Передатчик на 433 мгц схема своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 05.10.2024

Так выглядят классические радиомодули на 433 МГц:

На фото слева находится передатчик, а справа — приемник. Модули осуществляют одностороннюю связь. Для двусторонней потребуется два приемника и два передатчика. На AliExpress комплект из двух передатчиков и двух приемников обойдутся вам в районе 2$ с доставкой, или даже дешевле.

Как ни странно, в пределах одной комнаты модули вполне сносно обмениваются данными без каких-либо антенн. Однако для лучшей работы антенны к ним лучше припаять. В качестве антенны можно использовать медный провод длиной 1/4 длины волны, то есть, в нашем случае, около 17 сантиметров. Это будет так называемая штыревая антенна. В качестве альтернативы можно использовать цилиндрические спиральные антенны. Они существенно короче штыревых антенн (4-15% длины волны), правда и радиус действия у них меньше. Как вы можете видеть по фото, я решил использовать штыревые антенны. Штыревая антенна и цилиндрическая спиральная антенна являются частными случаями монополя.

Fun fact! Существуют другие, но совместимые передатчики на 433 МГц, в частности раз и два. Кроме того, есть и альтернативный приемник. Но он не вполне совместим, так как на выходе всегда выдает какой-то сигнал, независимо от того, осуществляется ли реально сейчас передача, или нет.

Для своих экспериментов я также использовал купленный на eBay пульт от гаража с внутренним DIP-переключателем:

Модули крайне просто использовать в своих проектах:

Как приемник, так и передатчик, имеет пины VCC, GND и DATA. У приемника пин DATA повторяется дважды. Питаются модули от 5 В. На фото слева собрана схема, в который светодиод подключен к пину DATA приемника. Справа собрана схема с передатчиком, чей пин DATA подключен к кнопке и подтягивающему резистору. Плюс в обоих схемах используется стабилизатор LM7805. Проще некуда.

Fun fact! Один из способов угона автомобилей или кражи из них ценных вещей заключается в том, чтобы во время, когда водитель ставит автомобиль на сигнализацию, глушить несущую пульта от сигнализации, те самые 433 МГц. Водитель в спешке может на заметить, что машина не мигнула фарами, и оставить ее без сигнализации. Приведенная выше схема с приемником и светодиодом в сущности является вполне законченным устройством, определяющим, не глушит ли кто-нибудь соответствующие частоты.

При нажатии на кнопку светодиод загорается. Если посмотреть на сигнал, выдаваемый приемником, с помощью осциллографа, он будет выглядеть как-то так:

Вскоре после отпускания кнопки на какое-то время появляется, и затем исчезает, шум. Сказать по правде, мне этот эффект не совсем понятен. Он может возникать в результате дребезга контактов, либо просто потому что модули не рассчитаны на продолжительную передачу постоянного сигнала.

Если же попробовать понажимать кнопки на пульте, светодиод замигает. Осциллограмма при этом будет примерно следующей:

Можно заметить явное соответствие между полученным сигналом, и положением DIP-переключателей в пульте в сочетании с нажатой кнопкой. Это соответствие иллюстрирует следующая табличка, где точка представляет короткий сигнал на осциллограмме, а тире — длинный:

DIP Switch: 1 1 0 1 0 0 1 0
Замочек -- -- .. -- .. .. -- .. .. .. .. -- .
Вверх -- -- .. -- .. .. -- .. .. .. -- .. .
Квадратик -- -- .. -- .. .. -- .. .. -- .. .. .
Вниз -- -- .. -- .. .. -- .. -- .. .. .. .

Как видите, каждый бит информации передается дважды. К сожалению, на данном этапе нельзя с полной уверенностью сказать, то ли это особенность работы приемника, то ли пульт действительно так передает данные, например, для борьбы с помехами. Понять, что же действительно происходит в эфире, нам поможет Software-Defined Radio. Я лично использовал LimeSDR, но в данном конкретном случае подойдет, пожалуй, любая железка, в том числе и RTL-SDR. Тема SDR ранее подробно рассматривалась в заметке Начало работы с LimeSDR, Gqrx и GNU Radio.

Запишем сигнал при помощи Gqrx и откроем получившийся файл в Inspectrum:

Здесь мы видим такие же короткие и длинные сигналы, что нам показал осциллограф. Кстати, такой способ кодирования сигнала называется On-Off Keying. Это, пожалуй, самый простой способ передачи информации при помощи радиоволн, который только можно вообразить.

Используя GNU Radio, можно пойти чуть дальше, и построить зависимость амплитуды сигнала от времени. Соответствующий проект (исходники на GitHub):

Запускаем, и на Scope Plot видим:

Практически такой же сигнал, что нам показал осциллограф!

Радио модули с частотой 433 MHz – самый простой способ связать две Ардуины по беспроводному каналу. Чем они лучше радио 2.4 GHz, например nRF24?

Неприхотливы к питанию
Потребляют небольшой ток
Занимают один пин МК
В два раза дешевле
Выше дальность связи при той же мощности
Более высокая проникающая способность

Также на этой частоте работают пульты управления (брелоки) радио-реле и шлагбаумов, что позволяет перехватывать их команды и подменять при желании.

Модулей данного типа на китайских площадках существует несколько, продаются они парой (передатчик TX и приёмник RX), либо по отдельности.

Наборы GyverKIT до 2 партии комплектовались парой модулей как по центру на картинке выше (модель SYNxxx), со второй партии в наборах идут модули FS1000A и MX-RM-5V (слева на картинке) как более удобные для подключения и более стабильные в работе. Правые модули, несмотря на самый высокий ценник, работают хуже всех и к покупке не рекомендуются.

Ток потребления модулей:

FS1000A [5V]: передача 12 мА, холостой 10 мкА
MX-RM-5V [5V]: 3.7 мА
SYN115 [3.3V]: передача 14 мА, холостой 0.5 мкА
SYN480R [5V]: 4.5 мА

Для лучшего качества связи к модулям в пин ANT нужно припаять антенну длиной 17.3 см (четверть волны) в виде одножильного провода, при желании можно свернуть в спираль:

Подключение

Модули подключаются к питанию и data – на любой цифровой пин. “Зелёные” модули к Arduino подключаются напрямую, а синий передатчик – через делитель напряжения трёх 10к резисторах (есть в наборе). Для подключения к esp8266 делитель не нужен, там и так 3.3V на пине.

На всех схемах передатчик слева, приёмник справа.

Библиотеки

Для данных модулей предлагается использовать библиотеку VirtualWire или RadioHead. Библиотеки очень сложные и тяжёлые по весу, и лично у меня китайские модули с ними не заработали. Причём со средними и правыми модулями с картинки из самого начала этого урока данные библиотеки в принципе не будут работать, так как у них слишком долгая синхронизация. Я написал свою библиотеку, Gyver433, которая работает даже в самых плохих условиях и выжимает максимум из этих модулей.

Библиотека идёт в архиве к набору GyverKIT, а свежую версию всегда можно установить/обновить из встроенного менеджера библиотек Arduino по названию Gyver433. Краткая документация находится по ссылке выше, базовые примеры есть в самой библиотеке.

Примеры

Отправка

Приём

Библиотека позволяет отправлять данные любого типа (массив, структура) любой длины, что охватывает все возможные сценарии работы с радио.

Антенну на 433 Мгц своими руками можно сделать для повышения эффективности устройств. Цена такого самодельного приспособления ниже, чем покупного, однако оно поможет выполнить различные функции в домашнем хозяйстве и улучшить качество связи.

Особенности и типы антенн 433 Мгц

Эти устройства передают и принимают радиочастотный сигнал с частотой, установленной законодательством с учетом Международной системы правил. Каждый частотный диапазон применяется в различных видах устройств.

Частоты 433,075-434,775 используются в маломощных приспособлениях, например в автомобильной сигнализации, радиорозетках, системе освещения и даже кормушках для животных с дистанционным управлением. Диапазон имеет маркировку LPD. Это обозначение указано на передающем и принимающем устройствах. Максимально допустимая выходная мощность используемого оборудования — не более 10 мВт.

По конструкции антенны бывают следующих видов:

штыревые;
спиральные;
в виде дорожек на печатной плате;
рамочные.

Штыревые антенны обладают самыми хорошими характеристиками, однако зависят от внешних факторов — помех, солнечного излучения и т. п. Выполнены в виде отрезка проволоки, присоединенного к излучателю и коаксиальному кабелю. Распространение сигнала происходит по всей плоскости, расположенной перпендикулярно штырю. Часто такие устройства используют в радиопередатчиках и роутерах Wi-Fi. Характерным примером может служить прием телевизионного сигнала с помощью комнатного диполя с 2 штырями.

Чаще всего штыревые антенны применяются в тех случаях, когда положение приемника сигнала по отношению к ним может быть разным.

Несмотря на худшие приемно-передающие показатели, спиральная антенна имеет ряд достоинств и в некоторых случаях работает не хуже штыревой, т. к. более практична из-за небольших размеров.

Там, где не требуется большая мощность сигнала и высокая чувствительность, используется антенна в виде дорожки на печатной плате. Это устройства звуковой сигнализации в автомобилях, беспроводные звонки, карманное радио. Чтобы исключить влияние рук, длина дорожки должна быть на 15-20% меньше расчетной. Она зависит от типа диэлектрика и толщины платы.

Часто рации комплектуются укороченными антеннами. У них невысокие качество и дальность связи. Самостоятельное изготовление внешнего передающего устройства улучшает эти параметры.

Инструкция по сборке своими руками

Для самостоятельного изготовления антенны нужно приготовить стальную, медную или латунную проволоку. При желании увеличить радиус действия понадобится коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Его оплетку подсоединяют к шине заземления.

Главное правило при изготовлении антенны своими руками — рассчитать необходимую длину и выбрать тип используемого устройства. Ориентиром может служить формула L=7500/433 мГц. Таким образом, рассчитываемая величина будет равна 17,3 см. Постоянная 7500 учитывает скорость света и четвертьволновую длину антенны.

В случае спиральной антенны эта величина зависит от толщины выбранной проволоки, диаметра намотки, расстояния между витками и является условной. Более точное определение нужных параметров делают экспериментальным путем, изготовив заведомо более длинную антенну. Затем постепенно уменьшают ее длину либо раздвигают витки, добиваясь резонанса.

Чтобы настроить устройство штыревого типа, понемногу изменяют длину кабеля.

Простая штыревая антенна используется в бытовых устройствах, чтобы производить прием и передачу сигнала на небольшие расстояния. Чтобы самостоятельно ее сделать, лучше воспользоваться готовой схемой с уже рассчитанными параметрами. В этом случае не нужно рассчитывать длину антенны и она будет обладать наилучшими техническими характеристиками.

Пример технологии сборки приемно-передающего устройства LPD-диапазона:

Выбираем отрезок медной или латунной проволоки толщиной 2 мм.
Размечаем линейкой места загиба соответственно изображенным на схеме. Первое обозначение на расстоянии 16,5 см, второе — через 16 мм.
Надфилем аккуратно подтачиваем выделенные места, не пропиливая до конца, и сгибаем проволоку в этих точках под углом 90°.
Проверяем штангенциркулем полученный отрезок, находящийся между двумя "усами" антенны. В случае необходимости его можно немного поджать плоскогубцами.
Второй штырь должен быть длиной 480 мм. Учитывая толщину проволоки, соответственно этому размеру отрезаем кусачками 478 мм. Острые концы лучше заточить на наждачном круге.
Размечаем места припаивания кабеля. Они должны находиться на расстоянии 15 мм от перемычки. Их тоже слегка надпиливаем.
Используя активный флюс, осуществляем пайку мест сгиба для укрепления конструкции так, чтобы штыри антенны были параллельны друг другу.
Припаиваем кабель типа RG-58 к намеченным местам, находящимся на расстоянии 15 мм от перемычки. Экран кабеля подключается к короткому элементу, а центральная жила — к длинному, причем кабель располагается ближе к месту подсоединения оплетки.
Для прочности конструкции и изоляции элементов надеваем на "усы" кусочек пенопласта, располагая его около места припайки кабеля, и небольшую часть плексигласа возле начальной точки короткого штыря.
Корпус антенны изготовим из пластиковой водопроводной трубы диаметром 25 мм. В нее пропустим получившуюся конструкцию, закрыв концы пробками из пенопласта. Их заливают эпоксидным клеем.

Указанным способом изготавливается т.н. J-антенна. Дальность связи превосходит устройство с одним штырем и составляет 40-100 км в зависимости от чувствительности приемника и мощности передатчика. Существуют и другие виды приспособлений для приема и передачи сигнала. Например, можно сделать штыревую антенну из блочного разъема с фланцем и 4 стоек-держателей.

Для того чтобы увеличить дальность связи устройства автомобильной сигнализации, вместо спиралей, установленных в приемно-передающем блоке, нужно припаять отрезок коаксиального кабеля с волновым сопротивлением не менее 50 Ом. Справа находится площадка, не соединенная с элементами на плате и соответствующая заземлению устройства. К ней присоединяем экранирующую оплетку кабеля. Ко второй площадке припаивается центральная жила провода.

Свободный конец удлиняющего кабеля прикрепляется к антенне. Далее элементы конструкции размещаются по желанию владельца.

Установка и подключение

Чтобы проверить действие антенны, подключим свободный конец кабеля к приемно-передающему устройству. Это может быть небольшая рация типа BAOFENG. Лучше выполнить проверку до того, как устройство будет установлено в корпус.

Для минимизации потерь при передаче сигнала используют как можно более короткий и толстый кабель. Его подсоединяют при помощи коннектора. Для этого одевают термоусадочную трубку длиной 10 см, кольцо и сам соединитель, который нужно укрепить кримпером.

Определяем размещение антенны. Устройство может устанавливаться на стене или крыше дома, на мобильном устройстве и т.д. При необходимости закрепляем там металлический уголок. Изготовленную конструкцию фиксируем хомутами к выбранному месту. Подключаем кабель к приемно-передающему устройству.

Сравнение разных видов устройств

Каждый тип устройств имеет свои недостатки и преимущества. Необходимый вид приемно-передающего приспособления выбирают в зависимости от приоритета и характера использования.

Наиболее крупные размеры у штыревой антенны. Однако у нее большой радиус действия, поэтому она используется там, где главным является этот показатель — в телевидении, на радиостанциях, в телефонах, автомобильных приемниках и т.п. Недостаток этих систем — в сильной зависимости от внешнего окружения. Близкое расположение окружающих поверхностей, плохие метеоусловия и прочее оказывают на них отрицательное влияние.

Спиральные антенны еще более подвержены внешнему воздействию, однако их размер меньше, чем у штыревых. За счет этого их можно использовать в качестве компромиссного решения в домашнем контроллере, устройстве для открывания ворот и подобных приспособлениях.

Рамочные антенны имеют незначительные размеры. Радиус их действия меньше, чем у рассмотренных ранее типов устройств. Однако их преимуществом является независимость от внешних факторов. Используются в основном в передатчиках.

(голосов: 5, средняя оценка: 2,00 из 5)

Я уже писал про использование приемников и передатчиков работающих в диапазоне 433 МГц применительно к своим поделкам. В этот раз хотелось бы сравнить их разные вариации и понять есть ли между ними разница, и какие предпочтительней. Под катом конструирование тестового стенда на базе arduino, немного кода, собственно, тесты и выводы. Любителей электронных самоделок приглашаю под кат.

Лежат у меня разные приемники и передатчики данного диапазона, решил обобщить и классифицировать данные устройства. Тем более, что в конструировании устройств без радиоканала обойтись довольно сложно, особенно если поделка не должна находиться в стационарном положении. Кто-то возможно возразит, что сейчас довольно немало решений на wi-fi и стоит использовать их, однако, отмечу что не везде их использование целесообразно, к тому же иногда не хочется мешать себе и соседям занимая столь ценный частотный ресурс.

В общем, это все лирика, перейдем к конкретике, сравнению подлежат следующие устройства:
Самый распространенный и дешевый комплект передатчика и приемника:

Купить можно, например, тут, стоит $0.65 за приемник вместе с передатчиком. В моих прошлых обзорах использовался именно он.

Следующий комплект позиционируется как более качественный:

Продается тут за $2.48 в комплекте с антеннками пружинками для данного диапазона.

Собственно предмет обзора, продается отдельно в виде приемника:

Следующее устройство участвующее в данном мероприятии является передатчиком:

Где конкретно я его купил — не помню, впрочем, не так важно.

Для того чтобы обеспечить равные условия всем участникам припаяем одинаковые медные антеннки в виде спирали:

Также, я припаял выводы для вставки в макетку.

Для экспериментов потребуются две отладочные платы arduino (я взял Nano), две макетные платы, провода, светодиод и ограничивающий резистор. У меня получилось так:

Для тестов я решил использовать библиотеку RC-Switch, ее нужно распаковать в каталог 'libraries' установленной среды arduino IDE. Пишем нехитрый код передатчика, который будет стоять стационарно:

Пин данных передатчиков будем подключать к выходу 10 arduino. Передатчик будет каждые 5 секунд посылать в эфир цифру 5393.

Код приемника немного более сложный, из-за подключения внешнего диода через ограничительный резистор к выводу 7 arduino:

Приемник подключен к выводу 2 arduino Nano (в коде используется mySwitch.enableReceive(0), так как вход 2 соответствует 0-му типу прерывания). Если принята та цифра которая отправлялась, то на секунду мигнем внешним диодом.

Благодаря тому, что все передатчики имеют одинаковую распиновку, в ходе эксперимента их можно будет просто менять:

У приемников ситуация аналогична:

Для обеспечения мобильности приемной части я использовал пауэр банк. Первым делом, собрав схему на столе, убедился, что приемники и передатчики работают в любом сочетании друг с другом. Видео теста:

Как видно, из-за малой нагрузки пауэр банк через некоторое время отключает нагрузку, и приходится нажимать кнопку, это тестам не помешало.

Вначале про передатчики. В ходе эксперимента выявлено, что разницы между ними нет, единственное, безымянный, маленький подопытный работал немного хуже своих конкурентов, вот этот:

При его использовании расстояние уверенного приема сокращалось на 1-2 метра. Остальные передатчики работали абсолютно одинаково.

А вот с приемниками все оказалось сложнее. Почетное 3-е место занял приемник из этого комплекта:

Он начал терять связь уже на 6 метрах в пределах прямой видимости (на 5 метрах — при использовании аутсайдера среди передатчиков)

Ну и рекордсменом стал предмет обзора:

Доступный участок прямой видимости (12 метров) оказался для него легкой задачей. И я перешел к приему через стены, итог 4 капитальные бетонные стены, при расстоянии порядка 40 метров — он принимал уже на грани (шаг вперед прием, шаг назад светодиод молчит). Таким образом, предмет обзора однозначно могу рекомендовать к покупке и использованию в поделках. При его использовании можно при равных расстояниях снижать мощность передатчика, либо при равных мощностях увеличивать расстояние уверенного приема.

Согласно рекомендациям, увеличить мощность передачи (а следовательно и расстояние приема) можно повышая напряжение питания передатчика. 12 Вольт позволило увеличить исходное расстояние на 2-3 метра в пределах прямой видимости.

Читайте также: