Pinahusay na NRF24L01 Radio Na May DIY Dipole Antenna Modification .: 5 Mga Hakbang (na may Mga Larawan)

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:14

Ang sitwasyon ay nagawa ko lamang na magpadala at makatanggap sa pamamagitan ng 2 o 3 mga pader na may distansya na halos 50 talampakan, gamit ang karaniwang mga modyul na nRF24L01 +. Hindi ito sapat para sa inilaan kong paggamit.

Nauna kong sinubukan ang pagdaragdag ng mga inirekumendang capacitor, ngunit para sa akin at sa aking hardware ay napakaliit sa walang pagpapabuti. Kaya, mangyaring huwag pansinin ang mga ito sa mga larawan.

Para sa aking mga remote sensor ay hindi ko nais ang maramihan ng isang yunit tulad ng isang nRF24L01 + PA + LNA na may isang SMA Mount at panlabas na antena. Kaya nilikha ko ang binagong modyul na ito.

Gamit ang binagong modyul na RF24 maaari akong dumaan sa apat na pader na may distansya na halos 100 talampakan.

Ang modyul na ito ay dapat ding doblehin ang distansya sa isang pamantayang nRF24 module kapag ginamit sa mga application ng linya ng paningin; tulad ng mga eroplano ng RF, quad-coppers, kotse at bangka (100s ng metro). Hindi ako nakagawa ng anumang malinaw na linya ng mga pagsubok sa paningin. Sa aking mga pagsubok mayroong mga gamit sa kusina at mga kabinet at aparador na puno ng mga bagay-bagay sa pagitan ng mga transceiver.

Narito ang ilang malalim na impormasyon sa isang dipole antena https://en.wikipedia.org/wiki/Dipole_antenna para sa karagdagang pagsubok sa pag-aaral ng antennas: https://www.arrl.org o

Pinag-aralan ko ang disenyo ng antena, ngunit maraming partikular na data ng disenyo at teorya sa paligid ng isang malawak at lumalaking bilang ng mga disenyo ng antena (partikular para sa mataas na dalas ng mga compact antennas), na madaling makaramdam ng kaunting pagkawala sa kakahuyan. Kaya't ang pag-eeksperimento ay may gampanan sa isang pangunahing papel.

Ngayon napagdaanan ko ang lahat ng ito, binibigyan ko kayo dito ng pagpapatupad ng aking nagresultang pagbabago ng disenyo.

Hakbang 1: Ang Mga Item na Kakailanganin mo

Upang likhain ang iyong sariling pinahusay na NRF24L01 + na may isang pinahusay na (Dipole) antena na kakailanganin mo:

• isang module ng NRF24L01 + https://www.ebay.com/itm/191351948163 o www.ebay.com/itm/371215258056
• Paghihinang ng bakal at mga kaugnay na item.
• Eksakto-o-kutsilyo (o iba pang mga paraan upang mag-scrape ng mga proteksiyon na coatings)
• 24ga. Solid wire (opsyonal na hanggang 30ga.)

Hakbang 2: Pagbabago ng Modyul sa Radyo

Nagsimula ako sa pangunahing mga disenyo ng dipole antena at pang-eksperimentong na-tono ang mga ito.

Ang ilang mga disenyo na tumatawag para sa isang ¼ elemento ng haba ng daluyong ay nangangailangan ng maayos na pagsasaayos dahil sa mga pagkakataong may kapasidad, impedance, inductance at resonances. Wala akong mga paraan upang masukat ang mga katangiang ito sa isang aktibong 2.4 GHz circuit, kaya ginawa ko ang tila kinakailangang pagsasaayos sa pamamagitan ng empirical na pagsubok.

Ang nakalarawan ay ilan sa aking mga yunit ng pagsubok. Ang ilan sa mga bakas ay nakuha, habang naghihinang ako, hindi na-solder, baluktot at muling baluktot na magiging mga antena. Dalawang mabuting bagay ang lumabas dito. 1) Lumipat ako mula sa tuktok na bahagi sa ilalim na bahagi para sa paglakip ng isang binti sa lupa, na naging mas mahusay na mekanikal at matalino sa pagganap. 2) Natagpuan ko na magandang ideya na ilakip ang kawad na may super-pandikit o mainit na pandikit para sa kaluwagan ng pilay (pinananatili kong hindi sinasadyang baluktot ang antena sa panahon ng lahat ng pagsubok.) Tapos muna, maaari itong hawakan ang mga ito para sa paghihinang.

Mga hakbang upang gawin ang pagbabago:

1. Gumawa ng dalawang pagbawas, 1-2 mm ang lapad, ng mga bakas malapit sa base ng antena ng PCB, tulad ng nakikita sa imahe ng unang imahe sa itaas. Ito ay mabisang pagkuha ng umiiral na antena sa labas ng circuit.
2. Sa kabilang panig, gamit ang isang eksaktong-o kutsilyo, i-scrape ang proteksiyon na patong sa gilid ng eroplano sa lupa, tulad ng ipinahiwatig sa pangalawang imahe sa itaas
3. Gupitin ang dalawang 24ga. Mga wire sa tinatayang 50mm
4. Tanggalin ang isang pares ng millimeter ng pagkakabukod mula sa isang dulo ng bawat kawad.
5. Bend ang hubad na bahagi sa isang tamang anggulo sa kawad upang mai-attach sa lupa.
6. Kola ang bawat kawad pababa (inirerekumenda: supper-glue o mainit na pandikit), upang ang hubad na dulo ay handa nang solder; ang isa sa ibaba lamang ng mga pinutol na bakas, ang isa ay nasa gilid ng ground plane sa likuran. Ang dalawang kawad ay dapat na nakahiga kahilera at 6mm na hiwalay.
7. Kapag naayos na ang pandikit, ilagay ang solder flux paste kung saan ka pupunta sa panghinang, at pagkatapos ay ihihinang ang mga ito. Inirerekumenda ko ang paggamit ng pagkilos ng bagay upang ang iyong paghihinang ay mabilis na tatagal at hindi mo labis na maiinit ang board.
8. Gumawa ng malulutong na kanang anggulo na liko sa mga wire, malayo sa bawat isa, sa gilid ng PCB, ~ 6mm pataas mula sa kung saan nagtatapos ang ground plane. Sumangguni sa huling dalawang mga imahe sa itaas. Kung hindi mo nakadikit ang iyong mga wire, mag-ingat nang labis na huwag maglagay ng labis na stress sa mga solder point.
9. Sukatin ang bawat segment ng kawad na tumatakbo kasama ang gilid ng board hanggang 30mm mula sa 90 degree na liko at putulin ito doon. Natuklasan ko na hindi ko tumpak na masusukat at mapuputol, kaya't sinukat ko at minarkahan ng isang pinong marka ng hibla na tipped kung saan puputulin.
10. Sa pamamagitan ng isang pagsusuri ng ohm meter upang matiyak na ang kawad na malapit sa lumang mga antena ng PCB na antena ay walang pagpapatuloy sa alinman sa mga pagbawas na ginawa sa hakbang # 1.

Hakbang 3: Ang Tapos na Produkto

Ang iyong module na NRF24L01 + ay gaganap ngayon ng higit na superior sa kung ano ang proyekto na ginagamit mo ang mga ito. Maaari kang magtamasa ng pinahusay na pagiging maaasahan na may mas malawak na saklaw o may mas mababang mga setting ng kuryente sa radyo. Dapat mong hanapin ito kaya, kahit na may pagbabago lamang ng isang radyo (ang transmitter o receiver); at umani ng dalawang beses ang benepisyo kapag gumagamit ng binagong yunit sa magkabilang dulo. Tandaan na siguraduhing i-orient ang mga antena na parallel sa bawat isa. Nagpapatupad ako ng isang proyekto na may maraming mga yunit ng remote sensor na ginagamit ang mga binagong radio na ito (patayo na nakatuon sa kanilang mga binti sa lupa na nakaturo pababa), na lahat ay makikipag-usap sa isang sentral na istasyon ng base na gumagamit ng isang NRF24L01 + PA + LNA at isang panlabas na antena.

Ang mga antena ng transmiter at tatanggap, sa iyong proyekto ay dapat na nakatuon sa parehong kapwa pahalang o patayo at lubos na mas gusto na parallel sa bawat isa. Bilang karagdagan, marahil sa isang komplimentaryong oryentasyon kung alam mong mayroon silang isang direksyong kagustuhan (hindi ito karaniwang ipinahiwatig dito). Kung ang iyong mga antena ay hindi kinakailangang magkakaiba sa pisikal, tulad ng hindi ka gumagamit ng isang mataas na makakuha ng panlabas na antena sa isang dulo, pinakamainam na ang mga antena ay magkapareho at oriented na eksaktong pareho. Ito ay upang makamit ang maximum na pagiging maaasahan at saklaw, at bibigyan ang mga antena ay nakakabit na nakatigil.

Sa huli ang halaga ng pagpapabuti ay medyo mahirap na bilangin; ngunit sa aking aplikasyon, inilagay ko ito mula 50 hanggang 100% sa mga hindi nabagong bersyon. Sa palagay ko ito ay hindi bababa sa kasing ganda ng isang yunit na may isang 2.5db panlabas na antena; ngunit hindi kasing epektibo ng isang unit ng NRF24L01 + PA + LNA.

Ang pangunahing hangarin ng Instructable na ito ay simpleng magturo sa kung paano mag-isip ng binagong NRF24L01 + na may isang superior dipole antena upang makamit nito ang higit na pagpapadala at makatanggap ng kakayahan at mas mahusay na kakayahang magamit sa mga proyekto.

Marahil iyon lang ang magiging interesado ng karamihan sa mga tao. Gamit ang ideya: "Ano ang gagawin ko upang makakuha ng higit na magagamit na saklaw mula sa mga yunit na ito?"

Kaya sa puntong ito … at ipaalam sa akin ang iyong mga tagumpay sa iyong mga proyekto gamit ang iyong sariling mga pasadyang radio.

Kung nais mong paunang subukin ang iyong (mga) binagong radio ay isinama ko ang software na aking nilikha para sa aking pagsubok, sa isang susunod na hakbang.

Hakbang 4: Paano Ko Na-optimize ang Disenyo na Ito

Ngayon para sa mga interesado, magpapatuloy akong magbahagi ng kaunti tungkol sa kung paano ako sumubok at kwalipikadong magiging mga pagpapabuti. Gayunpaman, mangyaring tandaan, kung paano ipatupad ang pagsubok ay hindi ang pokus ng itinuturo na ito.

Para sa pagsubok sa anumang Arduino o maihahambing na board, kasama ang mga modyul na NRF24L01 +, maaaring magamit. Ang 01+ na mga bersyon ay kinakailangan sa pagsubok ng software, tulad ng nakasulat, sapagkat gumagamit ito ng rate na 250KHz transmit. Siguraduhin na ang lakas lamang ng mga radio na may voltages na 1.9-3.6v.

Para sa aking pagsubok sa pagiging maaasahan sa saklaw, gumamit ako ng isang pro-mini Arduino at isang hindi nabagong NRF24L01 + bilang remote. Na tumatanggap lamang ng isang packet ng data at ibabalik ito bilang isang pagkilala. Ang mga ito ay pinatakbo ng 3.3V na kinokontrol.

Mayroon akong pagpupulong na ito na naka-tape sa isang maliit na kahon na kung saan madali ko, at paulit-ulit, ang posisyon sa iba't ibang mga lokasyon ng pagsubok.

Gumamit ako ng isang Nano3.0 MCU na may nabagong NRF24L01 + bilang pangunahing transceiver. Ang pagtatapos na ito ay nakatigil at nagbigay ng mga resulta sa pagsubok (sa pamamagitan ng alinman sa isang 16x02 LCD display o ang serial monitor). Maaga kong itinatag na ang isang pinabuting antena ay magreresulta sa parehong mas mahusay na pagpapadala at makatanggap ng kakayahan. Dagdag dito, makakakuha ako ng parehong mga resulta sa pagsubok sa isang naibigay na nabagong radio na ginamit sa alinman sa dulo. Tandaan na sa pagsubok ang bawat panig ay parehong nagpapadala at tumatanggap, iyon ay dahil pagkatapos ng isang paghahatid mayroong isang pagkilala na kailangang matanggap upang mabilang ito bilang isang matagumpay na komunikasyon.

Tandaan na maraming mga bagay na maaaring makaapekto sa mga resulta sa pagsubok:

• Ang pagpindot, o halos gayon, ang module ng RF24 o mga wire dito.
• Ang isang katawan ay nakahanay sa linya ng paghahatid.
• Ang nasa itaas na dalawa ay may positibong epekto.
• Ang mga katangian ng boltahe ng supply
• Higit sa lahat, ang oryentasyon ng mga antena ng transmiter at tatanggap.
• Iba pang trapiko sa WiFi sa lugar. Maaari itong maging sanhi ng mga pagkakaiba na maaaring pakiramdam tulad ng mga 'magandang panahon' sa 'mabagyong kalagayan'. Kaya't sinubukan kong pangunahin ang pagsubok sa mga kanais-nais na kundisyon. Uulitin ko ang pagsubok upang makuha ang pinakamahusay na mga resulta para sa isang naibigay na yunit sa ilalim ng pagsubok at kalaunan ihambing ang mga resulta sa maihahambing na mga resulta na nakuha sa iba pang mga yunit ng pagsubok.

Sa loob ng bahay ay mas mahirap makakuha ng maaasahang mga resulta sa pagsubok kumpara sa labas na may linya ng paningin. Maaari akong makakuha ng matinding pagkakaiba sa mga resulta sa pamamagitan ng paglipat ng posisyon ng isa sa mga unit sa pamamagitan lamang ng ilang pulgada. Ito ay dahil sa mga siksik at binubuo ng mga hadlang at sumasalamin na mga landas ng signal. Ang isa pang kadahilanan ay maaaring mga pattern ng lakas ng signal ng antena, ngunit duda ako na maaari itong maging sanhi ng matinding pagkakaiba sa ilang pulgada na kilusan sa isang panig.

Gumawa ako ng ilang software upang maibigay sa akin ang ilang kinakailangang istatistika ng pagganap.

Dagdag ko naayos ang pag-set up, hangga't maaari, mga kundisyon sa pagsubok. Tulad ng pag-tap down sa isang minarkahang lugar ang mga antena (Tx & Rx) na inilagay na may parehong oryentasyon para sa bawat baterya ng mga pagsubok sa pagganap. Ang mga resulta sa pagsubok sa ibaba ay isang pinagsamang average ng maraming mga pagsubok mula sa maraming lokasyon. Sa ilalim ng ginamit na mga kundisyon ng pagsubok ang isang hindi nabagong radio ay hindi nakakuha ng anumang matagumpay na mensahe.

Nakakuha ako ng pinakamahusay na mga resulta sa 24ga. higit sa 30ga. kawad. Ang mga resulta ay medyo mas mahusay lamang; sabihin 10 porsyento. Totoo Sinubukan ko lamang ang dalawang ganoon din na naka-wire na mga pagkakataon, at maaaring mayroong isang pagkakaiba-iba ng 1 mm sa kabuuang topolohiya ng antena (kabuuan ng mga pagkakaiba sa mga segment). Dagdag dito, sinabunutan ko ang unang pag-ulit gamit ang 30ga.; paggawa ng maraming mga pagsasaayos ng 1mm. Pagkatapos ay nadoble ang mga haba ng kawad na may 24ga. nang walang karagdagang maihahambing na mga eksperimento sa haba sa 24 ga. Kawad.

[Tingnan ang mga resulta sa Talahanayan 1 sa imahe sa itaas]

Tulad ng nais kong magkasya ang aking mga yunit sa isang maliit na kaso na mayroon ako, lumipat ako mula sa pagkakaroon ng paghahatid ng antena na humahantong sa pagiging 10mm at 10mm ang haba sa pagiging 6mm at 6mm lamang, pagkatapos ay masubukan para sa pinakamainam na tuned na haba ng antena para sa pagsasaayos na iyon. Narito ang isang pinakuluang buod ng mga resulta mula sa aking iba't ibang mga pagsubok:

[Tingnan ang mga resulta sa Talaan 2 sa imahe sa itaas]

Ang karagdagang pagsubok, na may mas mahusay na kagamitan sa pagsukat ng lab, ay walang alinlangan na mag-isip at mapatunayan ang pinahusay na mga haba ng segment (laki ng kawad at posibleng mga punto ng pagkakabit o oryentasyon) para sa tunay na pinakamabuting kalagayan na pagganap ng dipole antena na pagbabago para sa mga nRF24 radio.

Ipaalam sa amin kung nakakuha ka ng isang napatunayan na pagpapabuti (higit sa isang pagsasaayos ng 24ga. 6X6mm x 30mm). Marami sa atin ang nais na masulit ang mga radio na ito (nang walang pagdaragdag ng isang malaking antena).

Ang mga antennas ng transmiter at tatanggap, sa iyong proyekto ay dapat na nakatuon sa parehong kapwa pahalang o patayo at lubos na mas gusto na parallel sa bawat isa. Bilang karagdagan, marahil sa isang komplimentaryong oryentasyon kung alam mong mayroon silang isang direksyong kagustuhan (hindi ito karaniwang ipinahiwatig dito). Kung ang iyong mga antena ay hindi kinakailangang magkakaiba sa pisikal, tulad ng hindi ka gumagamit ng isang mataas na makakuha ng panlabas na antena sa isang dulo, pinakamainam na ang mga antena ay magkapareho at oriented na eksaktong pareho. Ito ay upang makamit ang maximum na pagiging maaasahan at saklaw, at bibigyan ang mga antena ay nakakabit na nakatigil.

Hakbang 5: Ang Hardware at Software na Ginamit Ko sa Aking Pagsubok

Hardware na ginamit ko para sa aking pagsubok sa 2 MCUs Arduino compatables

2 NRF24L01 +

Sa mga oras na ginamit ko rin ang display ng a16x02 LCD (para sa maginhawang pagtingin sa real-time. Maaari ding magamit ang serial console upang makakuha ng mga resulta sa pagsubok) isang pindutan ng push (upang makapagsimula ng isang bagong hanay ng mga pagsubok, kung hindi kakailanganin mong dumaan sa isang i-restart)

Ang mga link sa hardware ay inirerekumenda ko at ginamit:

MCUs: Nano V3.0 Atmega328P sa eBay o Pro-Mini:

NRF24L01 + modules https://ebay.com/itm/191351948163 at

16x02 LCD IC2 display module

I-download ang mga file ng zip code dito: