कैसे वायरलेस संचार के लिए arduino के साथ rfm69hcw आरएफ मॉड्यूल इंटरफ़ेस करने के लिए

जब यह आपकी परियोजनाओं को वायरलेस क्षमता देने की बात करता है, तो 433Mhz ASK हाइब्रिड ट्रांसमीटर और रिसीवर इसकी कम कीमत, पुस्तकालयों और इसके सामुदायिक समर्थन का उपयोग करने में आसान होने के कारण इंजीनियरों, डेवलपर्स और शौकियों के बीच एक आम विकल्प है। हमने 433 मेगाहर्ट्ज आरएफ मॉड्यूल का उपयोग करके आरएफ नियंत्रित होम ऑटोमेशन और वायरलेस डोरबेल जैसी कुछ परियोजनाएं भी बनाई हैं। लेकिन अक्सर-बार एक ASK हाइब्रिड ट्रांसमीटर और रिसीवर पर्याप्त नहीं होता है, यह कम रेंज का होता है और एक तरफ़ा संचार प्रकृति इसे कई अनुप्रयोगों के लिए अनुपयुक्त बना देती है

इस कभी-कभी होने वाली समस्या को हल करने के लिए, होपआरएफ के डेवलपर्स ने एक नया नया आरएफ मॉड्यूल तैयार किया जिसे RFM69HCW कहा जाता है । इस ट्यूटोरियल में, हम RFM69HCW RF मॉड्यूल और इसके फायदों के बारे में जानेंगे। सबसे पहले, हम RFM69HCW के लिए होम मेड पीसीबी बनायेंगे और फिर Arduino के साथ RFM69HCW को इंटरफेस करेंगे ताकि इसके काम की जाँच की जा सके ताकि आप इसे अपनी पसंद की परियोजनाओं में उपयोग कर सकें। तो चलो शुरू करते है।

RFM69HCW RF मॉड्यूल

RFM69HCW रेडियो मॉड्यूल का उपयोग करने के लिए एक सस्ता आसान है जो बिना लाइसेंस वाले ISM (उद्योग, विज्ञान और चिकित्सा) बैंड में nRF24L01 RF मॉड्यूल के समान है जो हमने पिछले परियोजनाओं में उपयोग किया है। इसका उपयोग दो मॉड्यूल के बीच संचार करने के लिए किया जा सकता है या सैकड़ों मॉड्यूल के बीच संचार करने के लिए एक मेष नेटवर्क के रूप में कॉन्फ़िगर किया जा सकता है जो इसे होम ऑटोमेशन और अन्य डेटा अधिग्रहण परियोजनाओं में उपयोग किए जाने वाले सेंसर के लिए सस्ती शॉर्ट-रेंज वायरलेस नेटवर्क बनाने के लिए एक आदर्श विकल्प बनाता है ।

RFM69HCW की विशेषताएं:

• +20 dBm - 100 mW पावर आउटपुट क्षमता
• उच्च संवेदनशीलता: 1.2 केबीपीएस पर -120 डीबीएम से नीचे
• कम वर्तमान: Rx = 16 mA, 100nA रजिस्टर प्रतिधारण
• प्रोग्रामेबल पाउट: -18 से 1 डीबी चरणों में +20 डीबीएम
• मॉड्यूल की एक वोल्टेज रेंज पर लगातार आरएफ प्रदर्शन
• FSK, GFSK, MSK, GMSK और OOK संशोधन
• बिल्ट-इन बिट सिंक्रोनाइज़र प्रदर्शन घड़ी रिकवरी
• 115 डीबी + डायनामिक रेंज आरएसएसआई
• अल्ट्रा फास्ट AFC के साथ ऑटोमैटिक RF Sense
• CRC-16, AES-128, 66-बाइट FIFO के साथ पैकेट इंजन बिल्ट-इन टेम्परेचर सेंसर
• उच्च लिंक बजट
• बहुत कम लागत

RFM69HCW

आवृत्ति

RFM69HCW ISM (उद्योग, वैज्ञानिक और चिकित्सा) बैंड में काम करने के लिए तैयार है, जो कम बिजली, कम दूरी के उपकरणों के लिए बिना लाइसेंस वाले रेडियो आवृत्तियों का एक सेट है। अलग-अलग क्षेत्रों में अलग-अलग आवृत्तियों कानूनी हैं, इसलिए मॉड्यूल के कई अलग-अलग संस्करण 315,433,868 और 915 मेगाहर्ट्ज हैं। सभी प्रमुख RF संचार पैरामीटर प्रोग्रामेबल हैं और उनमें से अधिकांश को गतिशील रूप से सेट किया जा सकता है, RFM69HCW प्रोग्रामेबल संकीर्ण-बैंड और वाइड-बैंड संचार मोड का अनूठा लाभ प्रदान करता है।

नोट: इसकी तुलनात्मक रूप से कम शक्ति और कम दूरी के कारण, इस मॉड्यूल का एक छोटी परियोजना में क्रियान्वयन कोई समस्या नहीं है, लेकिन अगर आप इसके बारे में कोई उत्पाद बनाने के बारे में सोच रहे हैं तो सुनिश्चित करें कि आप सही आवृत्ति का उपयोग कर रहे हैं आपकी स्थिति।

रेंज

सीमा को बेहतर ढंग से समझने के लिए हमें आरएफ लिंक बजट नामक काफी जटिल विषय से निपटना होगा । तो, यह लिंक बजट क्या है और यह इतना महत्वपूर्ण क्यों है? लिंक बजट हर दूसरे बजट की तरह है, आपके पास शुरुआत में कुछ है और जो आप समय के साथ बिताते हैं यदि आपका बजट उपयोग किया जाता है तो आप अधिक खर्च नहीं कर सकते।

लिंक बजट का एक लिंक या प्रेषक और रिसीवर के बीच संबंध के साथ भी होता है, यह प्रेषक की पारेषण शक्ति और रिसीवर की संवेदनशीलता से भर जाता है और इसकी गणना डेसीबल या डीबी में की जाती है, यह आवृत्ति भी है- आश्रित। लिंक बजट को प्रेषक और रिसीवर के बीच सभी प्रकार की बाधाओं और शोर से काट दिया जाता है जैसे कि लिंक केबल का उपयोग इमारतों की इमारतों से होता है यदि लिंक बजट का उपयोग किया जाता है, तो रिसीवर केवल आउटपुट पर कुछ शोर पैदा करता है और हमें कोई उपयोग करने योग्य संकेत नहीं मिलेगा। RFM69HCW की डेटशीट के अनुसार , इसमें ASK हाइब्रिड ट्रांसमीटर के 105 dB की तुलना में 140 dB का लिंक बजट है लेकिन इसका क्या मतलब है यह एक महत्वपूर्ण अंतर है? सौभाग्य से, हम पाते हैंरेडियो लिंक बजट कैलकुलेटर ऑनलाइन तो चलो विषय को बेहतर समझने के लिए कुछ गणना करते हैं। सबसे पहले, मान लें कि हमारे पास प्रेषक और रिसीवर के बीच दृष्टि संबंध की एक पंक्ति है और सब कुछ सही है क्योंकि हम जानते हैं कि हमारा बजट RFM69HCW के लिए 140 dB है, तो आइए सबसे बड़ी सैद्धांतिक दूरी की जांच करें जिसे हम संवाद कर सकते हैं, हम सब कुछ शून्य और दूरी पर सेट करते हैं 500KM, 433MHz की आवृत्ति और हमें 139.2 dBm की एक क्षैतिज प्राप्त-शक्ति प्राप्त होती है

अब, मैंने सब कुछ शून्य और 9KM फ़्रिक्वेंसी की दूरी 433 मेगाहर्ट्ज़ पर सेट किया है और हमें 104.3 डीबीएम की एक क्षैतिज प्राप्त-शक्ति प्राप्त होती है

इसलिए उपरोक्त तुलना के साथ, मुझे लगता है कि हम सभी सहमत हो सकते हैं कि RFM69 मॉड्यूल ASK हाइब्रिड ट्रांसमीटर और एक रिसीवर मॉड्यूल से कहीं बेहतर है।

एंटीना

सावधान! ऐन्टेना को मॉड्यूल में संलग्न करना अनिवार्य है क्योंकि इसके बिना मॉड्यूल अपनी स्वयं की प्रतिबिंबित शक्ति से क्षतिग्रस्त हो सकता है।

एक एंटीना बनाना उतना मुश्किल नहीं है जितना यह लग सकता है। सबसे सरल ऐन्टेना को एकल-फंसे हुए 22SWG तार से ही बनाया जा सकता है। एक आवृत्ति की तरंग दैर्ध्य की गणना सूत्र v / f द्वारा की जा सकती है, जहां v संचरण की गति है और f (औसत) संचरण आवृत्ति है। हवा में, v c के बराबर है, प्रकाश की गति, जो 299.792.458 m / s है। 433 मेगाहर्ट्ज बैंड के लिए तरंग दैर्ध्य इस प्रकार 299.792.458 / 433.000.000 = 34,54 सेमी है। इसका आधा भाग 17,27 सेमी और एक चौथाई 8,63 सेमी है।

433 मेगाहर्ट्ज बैंड के लिए तरंग दैर्ध्य 299.792.458 / 433.000.000 = 69,24 सेमी है। इसमें से आधा 34,62 सेमी और एक चौथाई 17,31 सेमी है। तो उपरोक्त सूत्र से, हम एंटीना तार की लंबाई की गणना की प्रक्रिया देख सकते हैं ।

पावर आवश्यकता

RFM69HCW में 1.8V से 3.6V के बीच एक ऑपरेटिंग वोल्टेज होता है और जब यह ट्रांसमिट हो रहा हो तो 130mA तक खींच सकता है। तालिका में नीचे, हम विभिन्न स्थितियों में मॉड्यूल की बिजली की खपत को स्पष्ट रूप से देख सकते हैं

चेतावनी: यदि आपका चुना हुआ Arduino परिधीय के मॉड्यूल से सीधे संवाद करने के लिए 5V तर्क स्तर का उपयोग करता है, तो Arduino सीधे मॉड्यूल को नुकसान पहुंचाएगा

प्रतीक	विवरण	शर्तेँ	मिनट	प्रकार	मैक्स	इकाई
IDDSL	स्लीप मोड में करंट		-	0.1	1	यूए
IDDIDLE	करेंट मोड में करंट	आरसी थरथरानवाला सक्षम	-	1.2	-	यूए
IDDST	वर्तमान स्टैंडबाई मोड में	क्रिस्टल थरथरानवाला सक्षम	-	1.25	1.5 है	यूए
IDDFS	सिंथेसाइज़र में करंट मोड		-	९	-	यूए
IDDR	वर्तमान में मोड प्राप्त करें		-	१६	-	यूए
IDDT	VDD रेंज में स्थिर, उपयुक्त मिलान के साथ संचारित मोड में आपूर्ति चालू	PAOPOOST पर RFOP = +20 dBm, RF_B = +17 dBm, PA_BOOST पर RFIO = +13 dBm, RFIO पिन पर RFIO = +10 dBm, RFIO पिन पर RFOP = 0 dBm, RFIO पिन पर RFIO पिन पर RFOP = -1 dBm	- - - - - -	130 95. है ४५ ३३ २० १६	- - - - - -	एमए एमए एमए एमए मां

इस ट्यूटोरियल में, हम मॉड्यूल के साथ संवाद करने के लिए दो Arduino नैनो और दो तर्क स्तर के कन्वर्टर्स का उपयोग करने जा रहे हैं। हम Arduino नैनो का उपयोग कर रहे हैं क्योंकि अंतर्निहित आंतरिक नियामक चरम वर्तमान को बहुत कुशलता से प्रबंधित कर सकता है। नीचे हार्डवेयर अनुभाग में फ्रिटिंग आरेख आपको इसे और अधिक स्पष्ट रूप से समझाएगा।

नोट: यदि आपकी बिजली की आपूर्ति 130mA को चरम वर्तमान प्रदान नहीं कर सकती है तो आपका Arduino रिबूट या खराब हो सकता है या मॉड्यूल ठीक से संचार करने में विफल हो सकता है, इस स्थिति में कम ESR के साथ एक बड़ा मूल्य संधारित्र स्थिति में सुधार कर सकता है

RFM69 मॉड्यूल पिनआउट और विवरण

लेबल	समारोह	समारोह	लेबल
चींटी	RF सिग्नल आउटपुट / इनपुट	पावर ग्राउंड	GND
GND	एंटीना ग्राउंड (पावर ग्राउंड के समान)	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	DIO5
DIO3	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	ट्रिगर इनपुट रीसेट करें	आरएसटी
DIO4	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	एसपीआई चिप सेलेक्ट इनपुट	एनएसएस
3.3	3.3V आपूर्ति (कम से कम 130 एमए)	SPI क्लॉक इनपुट	SCK
DIO0	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	एसपीआई डेटा इनपुट	MOSI
DIO1	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	एसपीआई डेटा आउटपुट	मीसो
DIO2	डिजिटल I / O, सॉफ़्टवेयर कॉन्फ़िगर किया गया	पावर ग्राउंड	GND

कस्टम विकास बोर्ड की तैयारी

जब मैंने मॉड्यूल खरीदा तो यह ब्रेडबोर्ड संगत ब्रेकआउट बोर्ड के साथ नहीं आया था इसलिए हमने खुद को बनाने का फैसला किया है। अगर आपको भी ऐसा ही करना पड़ सकता है, तो बस चरणों का पालन करें। इसके अलावा, ध्यान दें कि इन चरणों का पालन करना अनिवार्य नहीं है, आप बस आरएफ मॉड्यूल को मिलाप कर सकते हैं और उन्हें ब्रेडबोर्ड से जोड़ सकते हैं और यह अभी भी काम करेगा। मैं इस प्रक्रिया का पालन केवल स्थिर और बीहड़ सेट-अप प्राप्त करने के लिए कर रहा हूं।

चरण 1: RFM69HCW मॉड्यूल के लिए योजनाएं तैयार करें

चरण 3: इसके लिए एक पीसीबी तैयार करें, मैं इस होम मेड पीसीबी ट्यूटोरियल का पालन कर रहा हूं। मैंने एक तांबे के बोर्ड पर पदचिह्न मुद्रित किया और इसे नक़्क़ाशी समाधान में गिरा दिया

चरण 4: दोनों बोर्डों के लिए प्रक्रिया का पालन करें और अपने मॉड्यूल को पदचिह्न में मिलाप करें। टांका लगाने के बाद मेरे दोनों मॉड्यूल नीचे इस तरह दिखते हैं

RFM69HCW आरएफ मॉड्यूल की pinout नीचे आकृति में दिया जाता है

सामग्री की आवश्यकता

यहां उन चीजों की सूची दी गई है जिन्हें आपको मॉड्यूल के साथ संवाद करने की आवश्यकता होगी

• दो RFM69HCW मॉड्यूल (मिलान आवृत्तियों के साथ):
  • 434 मेगाहर्ट्ज (WRL-12823)
• दो Arduino (मैं Arduino नैनो का उपयोग कर रहा हूँ)
• दो तर्क स्तर कन्वर्टर्स
• दो ब्रेकआउट बोर्ड (मैं एक कस्टम मेड ब्रेकआउट बोर्ड का उपयोग कर रहा हूं)
• एक पुश-बटन
• चार एलईडी का
• एक 4.7K रोकनेवाला चार 220Ohms रोकनेवाला
• जम्पर के तार
• एंटीना बनाने के लिए तामचीनी तांबे के तार (22AWG)।
• और अंत में सोल्डरिंग (यदि यू पहले से ही ऐसा नहीं किया है)

हार्डवेयर कनेक्शन

इस ट्यूटोरियल में हम Arduino नैनो का उपयोग कर रहे हैं जो 5 वोल्ट लॉजिक का उपयोग करता है लेकिन RFM69HCW मॉड्यूल 3.3 वोल्ट लॉजिक लेवल का उपयोग करता है जैसा कि आप उपरोक्त तालिका में स्पष्ट रूप से देख सकते हैं कि दो डिवाइसों के बीच ठीक से संवाद करने के लिए एक लॉजिक लेवल कनवर्टर अनिवार्य है, नीचे दिए गए आरेख में हमने आपको दिखाया है कि Arduino नैनो को RFM69 मॉड्यूल से कैसे जोड़ा जाए।

फ्रिटिंग डायग्राम प्रेषक नोड

कनेक्शन तालिका प्रेषक नोड

अरुडिनो पिन	RFM69HCW पिन	I / O पिंस
डी 2	DIO0	-
डी 3	-	TAC_SWITCH
डी 4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_RED
डी 9	-	LED_BLUE
D10	एनएसएस	-
D11	MOSI	-
D12	मीसो	-
D13	SCK	-

फ्रिट्ज़िंग डायग्राम रिसिवर नोड

कनेक्शन तालिका रिसीवर नोड

अरुडिनो पिन	RFM69HCW पिन	I / O पिंस
डी 2	DIO0	-
डी 9	-	एलईडी
D10	एनएसएस	-
D11	MOSI	-
D12	मीसो	-
D13	SCK	-

उदाहरण स्केच चलाना

इस ट्यूटोरियल में, हम दो Arduino RFM69 नोड्स सेट करने जा रहे हैं और उन्हें एक दूसरे के साथ संवाद करने के लिए प्राप्त करते हैं। नीचे के भाग में हम जानेंगे कि RFM69 लाइब्रेरी की मदद से मॉड्यूल को कैसे ऊपर और नीचे लाया जा सकता है जो कि LowPowerLab के फेलिक्स रूसू द्वारा लिखा गया है।

लाइब्रेरी का आयात करना

उम्मीद है, आपने पहले Arduino प्रोग्रामिंग का एक सा काम किया है और एक पुस्तकालय स्थापित करना जानते हैं। यदि इस लिंक के .zip लाइब्रेरी अनुभाग के आयात की जांच न करें

नोड्स में प्लगिंग

अपने पीसी के लिए प्रेषक नोड के यूएसबी में प्लग करें, एक नया COM पोर्ट नंबर Arduino IDE की "टूल / पोर्ट" सूची में जोड़ा जाना चाहिए, इसे नीचे पेन करें, अब रिसीवर नोड में प्लग करें एक और COM पोर्ट टूल / में दिखाई देना चाहिए पोर्ट सूची, इसे भी पेन करें, पोर्ट नंबर की मदद से हम स्केच को प्रेषक और रिसीवर नोड पर अपलोड करेंगे।

दो Arduino सत्र खोलना

पहले सत्र को लोड करने के बाद Arduino IDE आइकन को डबल-क्लिक करके दो Arduino IDE सत्र खोलें, दो Arduino सत्र खोलने के लिए अनिवार्य है क्योंकि आप दो Arduino सीरियल मॉनिटर विंडो खोल सकते हैं और साथ ही साथ दो नोड्स के आउटपुट की निगरानी कर सकते हैं।

उदाहरण कोड खोलना

अब जब सब कुछ सेट हो गया है तो हमें ऐसा करने के लिए दोनों Arduino सत्रों में उदाहरण कोड खोलने की आवश्यकता है, गोटो

फ़ाइल> उदाहरण> RFM6_LowPowerLab> उदाहरण> TxRxBlinky

और इसे खोलने के लिए इसे क्लिक करें

उदाहरण कोड को संशोधित करना

1. कोड के शीर्ष के पास, #define नेटवर्क को देखें और मान को 0. में बदलें। इस आईडी के साथ, आपके सभी नोड एक दूसरे के साथ संवाद कर सकते हैं।
2. बोर्ड आवृत्ति से मिलान करने के लिए #define FREQUENCY इसे बदलें (मेरा 433_MHz है)।
3. #Define की खोज करें यह आपकी 16-बिट एन्क्रिप्शन कुंजी है।
4. #Define IS_RFM69HW_HCW के लिए देखें, और यदि आप RFM69_HCW मॉड्यूल का उपयोग कर रहे हैं, तो इसे अनइंस्टॉल करें
5. और अंत में, #define NODEID की तलाश करें, इसे डिफ़ॉल्ट रूप से RECEIVER के रूप में सेट किया जाना चाहिए

अब कोड को अपने रिसीवर नोड पर अपलोड करें जिसे आपने पहले स्थापित किया है।

प्रेषक नोड के लिए स्केच को संशोधित करने का समय

अब #define NODEID मैक्रो में इसे SENDER में बदलें और कोड को अपने सेंडर नोड पर अपलोड करें।

यही कारण है, अगर यू ने सब कुछ सही ढंग से किया है तो यू के पास दो पूर्ण काम करने वाले मॉडल हैं जो परीक्षण के लिए तैयार हैं।

उदाहरण स्केच का कार्य करना

स्केच के सफल अपलोड के बाद, आप लाल एलईडी का निरीक्षण करेंगे जो कि Arduino के पिन D4 के साथ जुड़ा हुआ है, अब बटन को सेंडर नोड में दबाएं और आप देखेंगे कि लाल एलईडी बंद हो गई और ग्रीन एलईडी जो नीचे दी गई छवि में दिखाए गए अनुसार Arduino रोशनी के पिन D5 से जुड़ा हुआ है

आप बटन दबाया भी देख सकते हैं! सीरियल मॉनीटर विंडो में पाठ जैसा कि नीचे दिखाया गया है

अब ब्लू एलईडी का अवलोकन करें जो सेंडर नोड के पिन डी 9 से जुड़ा है, यह दो बार झपकेगा और रिसीवर नोड के सीरियल मॉनिटर विंडो में आप निम्नलिखित संदेश का अवलोकन करेंगे और ब्लू एलईडी जो डी 9 पिन से जुड़ा है रिसीवर नोड जलाया जाएगा। यदि आप रिसीवर नोड के सीरियल मॉनिटर विंडो में उपरोक्त संदेश देखते हैं और अगर एलईडी बधाई हो तो भी! आपने Arduino IDE के साथ RFM69 मॉड्यूल का सफलतापूर्वक संचार किया है। इस ट्यूटोरियल का पूरा काम इस पेज के नीचे दिए गए वीडियो में भी देखा जा सकता है।

इन सभी मॉड्यूलों में मौसम स्टेशन, गेराज दरवाजे, संकेतक के साथ वायरलेस पंप नियंत्रक, ड्रोन, रोबोट, आपकी बिल्ली… आकाश की सीमा के निर्माण के लिए बहुत अच्छा साबित होता है! आशा है कि आप ट्यूटोरियल को समझ गए और कुछ उपयोगी बनाने का आनंद लिया। यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो कृपया उन्हें टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या अन्य तकनीकी प्रश्नों के लिए मंचों का उपयोग करें।