Усилитель 433 мгц своими руками
Добавил пользователь Morpheus Обновлено: 04.10.2024
Всем привет. кто имеет нечто подобное(линк) или готов разработать (нечто конкретное 😉 за умеренную плату помогите плизз.
Задача: разработать принципиальную схему РЧ усилителя работающего на частоте 433 MHz рассчитанного на применение для усиления сигнала передатчика СС100. Необходимо усиление сигнала для обеспечения диапазона действия – 15 км. Усилитель должен быть встроен в плату с передатчиком. Питание 3.3 В.
Предлагается использовать транзистор MAX2601 или другой малогабаритный. Желательно, чтобы были использованы только минимальные по размеру чип элементы (0402).
Все материалы добавляются пользователями. При копировании необходимо указывать ссылку на источник.
Их можно купить в интернете менее чем за два доллара за пару, что делает их одним из самых недорогих вариантов передачи данных, которые вы можете получить. И что самое приятное, эти модули очень крошечные, что позволяет использовать беспроводной интерфейс практически в любом проекте.
Обзор оборудования
Давайте подробнее рассмотрим модули передатчика и приемника 433 МГц.
Этот маленький модуль является передатчиком. Сердцем модуля является резонатор SAW, настроенный на работу в диапазоне 433.xx МГц. Есть переключающий транзистор и несколько пассивных компонентов, вот и все.
Когда на вход DATA поступает логическая 1, генератор начинает работать, генерируя постоянную РЧ несущую волну на частоте 433.xx МГц, а когда на входе DATA устанавливается логический 0, генератор останавливается. Этот метод известен как Amplitude Shift Keying, о котором мы вскоре поговорим подробнее.
ASK — Amplitude Shift Keying
Как обсуждалось выше, для отправки цифровых данных по радиоканалу, эти модули используют технику, называемую Amplitude Shift Keying или ASK (амплитудная модуляция). Это когда амплитуда (то есть уровень) несущей волны (в нашем случае это сигнал 433 МГц) изменяется в ответ на входящий сигнал данных.
Это очень похоже на аналоговую технику амплитудной модуляции, с которой вы, возможно, знакомы, если вы собирали AM-радио. Иногда это называется двоичной амплитудной манипуляцией, потому что нам необходимо только два уровня. Вы можете представить это как переключатель ВКЛ / ВЫКЛ.
- Для лог. 1 — несущая в полную силу
- Для лог. 0 — несущая отключена
Амплитудная модуляция имеет преимущество в том, что она очень проста в реализации. На ее основе довольно просто спроектировать схему декодера. Также для ASK требуется меньшая полоса пропускания, чем другим методам модуляции, таким как FSK (частотная модуляция). Это одна из причин того дешевизны модулей.
Однако недостатком является то, что амплитудная модуляция подвержена помехам от других радиоустройств и фоновому шуму. Но пока вы обеспечиваете передачу данных на относительно медленной скорости, она может надежно работать в большинстве сред.
Распиновка передатчика и приемника 433 МГц
Давайте посмотрим на распиновку модулей передатчика и приемника RF 433 МГц.
- DATA — принимает цифровые данные для передачи.
- VCC — обеспечивает питание передатчика. Это может быть любое положительное постоянное напряжение от 3,5 до 12 В. Обратите внимание, что РЧ-выход пропорционален напряжению питания, т.е. чем выше напряжение, тем больше будет дальность.
- GND — минус питания.
- Антенна — это разъем для внешней антенны. Как обсуждалось ранее, вам понадобится припаять кусок проволоки длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.
- DATA — выводит полученные цифровые данные. Два центральных штифта внутренне связаны между собой, поэтому вы можете использовать любой из них для вывода данных.
- VCC — обеспечивает питание приемника. В отличие от передатчика, напряжение питания для приемника должно быть 5 В.
- GND — минус питания.
- Антенна — это разъем для внешней антенны, который часто не обозначен. Это накладка в левом нижнем углу модуля, рядом с маленькой катушкой. Опять же, можно припаять кусок провода длинной 17,3 см к этому контакту для улучшения дальности.
Схема подключения передатчика и приемника 433 МГц к Arduino UNO
Теперь, когда мы знаем все о модулях, пришло время использовать их!
Поскольку мы будем передавать данные между двумя платами Arduino, нам, конечно, понадобятся две платы Arduino, две макетные платы и пара соединительных проводов.
Схема для передатчика довольно проста. У него всего три соединения. Подключите контакт VCC к контакту 5 В и минус к Arduino. Контакт Data-In должен быть подключен к цифровому контакту Arduino № 12. Вы должны использовать контакт 12, так как по умолчанию библиотека, которую мы будем использовать в нашем скетче, использует этот контакт для ввода данных.
На следующем рисунке показана схема соединения.
После подключения передатчика вы можете перейти к приемнику. Подключение приемника так же просто, как и передатчика.
Так же нужно сделать только три соединения. Подключите контакт VCC к контакту 5 В и минус на Arduino. Любой из двух средних выводов Data-Out должен быть подключен к цифровому выводу № 11 на Arduino.
Вот так должна выглядеть схема соединения для приемника.
RadioHead Library — универсальная библиотека для беспроводных модулей
Прежде чем мы начнем программировать, установим библиотеку RadioHead в Arduino IDE.
RadioHead — это библиотека, которая позволяет легко передавать данные между платами Arduino. Она настолько универсальна, что ее можно использовать для управления всеми видами устройств радиосвязи, включая наши модули на 433 МГц.
Библиотека RadioHead собирает наши данные, инкапсулирует их в пакет данных, который включает в себя CRC (проверку циклически избыточного кода), а затем отправляет его с необходимой преамбулой и заголовком на другую Arduino. Если данные получены правильно, принимающая плата Arduino проинформирует о наличии доступных данных и приступит к их декодированию и выполнению.
Последовательность проверки или CRC добавляется в конец пакета, который пересчитывается RadioHead на стороне приемника, и если проверка CRC верна, приемное устройство получает предупреждение. Если проверка CRC не пройдена, пакет отбрасывается.
Весь пакет выглядит примерно так:
Скетч Arduino для радиочастотного передатчика 433 МГц
Вот скетч, который мы будем использовать для нашего передатчика:
Это довольно короткий набросок, но это все, что вам нужно для передачи сигнала.
Код начинается с подключения библиотеки RadioHead ASK. Мы также должны подключить библиотеку SPI Arduino, так как от нее зависит библиотека RadioHead.
Далее нам нужно создать объект ASK, чтобы получить доступ к специальным функциям, связанным с библиотекой RadioHead ASK.
В функции setup() нам нужно инициализировать объект ASK.
Скетч Arduino для радиочастотного приемника 433 МГц
Подключите приемник Arduino к компьютеру и загрузите следующий код:
Как и код передатчика, код приемника начинается с подключения библиотек RadioHead и SPI и создания объекта ASK.
Затем мы возвращаемся к началу цикла и делаем все заново.
Увеличение дальности радиочастотных модулей 433 МГц
Антенна, которую вы используете как для передатчика, так и для приемника, может реально повлиять на дальность передачи, которую вы сможете получить с помощью этих радиочастотных модулей. На самом деле без антенны вы сможете общаться на расстоянии не более метра.
При правильной конструкции антенны вы сможете общаться на расстоянии до 50 метров. Конечно, это на открытом пространстве. Ваш диапазон в помещении, особенно через стены, будет слегка ослаблен.
Антенна не должна быть сложной. Простой кусок одножильного провода может послужить отличной антеной для передатчика и приемника. Диаметр антенны вряд ли имеет какое-либо значение, если длина антенны правильная.
Самая эффективная антенна имеет ту же длину, что и длина волны, для которой она используется. Для практических целей достаточно половины или четверти этой длины.
Длина волны частоты рассчитывается как:
Длина волны = скорость распространения (v) / частота (f)
В воздухе скорость передачи равна скорости света, которая, если быть точным, составляет 299 792 458 м/с. Итак, для частоты 433 МГц длина волны равна:
Длина волны = 299 792 458 м/с / 433 000 000 Гц = 0,6924 м
Полноволновая антенна длиной 69,24 см довольно длинная, ее использование не очень удобно. Вот почему мы выберем четвертьволновую антенну, длина которой составляет 17,3 см.
На всякий случай, если вы экспериментируете с другими радиопередатчиками, которые используют разные частоты, вы можете использовать ту же формулу для расчета необходимой длины антенны. Довольно просто, верно?
Даже 17,3 см антенна может показаться неудобной в вашем крошечном проекте Arduino. Но НЕ соблазняйтесь наматывать антенну, чтобы сделать ее более компактной, так как это серьезно повлияет на дальность действия. Прямая антенна всегда лучше!
Принципиальная схема системы радиоуправления, построенной на основе телефона-трубки, рабочая частота - 433МГц. В конце 90-х были очень популярны телефоны-трубки, да и сейчас они повсюду продаются. Но, сотовая связь болееудобна и сейчас повсеместно вытесняет стационарную.
Принципиальная схема
На рисунке 1 показана схема передатчика такой системы радиоуправления. Напряжение на телефон-трубку ТА подается от источника постоянного тока напряжением 9V через резистор R1, который является в данном случае нагрузкой схемы тонального набора ТА. Когда нажимаем кнопки на ТА на резисторе R1 присутствует переменная составляющая сигнала DTMF.
С резистора R1 НЧ сигнал поступает на модулятор передатчика. Передатчик состоит из двух каскадов. На транзисторе VТ1 выполнен задающий генератор. Его частота стабилизирована резонатором на ПАВ на 433,92МГц. На этой частоте и работает передатчик.
Рис. 1. Принципиальная схема передатчика на 433МГц к телефонной трубке-номеронаберателю.
Усилитель мощности выполнен на транзисторе VТ2. Амплитудная модуляция осуществляется в этом каскаде, путем смешения сигнала ЗЧ с напряжением смещения, поступающим на базу транзистора. НЧ-сигнал DTMF кода с резистора R1 поступает в цепь создания напряжения на базе VТ2, состоящую из резисторов R7, R3 и R5.
Конденсатор С3 совместно с резисторами образует фильтр, разделяющий РЧ и НЧ. Нагружен усилитель мощности на антенну через П-образный фильтр C7-L3-C8.
Чтобы радиочастота с передатчика не проникала в схему телефонного аппарата питание на него подается через дроссель L4, заграждающий путь РЧ сигналу. Приемный тракт (рисунок 2) сделан по сверхрегенеративной схеме. На транзисторе VТ1 выполнен сверхрегенеративный детектор.
УРЧ нет, сигнал от антенны поступает через катушку связи L1. Принятый и продетектированный сигнал выделяется на R9, входящем в состав делителя напряжения R6-R9, создающего среднюю точку на прямом входе ОУ А1.
Основное усиление НЧ происходит в операционном усилителе А1. Его коэффициент усиления зависит от сопротивления R7 (при налаживании им можно корректировать усиление до оптимального). Затем через резистор R10, которым регулируется уровень продетектирован-ного сигнала, DTMF - код поступает на вход микросхемы А2 типа КР1008ВЖ18.
Схема декодера DTMF-кода на микросхеме А2 почти не отличается от типовой, разве что, используется только три разряда выходного регистра. Полученный в результате декодирования трехразрядный двоичный код поступает на десятичный дешифратор на мультиплексоре К561КП2. И далее, - на выход. Выходы обозначены соответственно номерам, которыми подписаны кнопки.
Рис. 2. Схема приемника радиоуправления с частотой 433МГц и с дешифратором на К1008ВЖ18.
Чувствительность входа К1008ВЖ18 зависит от сопротивления R12 (вернее, от соотношения R12/R13).
При приеме команды логическая единица возникает на соответствующем выходе.
В отсутствие команды выходы находятся в высокоомном состоянии, кроме выхода, соответствующего последней полученной команде, - на нем будет логический ноль. Это необходимо учесть при выполнении схемы подлежащей управлению. В случае необходимости все выходы можно подтянуть к нулю постоянными резисторами.
Детали
Антенна представляет собой проволочную спицу длиной 160 мм. Катушки L1 и L2 передатчика (рис. 1) одинаковые, они имеют по 5 витков ПЭВ-2 0,31, бескаркасные, внутренним диаметром 3 мм, намотаны виток к витку. Катушка L3 - такая же, но намотана с шагом в 1 мм.
Катушка L4 - готовый дроссель на 100 мкГн или больше.
Катушки приемника (рис.2) L1 и L2 при монтаже расположены вплотную друг к другу, на общей оси, так как будто бы одна катушка является продолжением другой. L1 - 2,5 витка, L2 - 10 витков, ПЭВ 0,67, внутренний диаметр намотки 3 мм, каркаса нет. Катушка L3 - 30 витков провода ПЭВ 0,12, она намотана на постоянном резисторе МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 1М.
Шатров С. И. РК-2015-10.
Литература: С. Петрусь. Радиоудлинитель ИК ПДУ спутникового тюнера, Р-6-200.
Читайте также: