термометром, слева - приёмник.

Подводя итог, можно сказать, что данные модули обеспечивают уверенную связь на частоте в диапазоне 433 (315) MHz, при дальности до 100-1000 метров (в зависимости от ландшафта местности) и используемой антенны. Поэтому вполне могут быть использованы для построения различных беспроводных устройств контроля и мониторинга данных с датчиков.

Литература:
1. 433Mhz RF Transmitter With Receiver Kit MCU Wireless
2. RB-Ite-108 433 Mhz RF Link Kit
3. FS1000a ISM-Sendemodul

На главную
Admin
Site Admin
 
Posts: 203
Joined: Wed Sep 20, 2017 9:55 am

Return to Промежуточные исследования и разработки

cron

User Menu

Login