Erstellen Sie eine 500-Meter-Funkdatenverbindung für unter $40. - Gunook

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:22

Haben Sie einen Wassertank, den Sie vermessen möchten, einen Damm oder ein Tor? Möchten Sie ein Auto erkennen, das die Auffahrt herunterfährt, aber keine Kabel durch den Garten ziehen? Dieses anweisbare zeigt, wie man Daten 500 Meter mit 100% Zuverlässigkeit mit Picaxe-Mikrocontroller-Chips und 315Mhz- oder 433Mhz-Funkmodulen sendet.

Schritt 1: Schaltplan

Die Sender- und Empfängerschaltungen sind recht einfach und verwenden Picaxe-Chips. Diese Einchip-Mikrocontroller können analoge Spannungen erfassen, Dinge ein- und ausschalten und Daten übertragen. Siehe Anleitungen https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ und https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20/ für eine Beschreibung zum Programmieren von Picaxe-Chips. Mit einer Funkverbindung sowie einer Schnittstelle zu einem PC ist es möglich, Daten aus der Ferne zu erfassen und an jeden Ort der Welt zu übertragen.

Schritt 2: Sender und Antenne

Der Senderprototyp wurde auf einem Stück Prototypenplatine gebaut. Es gibt eine Vielzahl von 10 mW HF-Modulen mit geringer Leistung, die bis zu einer Reichweite von etwa 30 Metern gut funktionieren. Sobald die Leistung jedoch über ein halbes Watt steigt, neigt die HF dazu, in den Picaxe-Chip zurückzukehren und Resets und anderes seltsames Verhalten zu verursachen. Die Antwort ist, die Antenne des Moduls zu entfernen und die HF mit 3 Metern oder mehr 50 Ohm Koax zu entfernen und eine richtige Dipolantenne zu bauen. Dadurch erhöht sich auch die Reichweite erheblich.

Schritt 3: Bauen Sie eine Dipolantenne mit einem Balun

An der Antenne befindet sich ein Balun aus Koaxkabel. Ein Balun ist erforderlich, sonst wird die Abschirmung des Koaxialkabels zu einer Antenne anstelle der Erde und strahlt RF in der Nähe der Picaxe ab, was den Zweck der Antenne zunichte macht. Es gibt viele Balun-Designs, aber ich habe mich für dieses entschieden, weil es nur Koaxialkabel verwendet. Übliche Wellenlängen sind 95,24 cm für 315 MHz und 69,34 cm für 433 MHz. Die Koaxiallängen betragen 1/4 bzw. 3/4 der Wellenlänge. Die Dipoldrähte haben 1/4 der Wellenlänge. Für die Module, die ich bei 315 MHz verwendet habe, waren die Koaxialkabel 23,8 cm und 71,4 cm und die Dipolkabel jeweils 23,8 cm lang.

Der Koaxialschirm und der Kern werden zusammengefügt, wo sich das Koaxialkabel in zwei teilt. An der Dipolnote sind auch die Schirme angeschlossen. Wenn diese Fugen der Witterung ausgesetzt sind, müssen sie auf irgendeine Weise wetterfest gemacht werden - zB mit Farbe oder nicht leitfähigem Silikon. Antennen funktionieren am besten, wenn sie mindestens 2 Meter über dem Boden stehen. Anerkennung und Dank an I0QM für dieses Design.

Schritt 4: Sendermodul

Das Sendermodul ist bei ebay für etwa 14 US-Dollar unter https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN erhältlich. Der Stromverbrauch liegt bei etwa 100mA beim Senden mit 9V und ist im Leerlauf praktisch null. Die Antenne wurde entfernt, um den Dipol zu bauen, obwohl das Modul mit der angeschlossenen Antenne in Ordnung sein könnte, wenn es mit einem anderen Mikrocontroller gepaart wäre. Das Koax-Geflecht wird mit der Modulmasse verbunden, die sich praktischerweise neben dem Antennenanschluss befindet.

Schritt 5: Empfängermodul

Das Empfängermodul ist eine Superheterodyn-Einheit, die für etwa 5 US-Dollar im selben Ebay-Shop erhältlich ist. Es gibt eine Reihe anderer Module (einschließlich Superregenerative), die nicht so empfindlich sind und die Reichweite nicht angeben.

Schritt 6: Empfängerschaltung und Picaxe-Code

Das Empfängermodul wird wie im Schaltplan gezeigt an eine Picaxe angeschlossen. Die Antenne ist ein 23,8 cm langes Stück Draht, und um einen Dipol zu bilden und die Empfindlichkeit zu erhöhen, wird ein weiteres Stück 23,8 cm langes Kabel an die Masse des Moduls gelötet. Der Sendercode lautet wie folgt:main:serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUTW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) ' T and W = ASCII &H54 und &H57 = 0100 und 0111 = gleich 1s und 0s 'b0=Zufallszahl 'b1=Zufallszahl 'b2=zum Gerät 'b3=umgekehrt 'b4=Nachrichtentyp 'b5=umgekehrt 'b6/b7 = Daten 1 und reverse 'b8, b9 = data 2 'b10, b11 = data 3 'b12, b13 = data 4 random w0 ' Zufallszahl zur Identifikation von Nachrichten bei Verwendung mehrerer Repeater b2=5' zur Gerätenummer… b3=255-b2 b4= 126' Zufallszahl zum Testen b5=255-b4 b6=0' Zufallszahl zum Testen b7=255-b6 b8=1' Zufallszahl zum Testen b9=255-b8 b10=2' Zufallszahl zum Testen b11=255-b10 b12=3' Prüfsumme - beliebiger Wert b13=255-b12 Pause 60000' einmal pro Minute senden goto mainUnd der Empfängercode:main: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 b13=255-b13' noch einmal invers muss nur wirklich getestet werden wenn b12=b13 dann für b12=0 bis 55 hoch 2 Pause 100' LED einmal blinken a zweite für bin inute low 2 pause 900 next endif goto mainDer Sender sendet einmal pro Minute ein Paket - nach dem Debuggen sollte dies auf alle 15 Minuten oder 30 Minuten reduziert werden, um Störungen der Nachbarn zu vermeiden. Das "ÂœUUUU"Â am Anfang des Pakets ist binär für 01010101, was die Rx-Einheit ausgleicht. Das Protokoll verwendet eine Form der Manchester-Codierung, bei der die Anzahl der Einsen und Nullen so gleich wie möglich gehalten wird, und dies geschieht durch Senden der Umkehrung jedes Bytes, nachdem das Byte gesendet wurde. Ohne dies kommen die Pakete manchmal nicht durch, wenn sie viele binäre Nullen senden. Eine Prüfsumme am Ende muss gültig sein, bevor die Daten verarbeitet werden. Der Empfänger blinkt 55 Sekunden lang, wenn ein Paket empfangen wird, und nach dem Debuggen kann dies in eine andere Bestätigung geändert werden.

Schritt 7: Unteres Leistungsmodul und Nachbarschaftsbeziehungen

Um die nachbarschaftlichen Beziehungen, insbesondere beim digitalen Fernsehen, aufrechtzuerhalten, senden Sie die Daten so weit wie nötig, aber nicht weiter. Über die Legalität von Sendern mit höherer Leistung kann man streiten, aber die beste Lösung besteht darin, die HF auf Ihrem Grundstück zu belassen und Daten selten in kurzen Paketen zu senden. Dieses Modul mit niedrigerer Leistung ist zum halben Preis erhältlich und reicht etwa 200 Meter. Die geringere Leistung hat jedoch den Vorteil, dass eine Antenne direkt auf dem Modul montiert und neben der Picaxe verlötet werden kann, so dass Koax und Balun nicht benötigt werden.

Reichweitentests wurden durch Bäume und über einen Hügel durchgeführt, was erklärt, warum ein als "4000m" aufgeführtes Modul nur 500 Meter zurücklegte. Als nächstes wird eine Anleitung zum Aufbau eigenständiger Solarstromversorgungen für diese Einheiten sowie Sensoren wie Temperatur, Druck, Feuchtigkeit, Bodenfeuchtigkeit und Tankfüllstände sein.