Nrf24l01 का उपयोग करके लंबी दूरी की आर्डिनो आधारित वॉकी टॉकी

हम 5G और 5G- सक्षम उपकरणों के युग में रह रहे हैं; हालाँकि, वॉकी-टॉकी सिस्टम और RF संचार प्रणाली जैसी पुरानी प्रौद्योगिकियाँ अभी भी उन परिदृश्यों में सर्वोपरि हैं जहाँ एक दूरस्थ, कम दूरी, सस्ते और कम लागत वाले संचार की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, यदि आपके पास एक इमारत या भारी-भार वहन करने वाली निर्माण कंपनी है, तो आपके कर्मचारियों को एक दूसरे के साथ समन्वित काम करने के लिए संवाद करने की आवश्यकता है। वॉकी-टॉकी की मदद से, वे एक-दूसरे के साथ संवाद कर सकते हैं और अन्य कर्मचारियों के लिए आवाज संचारित करने के लिए "PTT" बटन दबाकर और निर्देश को सुनने और उनका पालन करने के लिए छोटी मालिश या निर्देश फैला सकते हैं। एक और आवेदन स्मार्ट हेलमेट में हो सकता हैलंबी ड्राइव के दौरान सवारियों के एक पैकेट के बीच संवाद करने के लिए, यहां सुझाए गए मॉडल एक बार में छह लोगों के बीच संवाद कर सकते हैं। यदि आप अन्य प्रकार की शॉर्ट-रेंज वायरलेस ऑडियो ट्रांसमिशन परियोजनाओं की जांच करना चाहते हैं, तो लिंक का उपयोग करके आईआर आधारित वायरलेस ऑडियो ट्रांसमीटर और ली-फाई ऑडियो ट्रांसमीटर परियोजना पर जाएं।

NRF24L01 RF मॉड्यूल का उपयोग करके वॉकी टॉकी

इस परियोजना का मुख्य घटक NRF24L01 RF मॉड्यूल और Arduino Uno है जो मस्तिष्क या प्रोसेसर है। हम पहले से ही सीख चुके हैं कि कैसे Arfino के साथ Nrf24L01 को एक इमदादी मोटर को दूर से नियंत्रित किया जाता है। इस परियोजना के लिए, NRF24L01 RF मॉड्यूल को चुना गया है क्योंकि इसमें डिजिटल संचार माध्यम के कई फायदे हैं। इसमें 2.4 गीगाहर्ट्ज़ बहुत हाई-फ्रीक्वेंसी ISM बैंड है और डेटा रेट 250kbps, 1Mbps, 2 Mbps हो सकता है। 1Mhz रिक्ति के बीच में 125 संभावित चैनल हैं, इसलिए मॉड्यूल 125 विभिन्न चैनलों का उपयोग कर सकता है, जिससे एक ही स्थान पर 125 स्वतंत्र रूप से काम करने वाले मॉडेम का नेटवर्क होना संभव है।

सबसे महत्वपूर्ण बात, NRF24L01 सिग्नल पुलिस वॉकी-टॉकी और रेलवे वॉकी-टॉकी जैसी अन्य वॉकी-टॉकी सिस्टम के साथ ओवरलैप या क्रॉस इंटरफ़ेस नहीं है और यह अन्य वॉकी-टॉकी को परेशान नहीं करता है। एक एकल nrf24l01 मॉड्यूल एक समय में अन्य 6 nrf24l01 मॉड्यूल के साथ संचार कर सकता है जब वे प्राप्त स्थिति में होते हैं। इसके अलावा, यह एक कम बिजली की खपत मॉड्यूल है जो एक अतिरिक्त लाभ है। दो प्रकार के NRF24L01 मॉड्यूल हैं जो व्यापक रूप से उपलब्ध हैं और आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं, एक है NRF24L01 + और दूसरा है NRF24L01 + PA + LNA (नीचे दिखाया गया है) बिल्ट-इन एंटीना के साथ।

NRF24L01 + एक जहाज पर एंटीना है और केवल एक 100 मीटर की दूरी सीमा होती है। यह केवल इनडोर उपयोग के लिए अच्छा है और बाहरी लंबी दूरी के संचार के लिए उपयुक्त नहीं है। इसके अलावा, अगर ट्रांसमीटर और रिसीवर के बीच में एक दीवार मौजूद है, तो सिग्नल ट्रांसमिशन बहुत खराब है। एक बाहरी एंटीना के साथ nRF24L01 + पीए + LNA एक है पीए कि बूस्ट करती प्रसारण से पहले संकेत की शक्ति। LNA का मतलब है कम शोर प्रवर्धक। यह स्पष्ट है, शोर को फिल्टर करता है और एंटीना से प्राप्त सिग्नल के बेहद कमजोर और अनिश्चित निम्न स्तर को बढ़ाता है। यह सिग्नल के उपयोगी स्तरों को बनाने में मदद करता है और इसमें 2dB बाहरी एंटीना होता है, जिसके माध्यम से यह 1000 मीटर की दूरी पर एयर-रेंज, कवरेज को प्रसारित कर सकता है । तो यह हमारे आउटडोर वॉकी-टॉकी संचार परियोजनाओं के लिए एकदम सही है।

Arduino आधारित वॉकी टॉकी के लिए आवश्यक घटक

• NRF24L01 + PA + LNA बाहरी 2DB एंटीना (2 पीसी) के साथ
• Arduino UNO या Arduino का कोई भी संस्करण
• ऑडियो एम्पलीफायर (2 पीसी)
• माइक्रोफोन सर्किट: आप इसे स्वयं बना सकते हैं (बाद में चर्चा की गई) या ध्वनि सेंसर मॉड्यूल खरीद सकते हैं।
• डीसी से डीसी स्टेप-अप बूस्टर मॉड्यूल (2 पीसी)
• 3.3V AMS1117 वोल्टेज नियामक मॉड्यूल
• पावर इंडिकेटर एलईडी (2 पीसी)
• 470 ओम प्रतिरोध (2 पीसी)
• 4 इंच का लाउडस्पीकर (2 पीसी)
• पुश बटन (PTT बटन के लिए)
• पीटीटी बटन बनाने के लिए 104 पीएफ (2 पीसी)
• NRF24L01 के लिए 100 NF संधारित्र (2pcs)
• पीटीटी बटन के लिए 1k प्रतिरोध (2 पीसी)
• ली-आयन बैटरी के 2 सेट
• ली-आयन बैटरी चार्जिंग और बैटरी सुरक्षा मॉड्यूल (2 पीसी)
• कुछ जम्पर वायर, पुरुष हेडर पिन, डॉटेड वेरो बोर्ड

Arduino वॉकी टॉकी सर्किट आरेख

Arduino वॉकी टॉकी के लिए पूरा सर्किट आरेख नीचे की छवि में दिखाया गया है। सर्किट आरेख पीटीटी बटन, माइक्रोफोन सर्किट, और स्टीरियो ऑडियो आउटपुट सहित सभी कनेक्शन दिखाता है।

महत्वपूर्ण: NRF24L01 मॉड्यूल वोल्टेज इनपुट रेंज अधिकतम 3.6 वोल्ट का 1.9v है और वोल्टेज और वर्तमान स्थिरता के लिए आपको 100 Vf संधारित्र + VCC और - GND में उपयोग करना होगा, फिर भी nrf3l01 मॉड्यूल के अन्य पिन 5-वोल्ट सिग्नल को सहन कर सकते हैं स्तर।

चरण 1: मैंने होममेड कस्टम पीसीबी और Arduino Atmega328p बोर्ड बनाने के साथ शुरू किया। मैंने प्रोग्रामर पर IC Atmega328p डाला था और उसे फ्लैश किया और फिर कोड अपलोड किया। फिर, मैंने Atmega328p IC (PB6, PB7) पिन 9 और 10. पर 16 MHz क्रिस्टल जोड़ा और मेरे कस्टम पीसीबी और प्रोग्राम किए गए IC के साथ इकट्ठे बोर्ड की तस्वीरें नीचे दिखाई गई हैं।

चरण 2: मैंने NRF24L01 मॉड्यूल को कनेक्ट किया जैसा कि निम्नलिखित क्रम में सर्किट आरेख में दिखाया गया है। CE से डिजिटल पिन नंबर 7, CSN से पिन नंबर 8, SCK से डिजिटल पिन 13, MOSI से डिजिटल पिन 11, MISO से डिजिटल पिन 12 और IRQ से डिजिटल पिन 2।

बिजली की आपूर्ति के लिए, आपको पहले वोल्टेज को 5 वोल्ट से 3.3v तक अच्छी वर्तमान स्थिरता के साथ छोड़ने की आवश्यकता है। इसके अलावा, आपको VCC और nrf24l01 मॉड्यूल के ग्राउंड पर 100nF कैपेसिटर लगाना होगा। इसलिए, मैंने AMS1117 का उपयोग किया जो कि 3.3-वोल्ट वोल्टेज नियामक है, मॉड्यूल आपके प्रोजेक्ट आकार को भी कम करता है और इसे कॉम्पैक्ट बनाता है।

यदि आप इस वोल्टेज नियामक बोर्ड को स्वयं बनाना चाहते हैं, तो आप केवल 3.3-वोल्ट रेगुलेटर आईसी खरीद सकते हैं और इसे कुछ कैप्स, इनपुट और आउटपुट में प्रतिरोध जोड़कर बना सकते हैं क्योंकि यह आपके आरएफ मॉड्यूल के लिए बहुत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह एक संवेदनशील डिवाइस है। या आप 3.33 विनियमित सर्किट बनाने के लिए LM317 चर वोल्टेज नियामक का उपयोग कर सकते हैं जैसा कि हमने ब्रेडबोर्ड बिजली आपूर्ति परियोजना में किया था।

चरण 3: आप एक ध्वनि सेंसर खरीद सकते हैं या एक साधारण माइक्रोफोन सर्किट बना सकते हैं जैसा कि सर्किट आरेख में दिखाया गया है। इसमें केवल एक ट्रांजिस्टर- 2n3904 NPN ट्रांजिस्टर होता है । नीचे की छवि वेरो बोर्ड पर निर्मित होममेड माइक्रोफोन सर्किट को दिखाती है। आप अधिक जानकारी के लिए इस सरल ऑडियो प्री-एम्पलीफायर सर्किट की भी जांच कर सकते हैं।

बेहतर समझ के लिए, मैंने घटक मूल्यों के साथ पूरे संबंध का एक और प्रतिनिधित्व किया है जैसा कि आप नीचे देख सकते हैं

चरण 4: अपने ऑडियो एम्पलीफायर के लिए अपने माइक्रोकंट्रोलर डिजिटल पिन नंबर 9 और 10 से एक कनेक्शन बनाने के लिए, मैंने PAM8403 स्टीरियो ऑडियो एम्पलीफायर का उपयोग किया है क्योंकि डिफ़ॉल्ट रूप से Arduino ऑडियो आउटपुट बहुत कम है (आमतौर पर आप केवल हेडफ़ोन से केवल ध्वनि सुन सकते हैं, लाउडस्पीकर नहीं, इसलिए हमें एक प्रवर्धन चरण की आवश्यकता है)। मॉड्यूल दो लैपटॉप स्पीकर आसानी से चला सकता है और बहुत कम कीमत पर उपलब्ध है। इसके अलावा, यह एसएमडी पैकेज में एक बहुत शक्तिशाली ऑडियो एम्पलीफायर के साथ आता है जिसमें बहुत कम जगह की आवश्यकता होती है। PAM8403 ऑडियो एम्पलीफायर मॉड्यूल नीचे दिखाया गया है।

उन्होंने कहा कि इस तरह की घटनाओं को रोकने के लिए सरकार ने कई कदम उठाए हैं।

कनेक्शन बहुत सरल है, ऑडियो एम्पलीफायर को बिजली देने के लिए 3.7V से 5V बिजली की आपूर्ति की आवश्यकता होती है। ग्राउंड पिन के साथ Arduino पिन 9 और 10 से बाएं चैनल और दाएं चैनल ऑडियो इनपुट को इस एम्पलीफायर मॉड्यूल के लिए इनपुट के रूप में दिया जाना चाहिए जैसा कि सर्किट आरेख में दिखाया गया है। मेरे मामले में, मैंने एक एकल 4 इंच 8 ओम स्पीकर का उपयोग किया है और केवल सही चैनल आउटपुट का उपयोग किया है। यदि आप चाहें, तो आप इस मॉड्यूल के साथ दो स्पीकर का उपयोग कर सकते हैं।

चरण 5: अगला, मैंने एक साधारण पुश-बटन का उपयोग करके पीटीटी स्विच का निर्माण किया। जब स्विच दबाया जाता है, तो मैं उछल या अनिश्चित संकेतों को रोकने के लिए 104PF या 0.1uf संधारित्र जोड़ता हूं। पिन 4 अब सीधे Arduino Digital pin D3 से जुड़ा हुआ है क्योंकि एक बाधित पिन कोडिंग को सौंपा गया है।

NRF24L01 + PA + LNA जब एक ऑडियो सिग्नल या DATA पैकेट संचारित करते हैं तो अधिक बिजली की खपत होती है, इसलिए यह अधिक वर्तमान खपत करता है। जब आप अचानक पीटीटी बटन दबाते हैं, तो बिजली की खपत बढ़ जाती है। अचानक बढ़े हुए भार को संभालने के लिए, आपको NRF24L01 + PA + LNA मॉड्यूल के ट्रांसमिशन स्थिरता के लिए + vcc और ग्राउंड पर 100nF संधारित्र का उपयोग करना होगा।

जब स्विच दबाया जाता है, तो Arduino बोर्ड को अपने पिन डी 3 पर एक Arduino Interrupt प्राप्त होता है। कार्यक्रम में, हम Arduino के डिजिटल पिन 3 को उसके इनपुट वोल्टेज की लगातार जांच करने की घोषणा करेंगे। यदि इनपुट वोल्टेज कम है, तो यह वॉकी-टॉकी को रिसीविंग मोड में रखता है और यदि डिजिटल पिन नंबर 3 अधिक है, तो यह माइक्रो-कंट्रोलर के माध्यम से माइक्रोफोन प्रक्रिया द्वारा उठाए गए वॉइस सिग्नल भेजने के लिए वॉकी-टॉकी को ट्रांसमिटिंग मोड में बदल देता है और इसके माध्यम से संचारित होता है बाहरी एंटीना के साथ NRF24L01 + PA + LNA।

चरण 6: बिजली की आपूर्ति के लिए, मैंने इस ली-आयन बैटरी को चुना है । बिजली के लिए, Arduino IC Atmega328p, NRF24L01 + PA + LNA, ऑडियो एम्पलीफायर, PTT बटन, और माइक्रोफोन सर्किट जैसे सभी घटक, मैंने नीचे दिखाए गए अनुसार इस परियोजना के लिए ली-आयन बैटरी के 2 सेट का उपयोग किया।

एक अच्छे सेल में वोल्टेज स्तर 3.8v से 4.2 वोल्ट होता है और चार्जिंग वोल्टेज 4v से 4.2 वोल्ट तक ही होता है। लिथियम बैटरी के बारे में अधिक जानने के लिए आप लिंक किए गए लेख की जांच कर सकते हैं। ये बैटरी पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों और इलेक्ट्रिक वाहनों में बहुत लोकप्रिय हैं। लेकिन ली-आयन बैटरी सेल अन्य बैटरियों की तरह मजबूत नहीं हैं, उन्हें ओवरचार्ज होने और बहुत तेजी से डिस्चार्ज होने से सुरक्षा की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है कि चार्जिंग / डिस्चार्जिंग करंट और वोल्टेज को सुरक्षित सीमा में बनाए रखा जाना चाहिए। इसलिए, मैंने सबसे अधिक प्रोपेलर ली-आयन बैटरी चार्जिंग मॉड्यूल - टीपी 4056 का उपयोग किया । हमने पहले इस मॉड्यूल का उपयोग पोर्टेबल पावर बैंक के निर्माण के लिए किया है, आप इस बोर्ड पर अधिक जानकारी के लिए इसे देख सकते हैं।

चरण 7: मैंने बूस्टर मॉड्यूल को बढ़ाने के लिए 2 एम्प डीसी का उपयोग किया है क्योंकि Arduino atmega328p, ऑडियो एम्पलीफायर, माइक्रोफोन सर्किट, पीटीटी बटन सब कुछ 5 वोल्ट की जरूरत है, लेकिन मेरी बैटरी केवल 3.7V से 4.2V की आपूर्ति कर सकती है, इसलिए मुझे एक बढ़ावा कनवर्टर की आवश्यकता है स्थिर बिजली उत्पादन के 1 से अधिक एम्प के साथ 5 वी तक पहुंचने के लिए।

आपके द्वारा सर्किट बनाने के बाद, आप इसे एक छोटे से बाड़े में इकट्ठा कर सकते हैं। मैंने एक प्लास्टिक बॉक्स का उपयोग किया और अपने सर्किट को रखा जैसा कि नीचे की छवि में दिखाया गया है

वाकी टॉकी Arduino कोड

आपके Arduino वॉकी टॉकी का पूरा कार्यक्रम इस पृष्ठ के नीचे पाया जा सकता है। इस अनुभाग में, आइए चर्चा करें कि कार्यक्रम कैसे काम करता है। वहां पहुंचने से पहले, आपको कुछ पुस्तकालयों को शामिल करने की आवश्यकता है जो नीचे सूचीबद्ध हैं।

• nRF24 लाइब्रेरी
• nRF24 ऑडियो लाइब्रेरी
• Maniaxbug RF24 लाइब्रेरी

नीचे दिखाए गए अनुसार रेडियो और ऑडियो लाइब्रेरी हेडर को शामिल करके प्रोग्रामिंग शुरू करें

#शामिल #शामिल #शामिल #include "printf.h" // सामान्य में रेडियो और ऑडियो लिब शामिल है

पिन 7 और 8 पर आरएफ रेडियो को आरम्भ करें और ऑडियो रेडियो नंबर को 0. पर सेट करें। पिन 3 पर पीपीटी बटन को आरंभीकृत करें।

RF24 रेडियो (7,8); // पिन 7 (सीई) 8 (सीएस) RF24Audio rfAudio (रेडियो, 0) का उपयोग करके रेडियो सेट करें; // रेडियो का उपयोग करके ऑडियो सेट करें, और रेडियो नंबर 0 इंट टॉकबटन = 3 पर सेट करें;

सेटअप फ़ंक्शन के अंदर, डीबगिंग के लिए 115200 बॉड्रेट पर सीरियल मॉनिटर शुरू करें। फिर ppt बटन को इनिशियल पिन के रूप में पिन 3 से कनेक्ट करें।

शून्य सेटअप () {Serial.begin (115200); प्रिंटफ_बेगिन (); Radio.begin (); Radio.printDetails (); rfAudio.begin (); पिनमोड (टॉकबटन, INPUT); // बटन टॉक एबटन की जांच करने के लिए इंटरप्ट सेट करता है। संलग्नक (digitalPinToInterrupt (talkButton), बात करें, बदलें); // प्रत्येक मॉड्यूल के लिए rfAudio.receive () प्राप्त करने के लिए डिफ़ॉल्ट स्थिति सेट करता है; }

अगला, हमारे पास एक फ़ंक्शन है जिसे टॉक () कहा जाता है जिसे इंटरप्ट के जवाब में कहा जाता है। यदि बटन दबाया जाता है और ऑडियो को भेजने के लिए यह संचारित मोड में प्रवेश करता है तो प्रोग्राम बटन की स्थिति की जाँच करता है। यदि बटन जारी किया जाता है तो यह मोड प्राप्त करता है।

void टॉक () {if (digitalRead (talkButton)) rfAudio.transmit (); और rfAudio.receive (); } शून्य लूप () {}

इस परियोजना का पूरा काम नीचे दिए गए वीडियो में पाया जा सकता है। वॉकी टॉकी ऑपरेशन के दौरान कुछ शोर पैदा करता है, यह nRF24L01 मॉड्यूल के वाहक आवृत्ति से शोर है। एक अच्छे साउंड सेंसर या माइक्रोफोन मॉड्यूल का उपयोग करके इसे कम किया जा सकता है। यदि आपके पास इस परियोजना के बारे में कोई प्रश्न हैं, तो आप उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ सकते हैं। अपने अन्य तकनीकी प्रश्नों के त्वरित उत्तर पाने के लिए आप हमारे मंचों का भी उपयोग कर सकते हैं।