Construisez une liaison de données radio de 500 mètres pour moins de 40 $ : 7 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:10

Vous avez un réservoir d'eau que vous souhaitez mesurer ou un barrage ou une vanne ? Vous voulez détecter une voiture qui descend dans l'allée mais vous ne voulez pas faire passer des fils dans le jardin ? Cette instructable montre comment envoyer des données à 500 mètres avec une fiabilité à 100 % à l'aide de puces de microcontrôleur picaxe et de modules radio 315Mhz ou 433Mhz.

Étape 1: Schéma

Les circuits émetteur et récepteur sont assez simples et utilisent des puces picaxe. Ces microcontrôleurs à puce unique peuvent détecter les tensions analogiques, allumer et éteindre des éléments et transmettre des données. Voir instructables https://www.instructables.com/id/Control-real-world-devices-with-your-PC/ et https://www.instructables.com/id/Worldwide-microcontroller-link-for-under -20/ pour une description de la programmation des puces picaxe. Avec une liaison radio ainsi qu'une interface avec un PC, il est possible de capter des données à distance et de les transmettre partout dans le monde.

Étape 2: Émetteur et antenne

Le prototype de l'émetteur a été construit sur un morceau de carte prototype. Il existe une myriade de modules RF de faible puissance de 10 mW disponibles qui fonctionnent bien jusqu'à une portée d'environ 30 mètres. Cependant, une fois que la puissance dépasse un demi-watt, la RF a tendance à revenir dans la puce picaxe et à provoquer des réinitialisations et d'autres comportements étranges. La réponse est de retirer l'antenne du module et de retirer la RF avec 3 mètres ou plus de câble coaxial de 50 ohms et de construire une antenne dipôle appropriée. Cela augmente également considérablement la gamme.

Étape 3: Construire une antenne dipôle avec un balun

A l'antenne se trouve un balun en câble coaxial. Un balun est nécessaire, sinon le blindage du câble coaxial finit par devenir une antenne au lieu d'être la terre et émet des RF vers le bas près du picaxe, ce qui va à l'encontre du but de l'antenne. Il existe de nombreux modèles de balun, mais j'ai choisi celui-ci car il utilise simplement des morceaux de câble coaxial. Les longueurs d'onde courantes sont 95,24 cm pour 315 MHz et 69,34 cm pour 433 MHz. Les longueurs coaxiales sont respectivement 1/4 et 3/4 de la longueur d'onde. Les fils dipolaires sont 1/4 de la longueur d'onde. Ainsi, pour les modules que j'ai utilisés à 315Mhz, les fils coaxiaux mesuraient 23,8 cm et 71,4 cm et les fils dipolaires mesuraient chacun 23,8 cm.

Le blindage coaxial et le noyau sont réunis là où le câble coaxial se divise en deux. Au niveau du dipôle, les blindages sont également connectés. Si ces joints sont exposés aux intempéries, ils doivent être protégés contre les intempéries d'une manière ou d'une autre, par exemple avec de la peinture ou du silicone non conducteur. Les antennes fonctionnent mieux lorsqu'elles sont à au moins 2 mètres du sol. Remerciements et merci à I0QM pour cette conception.

Étape 4: Module émetteur

Le module émetteur est disponible sur ebay pour environ 14 $ US sur https://stores.ebay.com.au/e-MadeinCHN. La consommation de courant est d'environ 100mA lors de la transmission à 9V, et est pratiquement nulle en cas d'inactivité. L'antenne a été retirée pour construire le dipôle, bien que le module puisse être ok avec l'antenne attachée s'il était associé à un microcontrôleur différent. La tresse coaxiale est connectée à la terre du module qui se trouve commodément à côté de la connexion de l'antenne.

Étape 5: Module récepteur

Le module récepteur est une unité superhétérodyne disponible pour environ 5 $ US dans la même boutique ebay. Il existe un certain nombre d'autres modules (y compris superrégénératifs) qui ne sont pas aussi sensibles et ne donnent pas la portée.

Étape 6: Circuit récepteur et code Picaxe

Le module récepteur est connecté à un picaxe comme indiqué sur le schéma. L'antenne est un morceau de fil de 23,8 cm, et pour faire un dipôle et augmenter la sensibilité, une autre longueur de fil de 23,8 cm est soudée à la terre du module. Le code de l'émetteur est le suivant:main:serout 1, N2400, ("UUUUUUUUUUUUUTW", b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13) ' T et W = ascii &H54 et &H57 = 0100 et 0111 = égaux à 1 et 0 'b0=nombre aléatoire 'b1=nombre aléatoire 'b2=vers appareil 'b3=reverse 'b4=messagetype 'b5=reverse 'b6/b7 = data 1 et inverse 'b8, b9 = data 2 'b10, b11 = data 3 'b12, b13 = data 4 random w0 ' nombre aléatoire utilisé pour identifier les messages lors de l'utilisation de plusieurs répéteurs b2=5' au numéro de périphérique… b3=255-b2 b4= 126' nombre aléatoire à tester b5=255-b4 b6=0' nombre aléatoire à tester b7=255-b6 b8=1' nombre aléatoire à tester b9=255-b8 b10=2' nombre aléatoire à tester b11=255-b10 b12=3' somme de contrôle - n'importe quelle valeur b13=255-b12 pause 60000' transmettre une fois par minute aller à mainEt le code du récepteur:main: serin 4, N2400, ("TW"), b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6, b7, b8, b9, b10, b11, b12, b13 b13=255-b13' inverse encore besoin d'en tester un si b12=b13 alors pour b12=0 à 55 high 2 pause 100' flash led une fois par seconde pour le matin inute low 2 pause 900 next endif goto mainL'émetteur envoie un paquet une fois par minute - une fois débogué, il doit être réduit à toutes les 15 ou 30 minutes pour éviter les interférences avec les voisins. Le "ÂœUUUU"Â au début du paquet est binaire pour 01010101 qui équilibre l'unité Rx. Le protocole utilise une forme de codage Manchester où le nombre de 1 et de 0 est maintenu aussi égal que possible, et cela se fait en envoyant l'inverse de chaque octet après l'envoi de l'octet. Sans cela, les paquets ne passent parfois pas s'ils envoient beaucoup de zéros binaires. Une somme de contrôle à la fin doit être valide avant que les données ne soient traitées. Le récepteur fait clignoter une LED pendant 55 secondes lorsqu'un paquet est reçu et une fois débogué, cela peut être changé en un autre accusé de réception.

Étape 7: Module de puissance inférieur et relations de voisinage

Pour garder les relations de voisinage heureuses, notamment avec la télévision numérique, envoyez les données aussi loin que nécessaire mais pas plus loin. On peut discuter de la légalité des émetteurs de puissance plus élevée, mais la meilleure solution est de garder la RF sur votre propriété et d'envoyer des données rarement en paquets brefs. Ce module de faible puissance coûte la moitié du prix et fait environ 200 mètres. La puissance inférieure a l'avantage de pouvoir avoir une antenne montée directement sur le module et peut être soudée à côté du picaxe, de sorte que le coaxial et le balun ne sont pas nécessaires.

Des tests de portée ont été effectués à travers les arbres et au-dessus d'une colline, ce qui explique pourquoi un module répertorié comme "4 000 m" n'a parcouru que 500 mètres. La prochaine étape sera une instruction sur la construction d'alimentations solaires autonomes adaptées à ces unités, ainsi que des capteurs tels que la température, la pression, l'humidité, l'humidité du sol et les niveaux de réservoir.