Модуль 433mhz rf transmitter receiver подключение. Использование RF-модулей

Я уже писал про использование приемников и передатчиков работающих в диапазоне 433 МГц применительно к своим поделкам. В этот раз хотелось бы сравнить их разные вариации и понять есть ли между ними разница, и какие предпочтительней. Под катом конструирование тестового стенда на базе arduino, немного кода, собственно, тесты и выводы. Любителей электронных самоделок приглашаю под кат.

Лежат у меня разные приемники и передатчики данного диапазона, решил обобщить и классифицировать данные устройства. Тем более, что в конструировании устройств без радиоканала обойтись довольно сложно, особенно если поделка не должна находиться в стационарном положении. Кто-то возможно возразит, что сейчас довольно немало решений на wi-fi и стоит использовать их, однако, отмечу что не везде их использование целесообразно, к тому же иногда не хочется мешать себе и соседям занимая столь ценный частотный ресурс.

В общем, это все лирика, перейдем к конкретике, сравнению подлежат следующие устройства:
Самый распространенный и дешевый комплект передатчика и приемника:


Купить можно, например, стоит $0.65 за приемник вместе с передатчиком. В моих прошлых обзорах использовался именно он.

Следующий комплект позиционируется как более качественный:


Продается за $2.48 в комплекте с антеннками пружинками для данного диапазона.

Собственно предмет обзора, продается отдельно в виде приемника:

Следующее устройство участвующее в данном мероприятии является передатчиком:


Где конкретно я его купил - не помню, впрочем, не так важно.

Для того чтобы обеспечить равные условия всем участникам припаяем одинаковые в виде спирали:


Также, я припаял выводы для вставки в макетку.

Для экспериментов потребуются две отладочные платы arduino (я взял Nano), две макетные платы, провода, светодиод и ограничивающий резистор. У меня получилось так:

Для тестов я решил использовать библиотеку , ее нужно распаковать в каталог "libraries" установленной среды arduino IDE. Пишем нехитрый код передатчика, который будет стоять стационарно:
#include RCSwitch mySwitch = RCSwitch(); void setup() { Serial.begin(9600); mySwitch.enableTransmit(10); } void loop() { mySwitch.send(5393, 24); delay(5000); }
Пин данных передатчиков будем подключать к выходу 10 arduino. Передатчик будет каждые 5 секунд посылать в эфир цифру 5393.

Код приемника немного более сложный, из-за подключения внешнего диода через ограничительный резистор к выводу 7 arduino:
#include #define LED_PIN 7 RCSwitch mySwitch = RCSwitch(); void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(LED_PIN, OUTPUT); digitalWrite(LED_PIN, 0); mySwitch.enableReceive(0); } void loop() { if (mySwitch.available()) { int value = mySwitch.getReceivedValue(); if (value == 0) { Serial.print("Unknown encoding"); } else { Serial.print("Received "); uint16_t rd = mySwitch.getReceivedValue(); if(rd==5393){ digitalWrite(LED_PIN, 1); delay(1000); digitalWrite(LED_PIN, 0); delay(1000); } } mySwitch.resetAvailable(); } }
Приемник подключен к выводу 2 arduino Nano (в коде используется mySwitch.enableReceive(0), так как вход 2 соответствует 0-му типу прерывания). Если принята та цифра которая отправлялась, то на секунду мигнем внешним диодом.

Благодаря тому, что все передатчики имеют одинаковую распиновку, в ходе эксперимента их можно будет просто менять:


У приемников ситуация аналогична:





Для обеспечения мобильности приемной части я использовал пауэр банк. Первым делом, собрав схему на столе, убедился, что приемники и передатчики работают в любом сочетании друг с другом. Видео теста:


Как видно, из-за малой нагрузки пауэр банк через некоторое время отключает нагрузку, и приходится нажимать кнопку, это тестам не помешало.

Вначале про передатчики. В ходе эксперимента выявлено, что разницы между ними нет, единственное, безымянный, маленький подопытный работал немного хуже своих конкурентов, вот этот:


При его использовании расстояние уверенного приема сокращалось на 1-2 метра. Остальные передатчики работали абсолютно одинаково.

А вот с приемниками все оказалось сложнее. Почетное 3-е место занял приемник из этого комплекта:


Он начал терять связь уже на 6 метрах в пределах прямой видимости (на 5 метрах - при использовании аутсайдера среди передатчиков)

Второе место занял участник из самого дешевого комплекта:


Уверненно принимал на 8-ми метрах в пределах прямой видимости, 9-ый метр осилить не удалось.

Ну и рекордсменом стал предмет обзора:


Доступный участок прямой видимости (12 метров) оказался для него легкой задачей. И я перешел к приему через стены, итог 4 капитальные бетонные стены, при расстоянии порядка 40 метров - он принимал уже на грани (шаг вперед прием, шаг назад светодиод молчит). Таким образом, предмет обзора однозначно могу рекомендовать к покупке и использованию в поделках. При его использовании можно при равных расстояниях снижать мощность передатчика, либо при равных мощностях увеличивать расстояние уверенного приема.

Согласно рекомендациям, увеличить мощность передачи (а следовательно и расстояние приема) можно повышая напряжение питания передатчика. 12 Вольт позволило увеличить исходное расстояние на 2-3 метра в пределах прямой видимости.

На этом заканчиваю, надеюсь информация окажется кому то полезной.

Планирую купить +125 Добавить в избранное Обзор понравился +121 +225

Fun fact! Существуют другие, но совместимые передатчики на 433 МГц, в частности раз и два . Кроме того, есть и альтернативный приемник . Но он не вполне совместим, так как на выходе всегда выдает какой-то сигнал, независимо от того, осуществляется ли реально сейчас передача, или нет.

Для своих экспериментов я также использовал купленный на eBay пульт от гаража с внутренним DIP-переключателем:

При некотором везении такие пульты все еще можно найти как на eBay, так и на AliExpress по запросу вроде «garage door opener 433mhz with dip switch». Но в последнее время их вытесняют «программируемые» пульты, умеющие принимать и копировать сигнал других пультов. Доходит вплоть до того, что продавцы высылают пульты без DIP-переключателя даже в случае, если он явно изображен на представленном ими фото и указан в описании товара. Полагаться на внешнюю схожесть пульта с тем, что использовал я, также не стоит. Впрочем, если вы решите повторить шаги из этой заметки, наличие или отсутствие DIP-переключателя не сыграет большой роли.

Модули крайне просто использовать в своих проектах:

Как приемник, так и передатчик, имеет пины VCC, GND и DATA. У приемника пин DATA повторяется дважды. Питаются модули от 5 В. На фото слева собрана схема, в который светодиод подключен к пину DATA приемника. Справа собрана схема с передатчиком, чей пин DATA подключен к кнопке и подтягивающему резистору. Плюс в обоих схемах используется стабилизатор LM7805. Проще некуда.

Запишем сигнал при помощи Gqrx и откроем получившийся файл в Inspectrum:

Здесь мы видим такие же короткие и длинные сигналы, что нам показал осциллограф. Кстати, такой способ кодирования сигнала называется On-Off Keying . Это, пожалуй, самый простой способ передачи информации при помощи радиоволн, который только можно вообразить.

Запускаем, и на Scope Plot видим:

Практически такой же сигнал, что нам показал осциллограф!

Как видите, копеечные радиомодули на 433 МГц дают нам огромный простор для творчества. Их можно использовать не только друг с другом, но и со многими другими устройствами, работающими на той же частоте. Можно вполне успешно использовать их в чисто аналоговых устройствах без какого-либо микроконтроллера, например, с таймером 555 . Можно реализовывать собственные протоколы с чексуммами, сжатием, шифрованием и так далее, безо всяких ограничений, скажем, на длину пакета, как у NRF24L01 . Наконец, модули прекрасно подходят для broadcast посылки сообщений.

А какие потрясающие применения этим радиомодулям приходят вам на ум?

Дополнение: Также вас могут заинтересовать посты

433/315 МГц, вы узнаете из этого небольшого обзора. Эти радиомодули обычно продают в паре - с одним передатчиком и одним приемником. Пару можно купить на eBay по $4, и даже $2 за пару, если вы покупаете 10 штук сразу.

Большая часть информации в интернете обрывочна и не очень понятна. Поэтому мы решили проверить эти модули и показать, как получить с их помощью надежную связь USART -> USART.

Распиновка радиомодулей

В общем, все эти радиомодули имеют подключение 3 основных контакта (плюс антенна);

Передатчик

  • Напряжение vcc (питание +) 3В до 12В (работает на 5В)
  • GND (заземление -)
  • Приём цифровых данных.

Приемник

  • Напряжение vcc (питание +) 5В (некоторые могут работать и на 3.3 В)
  • GND (заземление -)
  • Выход полученых цифровых данных.

Передача данных

Когда передатчик не получает на входе данных, генератор передатчика отключается, и потребляет в режиме ожидания около нескольких микроампер. На испытаниях вышло 0,2 мкА от 5 В питания в выключенном состоянии. Когда передатчик получает вход каких-то данных, он излучает на 433 или 315 МГц несущей, и с 5 В питания потребляет около 12 мА.

Передатчик можно питать и от более высокого напряжения (например 12 В), которое увеличивает мощность передатчика и соответственно дальность. Тесты показали с 5 В питанием до 20 м через несколько стен внутри дома.

Приемник при включении питания, даже если передатчик не работает, получит некоторые статические сигналы и шумы. Если будет получен сигнал на рабочей несущей частоте, то приемник автоматически уменьшит усиление, чтобы удалить более слабые сигналы, и в идеале будет выделять модулированные цифровые данные.

Важно знать, что приемник тратит некоторое количество времени, чтобы отрегулировать усиление, так что никаких "пакетов" данных! Передачу следует начинать с "вступления" до основных данных и затем приемник будет иметь время, чтобы автоматически настроить усиление перед приёмом важных данных.

Тестирование RF модулей

При испытаниях обоих модулей от +5В источника постоянного тока, а также с 173 мм вертикальной штыревой антенной. (для частоты 433,92 МГц это "1/4 волны"), было получено реальных 20 метров через стены, и тип модулей не сильно влияет на эти тесты. Поэтому можно предположить, что эти результаты типичны для большинства блоков. Был использован цифровой источник сигнала с точной частотой и 50/50 скважностью, это было использовано для модуляции данных передатчика.

Обратите внимание, что все эти модули, как правило, стабильно работают только до скорости 1200 бод или максимум 2400 бод серийной передачи, если конечно условия связи идеальные (высокий уровень сигнала).

Выше показан простой вариант блока для последовательной передачи информации микроконтроллеру, которая будет получена с компьютера. Единственное изменение - добавлен танталовый конденсатор 25 В 10 мкф на выводы питания (Vcc и GND) на оба модуля.

Вывод

Множество людей используют эти радиомодули совместно с контроллерами Arduino и другими подобными, так как это самый простой способ получить беспроводную связь от микроконтроллера на другой микроконтроллер, или от микроконтроллера к ПК.

Обсудить статью RF РАДИОМОДУЛИ НА 433 МГЦ

  • Простота подключения. Рассматриваемые модули , в отличии от nRF24L01+ , питаются от напряжения 5 В.
  • Доступность. Радио модули выпускаются множеством производителей, в различном исполнении и являются взаимозаменяемыми.

    • Недостатки:

    • На частоте 433,920 МГц работают множество других устройств (радио люстры, радио розетки, радио брелки, радио модели и т.д.), которые могут «глушить» передачу данных между радио модулями .
    • Отсутствие обратной связи. Модули разделены на приёмник и передатчик . Таким образом, в отличии от модуля nRF24L01+ , приемник не может отправить передатчику , сигнал подтверждения приёма.
    • Низкая скорость передачи данных, до 5 кбит/сек.
    • Приёмник MX-RM-5V критичен даже к небольшим пульсациям на шине питания. Если Arduino управляет устройствами вносящими даже небольшие, но постоянные, пульсации в шину питания (сервоприводы, LED индикаторы, ШИМ и т.д.), то приёмник расценивает эти пульсации как сигнал и не реагирует на радиоволны передатчика. Влияние пульсаций на приёмник можно снизить одним из способов:
      • Использовать, для питания Arduino, внешний источник, а не шину USB. Так как напряжение на выходе многих внешних источников питания контролируется или сглаживается. В отличии от шины USB, где напряжение может существенно «проседать».
      • Установить на шине питания приёмника сглаживающий конденсатор.
      • Использовать отдельное стабилизированное питание для приёмника.
      • Использовать отдельное питание для устройств вносящих пульсации в шину питания.

    Нам понадобится:

    • Радио модули FS1000A и MX-RM-5V х 1 комплект.
    • Trema светодиод (красный , оранжевый , зелёный , синий или белый) x 1шт.
    • Набор проводов «мама-мама» для подключения радио модулей х 1 комплект.

    Для реализации проекта нам необходимо установить библиотеки:

    • Библиотека iarduino_RF433 (для работы с радио модулями FS1000A и MX-RM-5V).
    • Библиотека iarduino_4LED , (для работы с Trema четырехразрядным LED индикатором).

    О том как устанавливать библиотеки, Вы можете ознакомиться на странице Wiki - Установка библиотек в Arduino IDE .

    Антенна:

    Первый усилитель любого приёмника и последний усилитель любого передатчика, это антенна. Самая простая антенна - штыревая (отрезок провода определённой длины). Длина антенны (как приёмника, так и передатчика), должна быть кратна четверти длины волны несущей частоты. То есть, штыревые антенны, бывают четвертьволновые (L/4), полуволновые (L/2) и равные длине волны (1L).

    Длинна радиоволны вычисляется делением скорости света (299"792"458 м/с) на частоту (в нашем случае 433"920"000 Гц).

    L = 299"792"458 / 433"920"000 = 0,6909 м = 691 мм.

    Таким образом длина антенн для радио модулей на 433,920 МГц может быть: 691 мм (1L), 345 мм (L/2), или 173 мм (L/4). Антенны припаиваются к контактным площадкам, как показано на схеме подключения.

    Видео:

    Схема подключения:

    Приёмник:

    При старте (в коде setup) скетч настраивает работу радиоприёмника , указывая те же параметры что и у передатчика , а также инициирует работу с LED индикатором . После чего, постоянно (в коде loop), проверяет нет ли в буфере данных, принятых радиоприёмником . Если данные есть, то они читаются в массив data, после чего значение 0 элемента (показания Trema слайдера) выводится на LED индикатор , а значение 1 элемента (показания Trema потенциометра) преобразуются и используется для установки яркости светодиода .

    Код программы:

    Передатчик:
    #include // Подключаем библиотеку для работы с передатчиком FS1000A iarduino_RF433_Transmitter radio(12); // Создаём объект radio для работы с библиотекой iarduino_RF433, указывая номер вывода к которому подключён передатчик int data; // Создаём массив для передачи данных void setup(){ radio.begin(); // Инициируем работу передатчика FS1000A (в качестве параметра можно указать скорость ЧИСЛО бит/сек, тогда можно не вызывать функцию setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Указываем скорость передачи данных (i433_5KBPS, i433_4KBPS, i433_3KBPS, i433_2KBPS, i433_1KBPS, i433_500BPS, i433_100BPS), i433_1KBPS - 1кбит/сек radio.openWritingPipe (5); // Открываем 5 трубу для передачи данных (передатчик может передавать данные только по одной из труб: 0...7) } // Если повторно вызвать функцию openWritingPipe указав другой номер трубы, то передатчик начнёт передавать данные по вновь указанной трубе void loop(){ data = analogRead(A1); // считываем показания Trema слайдера с вывода A1 и записываем их в 0 элемент массива data data = analogRead(A2); // считываем показания Trema потенциометра с вывода A2 и записываем их в 1 элемент массива data radio.write(&data, sizeof(data)); // отправляем данные из массива data указывая сколько байт массива мы хотим отправить delay(10); // пауза между пакетами }
    Приемник:
    #include // Подключаем библиотеку для работы с приёмником MX-RM-5V #include // Подключаем библиотеку для работы с четырёхразрядным LED индикатором iarduino_RF433_Receiver radio(2); // Создаём объект radio для работы с библиотекой iarduino_RF433, указывая номер вывода к которому подключён приёмник (можно подключать только к выводам использующим внешние прерывания) iarduino_4LED dispLED(6,7); // Создаём объект dispLED для работы с функциями библиотеки iarduino_4LED, с указанием выводов дисплея (CLK , DIO) int data; // Создаём массив для приёма данных const uint8_t pinLED=11; // Создаём константу с указанием вывода ШИМ к которому подключён светодиод void setup(){ dispLED.begin(); // Инициируем работу LED индикатора radio.begin(); // Инициируем работу приёмника MX-RM-5V (в качестве параметра можно указать скорость ЧИСЛО бит/сек, тогда можно не вызывать функцию setDataRate) radio.setDataRate (i433_1KBPS); // Указываем скорость приёма данных (i433_5KBPS, i433_4KBPS, i433_3KBPS, i433_2KBPS, i433_1KBPS, i433_500BPS, i433_100BPS), i433_1KBPS - 1кбит/сек radio.openReadingPipe (5); // Открываем 5 трубу для приема данных (если вызвать функцию без параметра, то будут открыты все трубы сразу, от 0 до 7) // radio.openReadingPipe (2); // Открываем 2 трубу для приёма данных (таким образом можно прослушивать сразу несколько труб) // radio.closeReadingPipe(2); // Закрываем 2 трубу от приёма данных (если вызвать функцию без параметра, то будут закрыты все трубы сразу, от 0 до 7) radio.startListening (); // Включаем приемник, начинаем прослушивать открытую трубу // radio.stopListening (); // Выключаем приёмник, если потребуется } void loop(){ if(radio.available()){ // Если в буфере имеются принятые данные radio.read(&data, sizeof(data)); // Читаем данные в массив data и указываем сколько байт читать dispLED.print(data); // Выводим показания Trema слайдера на индикатор analogWrite(pinLED, map(data,0,1023,0,255)); // Устанавливаем яркость свечения светодиода в соответствии с углом поворота Trema потенциометра } // Если вызвать функцию available с параметром в виде ссылки на переменную типа uint8_t, то мы получим номер трубы, по которой пришли данные (см. урок 26.5) }

    Радио модули: передатчик (FS1000A) и приёмник (MX-RM-5V) - предназначены для передачи данных по радиоканалу, на нелицензируемой частоте 433,920 МГц, лежащей в диапазоне LPD433 (Low Power Device) предназначенном для маломощных устройств.

    Характеристики передатчика FS1000A

    • Рабочая частота: 433.920 МГц (указывается на металлическом корпусе модуля);
    • Дальность передачи: до 100 м (в зоне прямой видимости, без антенны);
    • Выходная мощность: до 40 мВт;
    • Напряжение питания: 3 ... 12 В;
    • Ток потребления в режиме ожидания: 0 мА;
    • Ток потребления в режиме передачи: 20 .. 30 мА;
    • Рабочая температура: -10 ... 70 °C;
    • Габариты: 19х19х8 мм;
    • Вес: 2 г;

    Характеристики приёмника MX-RM-5V

    • Рабочая частота: 433.920 МГц (указывается в таблице на печатной плате, если это не шаблон 123456789);
    • Тип модуляции: ASK - амплитудная манипуляция;
    • Дальность приёма: до 100 м (в зоне прямой видимости, без антенны);
    • Напряжение питания: 5В;
    • Ток потребления: 4 мА;
    • Габариты 30х14х17 мм;
    • Вес: 4 г;

    Подключение

    Для удобства подключения к Arduino воспользуйтесь , или .

    Передатчик подключается к любым выводам , а подключение приёмника зависит от типа используемой библиотеки:

    • При использовании библиотек , RemoteSwitch, RCSwitch, приёмник подключается только к выводу использующему внешнее прерывание. Но данные библиотеки не используют аппаратные таймеры, а значит не ограничивают Вас в использовании ШИМ.
    • При использовании библиотеки , приёмник подключается к любому выводу . Но библиотека использует первый аппаратный таймер, что накладывает ограничение на использование как данного таймера, так и его выводов ШИМ.

    Питание

    • К выводам Vcc и GND передатчика, подаётся напряжение 2 ... 12 В постоянного тока.
    • К выводам Vcc и GND приёмника, подаётся напряжение 5 В постоянного тока.

    Подробнее о модулях

    • Передатчик использует цифровой вход для передачи сигнала с использованием амплитудной манипуляции ASK (Amplitude Shift Keying). Амплитудная манипуляция (ASK) отличается от амплитудной модуляции (AM - amplitude modulation) тем, что модулировать можно любой сигнал (как цифровой, так и аналоговый), а манипулировать только цифровым.
    • Данные передаются по радиоканалу на расстоянии до 100 м в пределах прямой видимости (указано производителем)
    • Расстояние уверенного приёма можно увеличить, если подключить антенны к передатчику и приёмнику.
    • Приёмник имеет два, электрически соединённых, цифровых выхода (можно использовать любой). На выходе устанавливается уровень логической «1» при наличии несущей частоты в радиоканале и уровень логического «0» при её отсутствии.
    • В приёмнике реализован блок автоматической регулировки усиления (AGC - Automatic Gain Control) благодаря которому увеличивается дальность приёма, но при отсутствии сигнала от передатчика, на выходе приёмника наблюдаются хаотичные чередования логических уровней.
    • Приемник критичен даже к незначительным пульсациям на шине питания. Если таковые имеются, то приемник принимает их за информационный сигнал, усиливает и выводит на выход в виде логических уровней. Пульсации на шине питания могут вызывать такие устройства как: сервоприводы, LED индикаторы, устройства с собственными генераторами или использующие ШИМ и т.д.
    • Влияние пульсаций на приёмник можно снизить несколькими способами, вот некоторые из них:
      • Использовать, для питания Arduino, внешний источник, а не шину USB. Так как напряжение на выходе многих внешних источников питания контролируется или сглаживается. В отличии от шины USB, где напряжение может существенно «проседать».
      • Установить на шине питания приёмника сглаживающий конденсатор.
      • Использовать отдельное стабилизированное питание для приёмника.
      • Использовать отдельное питание для устройств вносящих пульсации в шину питания.

    Антенны

    Первый усилитель любого приёмника и последний усилитель любого передатчика, это антенна. Самая простая антенна - штыревая (отрезок провода определённой длины). Длина антенны (как приёмника, так и передатчика), должна быть кратна четверти длины волны несущей частоты. То есть, штыревые антенны, бывают четвертьволновые (L/4), полуволновые (L/2) и равные длине волны (1L).