Controle remoto via canal de rádio. Usando circuitos de controle de módulos RF com módulo de 433 MHz

21.06.2023

Já escrevi sobre o uso de receptores e transmissores operando na faixa de 433 MHz em relação ao meu ofício. Desta vez gostaria de comparar suas diferentes variações e entender se há alguma diferença entre elas e quais são preferíveis. Em questão está a construção de uma bancada de testes baseada em arduino, um pouco de código, aliás, testes e conclusões. Amantes produtos eletrônicos caseiros Eu convido você em gato.

Tenho diferentes receptores e transmissores desta faixa, resolvi resumir e classificar esses dispositivos. Além disso, é bastante difícil projetar dispositivos sem canal de rádio, especialmente se a nave não estiver em posição estacionária. Alguém pode argumentar que existem algumas soluções wi-fi agora e que vale a pena usá-las, no entanto, observo que seu uso não é aconselhável em todos os lugares e, além disso, às vezes você não quer incomodar a si mesmo e a seus vizinhos, ocupando um recurso de frequência tão valioso.

Em geral, isso tudo são letras, vamos aos detalhes, os seguintes dispositivos podem ser comparados:
O conjunto transmissor e receptor mais comum e barato:


Você pode comprá-lo, por exemplo, custa US$ 0,65 para o receptor junto com o transmissor. Nos meus comentários anteriores, foi isso que foi usado.

O seguinte kit está posicionado como de qualidade superior:


Vendido por US$ 2,48 completo com antenas e molas para esta faixa.

O verdadeiro assunto desta análise é vendido separadamente como receptor:

O seguinte dispositivo participante deste evento é um transmissor:


Não me lembro exatamente onde comprei, mas não é tão importante.

Para garantir condições iguais a todos os participantes, soldamos os mesmos em forma de espiral:


Além disso, soldei pinos para inserção na placa de ensaio.

Para experimentos, você precisará de dois programas de depuração placas arduino(peguei um Nano), duas protoboards, fios, um LED e um resistor limitador. Eu entendi assim:

Para testes resolvi usar a biblioteca, ela precisa ser descompactada no diretório "libraries" instalado ambiente arduino IDE. Vamos escrever um código transmissor simples que será estacionário:
#incluir RCSwitch meuSwitch = RCSwitch(); void setup() ( Serial.begin(9600); mySwitch.enableTransmit(10); ) void loop() ( mySwitch.send(5393, 24); delay(5000); )
Vamos conectar o pino desses transmissores na saída 10 do arduino. O transmissor transmitirá o número 5393 a cada 5 segundos.

O código do receptor é um pouco mais complexo, devido à conexão de um diodo externo via resistor limitador ao pino 7 do arduino:
#incluir #define LED_PIN 7 RCSwitch meuSwitch = RCSwitch(); void setup() ( Serial.begin(9600); pinMode(LED_PIN, OUTPUT); digitalWrite(LED_PIN, 0); mySwitch.enableReceive(0); ) void loop() ( if (mySwitch.available()) ( valor int = mySwitch.getReceivedValue(); if (valor == 0) ( Serial.print("Codificação desconhecida"); ) else ( Serial.print("Recebido "); uint16_t rd = mySwitch.getReceivedValue(); if(rd= =5393)( digitalWrite(LED_PIN, 1); atraso(1000); digitalWrite(LED_PIN, 0); atraso(1000); ) ) mySwitch.resetAvailable() )
O receptor está conectado ao pino 2 do arduino Nano (o código usa mySwitch.enableReceive(0) já que o pino 2 corresponde ao tipo de interrupção 0). Se o número enviado for recebido, piscamos o diodo externo por um segundo.

Devido ao fato de todos os transmissores possuírem a mesma pinagem, eles podem ser simplesmente alterados durante o experimento:


Para os receptores a situação é semelhante:





Para garantir a mobilidade da parte receptora, usei banco de potência. Em primeiro lugar, depois de montar o circuito sobre a mesa, certifiquei-me de que os receptores e transmissores funcionavam em qualquer combinação entre si. Vídeo de teste:


Como você pode ver, devido à carga baixa, o power bank desliga a carga depois de um tempo, e é preciso apertar um botão para não atrapalhar os testes;

Primeiro, sobre transmissores. Durante o experimento foi revelado que não há diferença entre eles, a única coisa é que o pequeno e anônimo experimental funcionou um pouco pior que seus concorrentes, este:


Ao usá-lo, a distância de recepção confiável foi reduzida em 1-2 metros. O restante dos transmissores funcionou exatamente da mesma forma.

Mas com os receptores tudo ficou mais complicado. O honroso 3º lugar ficou com o recebedor deste set:


Ele começou a perder contato já a 6 metros dentro da linha de visão (a 5 metros - ao usar um estranho entre os transmissores)

O segundo lugar foi para o participante do conjunto mais barato:


Aceitou com confiança a 8 metros dentro da linha de visão, mas não conseguiu dominar o 9º metro.

Pois bem, o recordista foi alvo da crítica:


A linha de visão disponível (12 metros) foi uma tarefa fácil para ele. E passei a receber através de paredes, num total de 4 paredes maciças de concreto, a uma distância de cerca de 40 metros - já estava recebendo no limite (um passo à frente recepção, um passo atrás o LED fica silencioso). Assim, posso definitivamente recomendar o assunto desta revisão para compra e uso em artesanato. Ao usá-lo, você pode reduzir a potência do transmissor em distâncias iguais ou aumentar a distância de recepção confiável em potências iguais.

De acordo com as recomendações, você pode aumentar a potência de transmissão (e, portanto, a distância de recepção) aumentando a tensão de alimentação do transmissor. 12 Volts permitiram aumentar a distância inicial em 2 a 3 metros dentro da linha de visão.

Termino por aqui, espero que a informação seja útil para alguém.

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Você quer coletar barato alarme contra roubo com muito sensores sem fio? Ou talvez você precise fazer um controle remoto barato? Aproveite as vantagens dos módulos sem fio que nem sequer requerem um microcontrolador para operar.

Os módulos estão emparelhados. Este módulo desempenha apenas a função de receptor. Para transmitir o sinal, existe um módulo transmissor de 433 MHz.

Para conectar o módulo basta utilizar apenas 4 contatos: potência, terra, saída digital e antena.

Nenhum protocolo de transmissão é fornecido: o módulo simplesmente recebe as bordas transmitidas pelo módulo transmissor e as envia para o pino “Data out”. Isso permite conectar diretamente até mesmo elementos simples, como um LED, um alto-falante piezoelétrico ou um relé, ao módulo. Você só precisa amplificar o sinal usando um transistor simples. E se você usar módulos Troyka, nem precisará de um transistor.

O módulo não requer tempo para iniciar ou estabelecer uma conexão. Depois que a energia é aplicada, ele está imediatamente pronto para uso.

Além de montar sensores baratos e pouco inteligentes, módulos desse tipo têm outra aplicação: fora da cidade possuem alcance de comunicação maior que os mesmos módulos Bluetooth - até 150 metros. Na cidade, via de regra, as frequências na faixa de 433 MHz ficam sobrecarregadas e a essa distância o sinal será misturado com sinais de uma dezena de outras fontes.

Não é necessário conectar uma antena, mas com uma antena o alcance de comunicação aumenta bastante. Para efeito máximo, o comprimento da antena deve ser de 13 cm.

O módulo possui pinos de passo de 2,54 mm, permitindo sua inserção em uma placa de ensaio.

Equipamento

Os fios não estão incluídos. Para conectar à eletrônica de controle, use fios de placa de ensaio com conectores fêmea na lateral do módulo ou uma placa de ensaio.

Características

  • Tensão de alimentação: 5 V
  • Frequência da portadora: 433 MHz
  • Máximo rendimento: 5 kb/s
  • Consumo atual: 4,5 mA
  • Sensibilidade: −106…-110 dBm
  • Faixa de temperatura operacional: −20…+80 °C

Às vezes, entre dispositivos você precisa instalar conexão sem fio. EM ultimamente Para isso, módulos Bluetooth e Wi-Fi são cada vez mais utilizados. Mas uma coisa é transferir vídeos e arquivos pesados, e outra coisa é controlar uma máquina ou robô com 10 comandos. Por outro lado, os rádios amadores muitas vezes constroem, ajustam e refazem receptores e transmissores para trabalhar com codificadores/decodificadores de comando prontos. Em ambos os casos, você pode usar módulos RF bastante baratos. Características do seu trabalho e uso sob o corte.

Tipos de módulo

Os módulos RF para transmissão de dados operam na banda VHF e usam frequências padrão de 433 MHz, 868 MHz ou 2,4 GHz (menos comumente 315 MHz, 450 MHz, 490 MHz, 915 MHz, etc.). Quanto maior a frequência da portadora, mais rápida a informação pode ser transmitido.
Via de regra, os módulos RF fabricados são projetados para funcionar com algum protocolo de transmissão de dados. Na maioria das vezes, é UART (RS-232) ou SPI. Normalmente, os módulos UART são mais baratos e também permitem o uso de protocolos de transmissão não padronizados (personalizados). A princípio pensei em rebitar algo assim, mas lembrando-me de minha amarga experiência na fabricação de equipamentos de controle de rádio, escolhi os bastante baratos HM-T868 e HM-R868 (60 UAH = menos de US$ 8 o conjunto). Existem também os modelos HM-*315 e HM-*433, que diferem dos descritos abaixo apenas na frequência portadora (315 MHz e 433 MHz, respectivamente). Além disso, existem muitos outros módulos semelhantes na forma como funcionam, portanto as informações podem ser úteis para proprietários de outros módulos.

Transmissor

Quase todos os módulos RF são pequenos placa de circuito impresso com contatos para conexão de energia, transmissão de dados e sinais de controle. Considere o transmissor HM-T868
Possui conector de três pinos: GND (comum), DATA (dados), VCC (+ potência), além de um patch para soldar a antena (usei um stub de fio MGTF 8,5 cm - 1/4 de comprimento de onda).

Receptor

O receptor HM-R868, na aparência, é muito semelhante ao seu transmissor correspondente

mas há um quarto contato em seu conector - ENABLE; quando a energia é aplicada a ele, o receptor começa a funcionar.

Trabalho

A julgar pela documentação, a tensão operacional é de 2,5-5V, quanto maior a tensão, maior a faixa operacional. Em essência, é um extensor de rádio: quando a tensão é aplicada à entrada DATA do transmissor, a tensão também aparecerá na saída DATA do receptor (desde que a tensão também seja aplicada ao ENABLE). MAS, existem várias nuances. Em primeiro lugar: a frequência de transmissão de dados (no nosso caso é 600-4800 bps). Em segundo lugar: se não houver sinal na entrada DATA por mais de 70ms, o transmissor entra no modo sleep (essencialmente desliga). Terceiro: se não houver nenhum transmissor funcionando na área de recepção do receptor, todo tipo de ruído aparecerá em sua saída.

Vamos realizar um pequeno experimento: conecte a alimentação aos contatos GND e VCC do transmissor. O pino DATA é conectado ao VCC por meio de um botão ou jumper. Também conectamos energia aos contatos GND e VCC do receptor e conectamos ENABLE e VCC entre si. Conectamos um LED à saída DATA (de preferência através de um resistor). Como antenas usamos qualquer fio adequado com 1/4 de comprimento de onda. O diagrama deve ficar assim:


Imediatamente após ligar o receptor e/ou aplicar tensão em ENABLE, o LED deve acender e queimar continuamente (bem, ou quase continuamente). Depois de pressionar o botão no transmissor, nada acontece com o LED - ele continua aceso. Ao soltar o botão, o LED piscará (apaga e acenderá novamente) e continuará aceso. Ao pressionar e soltar o botão novamente, tudo deve se repetir. O que estava acontecendo lá? Quando o receptor foi ligado, o transmissor estava em estado de hibernação, o receptor não encontrou um sinal normal e começou a receber todo tipo de ruído e, consequentemente, todo tipo de ruído apareceu na saída. É impossível distinguir um sinal contínuo de um ruído a olho nu e parece que o LED está brilhando continuamente. Após pressionar o botão, o transmissor sai da hibernação e começa a transmitir, um “1” lógico aparece na saída do receptor e o LED brilha continuamente. Após soltar o botão, o transmissor transmite um “0” lógico, que é recebido pelo receptor e também aparece um “0” em sua saída - o LED finalmente apaga. Mas depois de 70ms, o transmissor vê que ainda existe o mesmo “0” em sua entrada e adormece, o gerador de frequência portadora desliga e o receptor começa a receber todo tipo de ruído, ruído na saída - o LED acende de novo.

Do exposto, segue-se que se o sinal na entrada do transmissor estiver ausente por menos de 70 ms e estiver na faixa de frequência correta, os módulos se comportarão como um fio normal (não prestamos atenção a interferências e outros sinais por enquanto ).

Formato do pacote

Módulos RF deste tipo podem ser conectados diretamente a um hardware UART ou computador via MAX232, mas dadas as peculiaridades de seu funcionamento, aconselho a utilização de protocolos especiais descritos em software. Para meus propósitos, utilizo pacotes dos seguintes tipos: bits de início, bytes com informações, um byte de controle (ou vários) e um bit de parada. É aconselhável tornar o primeiro bit de inicialização mais longo, isso dará tempo para o transmissor acordar, o receptor sintonizá-lo e o microcontrolador receptor (ou o que você tiver) começar a receber. Então algo como “01010”, se esta for a saída do receptor, provavelmente não é ruído. Então você pode colocar um byte de identificação - isso ajudará você a entender para qual dispositivo o pacote está endereçado e também mais provável rejeitará o ruído. Até este momento, é aconselhável ler e verificar as informações em bits separados; se pelo menos um deles estiver incorreto, completamos a recepção e voltamos a ouvir a transmissão; Outras informações transmitidas podem ser lidas de uma só vez, byte por byte, escrevendo nos registradores/variáveis ​​apropriados. Ao final da recepção, executamos a expressão de controle; se seu resultado for igual ao byte de controle, realizamos as ações necessárias com a informação recebida, caso contrário ouvimos novamente a transmissão. Como expressão de controle, você pode considerar algum tipo de checksum, caso não haja muita informação sendo transmitida, ou você não seja forte em programação, você pode simplesmente calcular algum tipo de expressão aritmética em que os bytes transmitidos serão as variáveis. Mas é preciso levar em conta que o resultado deve ser um número inteiro e deve caber na quantidade de bytes de controle. Portanto é melhor em vez disso operações aritméticas use lógica bit a bit: AND, OR, NOT e, especialmente, XOR. Se possível, é necessário fazer um byte de controle, já que a radiodifusão é uma coisa muito poluída, principalmente agora, no mundo dos aparelhos eletrônicos. Às vezes, o próprio dispositivo pode causar interferência. Por exemplo, eu tinha uma trilha na placa com PWM de 46 kHz a 10 cm do receptor que interferia muito na recepção. E isso sem falar no fato de que os módulos RF utilizam frequências padrão, nas quais outros dispositivos podem operar neste momento: walkie-talkies, alarmes, rádio controle, telemetria, etc.

O kit é destinado a controle sem fio aparelhos elétricos na faixa de 433 MHz, em alcance de até 300/500** metros. O receptor possui quatro modos de operação: gatilho, interruptor, temporizador e botão. O receptor incluído no kit funciona não apenas com controles remotos da série MP323TX, mas também com MP910, MP324M/transmissor, MP325M/transmissor e MP433/transmissor, tanto individualmente quanto em modo misto. Graças a isso, é possível construir um sistema de controle multicanal de até 15 canais com receptores localizados em um e em pontos diferentes. Se você precisar conectar um número ilimitado de transmissores, use o controle remoto/transmissor MP910 ou MP433.

Com o transmissor MP323TX5, o alcance do receptor aumenta para 500 metros.

O kit é composto por um transmissor (controle remoto) / receptor e é projetado para controle sem fio de aparelhos elétricos na faixa de 433 MHz, em um alcance de até 50/500** metros. O receptor possui três modos de operação: botão, trigger1 e trigger2. O receptor incluído no kit funciona não apenas com controles remotos da série MP323TX, mas também com MP910, MP324M/transmissor, MP325M/transmissor e MP433/transmissor, tanto individualmente quanto em modo misto. Graças a isso, é possível construir um sistema de controle multicanal de até 15 canais com receptores localizados em um e em pontos diferentes. Se você precisar conectar um número ilimitado de transmissores, use o controle remoto/transmissor MP910 ou MP433.
O kit será indispensável para controlar refletores, motores elétricos, bombas e iluminação do pátio da casa. O relé receptor é capaz de chavear tensões de até 250V e controlar aparelhos elétricos com potência de até 2200W.
Para aumentar o alcance para 500 metros, você deve usar o controle remoto MP323TX5.

O relé de rádio de 6 canais MP3331 é um receptor de 433 MHz com relés de potência para controle de carga. Esse módulo pronto para controle remoto de seus aparelhos elétricos. Economiza tempo, esforço e dinheiro na instalação de cabos em lâmpadas, bombas, aquecedores, ventiladores, condicionadores de ar, fechaduras elétricas, barreiras, persianas e acionamentos de portões automáticos de difícil acesso... Permite que você mova rapidamente os interruptores para um local conveniente para você e ao mesmo tempo economiza reparos caros e design de interiores. Somente o transmissor MP3329SE funciona com o MP3331.

Você precisa de controle remoto simultâneo de até 8 canais?
Procurando controle remoto de vários dispositivos sem interferência?
Isto é o que você precisa!
Oferecemos um módulo MP3329 SE pronto - o coração do projeto Convenient Switch. Este é um transmissor de 433,92 MHz com modulação de frequência e feedback. O módulo foi projetado para controlar simultaneamente no mínimo um e no máximo 8 rádios executivos. Cada canal opera independentemente um do outro; ligar ou desligar um canal não afeta a operação do outro. Esta é a principal diferença dos sistemas convencionais de controle remoto com chaveiros, nos quais o pressionamento simultâneo de dois ou mais botões, via de regra, leva ao mau funcionamento dos atuadores. A segunda diferença é opinião. Caso o relé executivo não tenha enviado a confirmação de recebimento do comando, o transmissor irá repeti-lo continuamente.
O controle remoto suporta receptores MP3328, MP3330, MP3331.
Graças a ampla escolha receptores, você pode colocá-los em qualquer ponto onde estejam instalados aparelhos elétricos.

O módulo é uma base de controle dispositivos sem fio. Útil para ampliar o alcance ou controle misto de sistemas sem fio de 433 MHz existentes. Graças à presença do display, você pode ver o código transmitido pelo transmissor. O módulo possui quatro entradas lógicas para conexão de 4 botões de controle ou linhas de controle e 8 saídas TTL para conexão de módulos de potência, por exemplo, MP515 ou MP220op. O módulo pode operar nos seguintes modos: duplicador, repetidor, beacon. O alcance operacional com receptores sem fio chega a até 600 metros (ao usar o kit MP433PRO). Ao usar antenas direcionais, o alcance pode ser aumentado para vários quilômetros.

Transmissor adicional de quatro botões (chaveiro) na faixa de 433 MHz.
Projetado para colaboração com sistemas de controle remoto sem fio da faixa de 433 MHz com modulação ASK. Suporta grande número sistemas de controle de iluminação embutidos e tomadas com códigos fixos e de aprendizagem. Por exemplo, como WOKEE e TELEIMPEX e similares. Bem como sistemas construídos em microcircuitos SC5262 / SC5272, HX2262 / HX2272, PT2262 / PT2272, EV1527, RT1527, FP1527, HS1527, SC5211, HS2260, SC1527, SC2262. Por exemplo, do catálogo Master Kit MP911, MP912, MP913, MP426, MP324M, MP325M, MP326M, MA3484BM, MA3686B, MA0353A, MA8182, MA8183, MA8184, MA9801E27, MA9802E27, MA9803E27, MA9938G1, 2, MA9938G3, MA3171E, MA3272B, MA3373E, Veio Top-434Na.
O número de controles remotos conectados a um sistema específico não pode ser limitado. Para se conectar a sistema sem fioé necessário um console mestre.

O módulo de rádio universal foi projetado para modelagem DIY e experimentos na área de comunicações de rádio sem fio na frequência de 433 MHz ou 2,4 GHz. O módulo é construído em um poderoso, em escala Arduino, microcontrolador ATMEL MEGA328P e equipado com Tela OLED, que simplifica a depuração do programa e fornece visibilidade do processo. Através dos conectores instalados, você pode conectar facilmente ao módulo módulos de rádio de baixíssimo custo operando na frequência de 433 MHz (receptor e transmissor) ou o popular módulo nRF24L01 operando na frequência de 2,4 GHz. Várias saídas livres do microcontrolador são levadas aos contatos da placa para conexão dispositivos externos. Bateria integrada para soluções fora da rede. Três botões para organizar o menu. O projeto é aberto, seu autor: http://rayshobby.net/rftoy/ Neste site você pode encontrar materiais adicionais, exemplos e bibliotecas que facilitarão o início de seus próprios experimentos.

433/315 MHz, você aprenderá com isso pequena revisão. Esses módulos de rádio geralmente são vendidos em pares – com um transmissor e um receptor. Você pode comprar um par no eBay por US$ 4, ou até US$ 2 o par se comprar 10 de uma vez.

A maior parte da informação na Internet é fragmentada e pouco clara. Portanto, decidimos testar esses módulos e mostrar como obter uma comunicação USART -> USART confiável com eles.

Pinagem do módulo de rádio

Em geral, todos esses módulos de rádio possuem uma conexão de 3 contatos principais (mais uma antena);

Transmissor

  • Tensão vcc (potência +) 3V a 12V (funciona em 5V)
  • GND (terra -)
  • Recepção de dados digitais.

Receptor

  • Tensão vcc (potência +) 5V (alguns podem trabalhar em 3,3V)
  • GND (terra -)
  • Saída de dados digitais recebidos.

Transferência de dados

Quando o transmissor não recebe dados na entrada, o oscilador do transmissor desliga e consome cerca de alguns microamperes no modo standby. Nos testes, 0,2 µA saíram da fonte de 5 V no estado desligado. Quando o transmissor recebe alguma entrada de dados, ele emite em uma portadora de 433 ou 315 MHz e com alimentação de 5 V consome cerca de 12 mA.

O transmissor também pode ser alimentado por uma tensão mais alta (por exemplo, 12 V), o que aumenta a potência do transmissor e, consequentemente, o alcance. Os testes mostraram com alimentação de 5V até 20m através de diversas paredes dentro da casa.

O receptor, quando ligado, mesmo que o transmissor não esteja funcionando, receberá alguns sinais estáticos e ruídos. Se um sinal for recebido na frequência portadora operacional, o receptor reduzirá automaticamente o ganho para remover sinais mais fracos e, idealmente, isolará os dados digitais modulados.

É importante saber que o receptor gasta algum tempo ajustando o ganho, para que não haja “explosões” de dados! A transmissão deverá começar com uma “introdução” antes dos dados principais e então o receptor terá tempo para ajustar automaticamente o ganho antes de receber os dados importantes.

Testando módulos RF

Ao testar ambos os módulos de uma fonte de +5V CC, bem como com uma antena chicote vertical de 173 mm. (para uma frequência de 433,92 MHz é “1/4 de onda”), 20 metros reais foram obtidos através de paredes, e o tipo de módulos não afeta muito esses testes. Portanto, podemos assumir que estes resultados são típicos para a maioria dos blocos. Uma fonte de sinal digital com frequência precisa e ciclo de trabalho 50/50 foi utilizada para modular os dados do transmissor.

Observe que todos esses módulos, como regra, só operam de forma confiável até 1200 baud ou um máximo de 2400 baud de transmissão serial, a menos, é claro, que as condições de comunicação sejam ideais (alta intensidade do sinal).

Acima é mostrada uma versão simples de um bloco para transmissão serial de informações para um microcontrolador que será recebido de um computador. A única mudança é a adição de um capacitor de tântalo de 25V 10uF aos pinos de alimentação (Vcc e GND) em ambos os módulos.

Conclusão

Muitas pessoas usam esses rádios em conjunto com controladores Arduino e similares, pois esta é a maneira mais fácil de obter comunicação sem fio de um microcontrolador para outro microcontrolador, ou de um microcontrolador para um PC.

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