Bagaimana menghubungkan modul rfm69hcw rf dengan Arduino untuk komunikasi nirkabel

Ketika datang untuk memberikan proyek Anda kemampuan nirkabel, 433Mhz ASK Hybrid Transmitter dan penerima adalah pilihan umum di antara para insinyur, pengembang, dan penggemar karena Harganya yang Rendah, perpustakaan yang mudah digunakan dan dukungan komunitasnya. Kami juga telah membangun beberapa proyek seperti Home Automation yang dikendalikan RF dan Bel Nirkabel menggunakan modul RF 433MHz ini. Tetapi seringkali ASK Hybrid Transmitter dan receiver tidak cukup, jangkauannya yang rendah dan sifat komunikasi satu arah membuatnya tidak sesuai untuk banyak aplikasi

Untuk mengatasi masalah yang selalu terjadi ini, para pengembang di HopeRF merancang modul RF baru yang keren yang disebut RFM69HCW. Dalam tutorial ini, kita akan belajar tentang modul RF RFM69HCW dan kelebihannya. Pertama, kami akan membuat PCB buatan Rumah untuk RFM69HCW dan kemudian menghubungkan RFM69HCW dengan Arduino untuk memeriksa kerjanya sehingga Anda dapat menggunakannya dalam proyek pilihan Anda. Jadi, mari kita mulai.

RFM69HCW RF Module

RFM69HCW adalah modul radio murah yang mudah digunakan yang beroperasi dalam pita ISM (Industri, Sains dan Kedokteran) tanpa izin yang mirip dengan Modul RF nRF24L01 yang telah kami gunakan di proyek sebelumnya. Ini dapat digunakan untuk berkomunikasi antara dua modul atau dapat dikonfigurasi sebagai Jaringan Mesh untuk berkomunikasi di antara ratusan modul yang menjadikannya pilihan yang tepat untuk membangun jaringan nirkabel jarak pendek yang murah untuk sensor yang digunakan dalam otomatisasi rumah dan proyek akuisisi data lainnya.

Fitur RFM69HCW:

• +20 dBm - Kemampuan Output Daya 100 mW
• Sensitivitas Tinggi: turun hingga -120 dBm pada 1,2 kbps
• Arus rendah: Rx = 16 mA, retensi register 100nA
• Pout yang Dapat Diprogram: -18 hingga +20 dBm dalam langkah 1dB
• Performa RF konstan pada rentang voltase modul
• Modulasi FSK, GFSK, MSK, GMSK dan OOK
• Bit Synchronizer internal yang menjalankan Pemulihan Jam
• 115 dB + RSSI Rentang Dinamis
• Sensor RF Otomatis dengan AFC ultra cepat
• Mesin paket dengan sensor suhu bawaan CRC-16, AES-128, 66-byte FIFO
• Anggaran Tautan Tinggi
• Biaya Sangat Rendah

RFM69HCW

Frekuensi

RFM69HCW dirancang untuk bekerja di pita ISM (Industri, Ilmiah, dan Medis), serangkaian frekuensi radio tanpa izin untuk perangkat jarak pendek berdaya rendah. Frekuensi yang berbeda legal di area yang berbeda sehingga modul memiliki banyak versi yang berbeda 315.433.868 dan 915MHz. Semua parameter komunikasi RF utama dapat diprogram dan sebagian besar dapat diatur secara dinamis, RFM69HCW juga menawarkan keuntungan unik dari mode komunikasi pita sempit dan pita lebar yang dapat diprogram.

Catatan: Karena daya yang relatif rendah dan jarak pendek, implementasi modul ini dalam proyek kecil tidak akan menjadi masalah, tetapi jika Anda berpikir untuk membuat produk dari itu pastikan Anda menggunakan frekuensi yang benar untuk lokasimu.

Jarak

Untuk memahami jangkauan dengan lebih baik kita harus berurusan dengan topik yang cukup rumit yang disebut Anggaran Link RF. Jadi, apakah anggaran tautan ini dan mengapa itu sangat penting? Anggaran tautan seperti setiap anggaran lainnya, sesuatu yang Anda miliki di awal dan yang Anda habiskan dari waktu ke waktu jika anggaran Anda habis, Anda tidak dapat membelanjakan lebih banyak.

Anggaran tautan juga ada hubungannya dengan tautan atau hubungan antara pengirim dan penerima, itu diisi oleh daya transmisi pengirim dan sensitivitas penerima dan dihitung dalam desibel atau dB juga frekuensi- tergantung. Link budget dipotong oleh segala macam hambatan dan kebisingan antara pengirim dan penerima seperti kabel jarak, dinding, pohon, bangunan jika link budget habis, penerima hanya menimbulkan beberapa gangguan pada output dan kami tidak akan mendapatkan sinyal yang dapat digunakan. Menurut lembar data RFM69HCW , ini memiliki anggaran tautan 140 dB dibandingkan dengan 105 dB pada Pemancar Hibrid ASK tetapi apa artinya apakah ini merupakan perbedaan penting? Untungnya, kami menemukanKalkulator Anggaran Radio Link online jadi mari kita lakukan beberapa perhitungan untuk memahami topik dengan lebih baik. Pertama, mari kita asumsikan bahwa kita memiliki garis pandang koneksi antara pengirim dan penerima dan semuanya sempurna karena kita tahu Anggaran untuk RFM69HCW adalah 140 dB jadi mari kita periksa jarak teoritis terbesar yang bisa kita komunikasikan, kita atur semuanya ke nol dan jarak hingga 500KM, Frekuensi hingga 433MHz dan kami mendapatkan daya terima horizontal 139,2 dBm

Sekarang, saya mengatur semuanya ke nol dan jarak ke Frekuensi 9KM ke 433MHz dan Kami mendapatkan daya terima horizontal 104,3 dBm

Jadi dengan perbandingan di atas, saya rasa kita semua bisa setuju bahwa modul RFM69 jauh lebih baik daripada ASK Hybrid Transmitter dan modul penerima.

Antena

Peringatan! Memasang antena ke modul adalah wajib karena tanpanya modul dapat rusak oleh daya pantulannya sendiri.

Membuat antena tidak sekeras kedengarannya. Antena paling sederhana dapat dibuat hanya dari kabel 22SWG untai tunggal. Panjang gelombang frekuensi dapat dihitung dengan rumus v / f , di mana v adalah kecepatan transmisi dan f adalah frekuensi transmisi (rata-rata). Di udara, v sama dengan c , kecepatan cahaya, yaitu 299.792.458 m / s. Dengan demikian, panjang gelombang untuk pita 433 MHz adalah 299.792.458 / 433.000.000 = 34,54 cm. Separuh dari ini adalah 17,27 cm dan seperempat adalah 8,63 cm.

Untuk pita 433 MHz panjang gelombangnya adalah 299.792.458 / 433.000.000 = 69,24 cm. Setengahnya adalah 34,62 cm dan seperempatnya adalah 17,31 cm. Maka dari rumus di atas, kita bisa melihat proses penghitungan panjang kabel antena.

Kebutuhan Daya

RFM69HCW memiliki tegangan operasi antara 1.8V hingga 3.6V dan dapat menarik arus hingga 130mA saat transmisi. Di bawah ini dalam tabel, kita dapat dengan jelas melihat konsumsi daya modul dalam berbagai kondisi

Peringatan: Jika Arduino yang Anda pilih menggunakan level logika 5V untuk berkomunikasi dengan periferal yang menghubungkan modul langsung ke Arduino akan merusak modul

Simbol	Deskripsi	Kondisi	Min	Typ	Max	Satuan
IDDSL	Saat ini dalam mode Tidur		-	0.1	1	uA
IDDIDLE	Saat ini dalam mode Idle	Osilator RC diaktifkan	-	1.2	-	uA
IDDST	Saat ini dalam Mode Siaga	Osilator kristal diaktifkan	-	1.25	1.5	uA
IDDFS	saat ini di Synthesizer mode		-	9	-	uA
IDDR	saat ini dalam mode Terima		-	16	-	uA
IDDT	Pasokan arus dalam mode Transmit dengan pencocokan yang sesuai, stabil di seluruh rentang VDD	RFOP = +20 dBm, pada PA_BOOST RFOP = +17 dBm, pada PA_BOOST RFOP = +13 dBm, pada pin RFIO RFOP = +10 dBm, pada pin RFIO RFOP = 0 dBm, pada pin RFIO RFOP = -1 dBm, pada pin RFIO	- - - - - -	130 95 45 33 20 16	- - - - - -	mA mA mA mA mama

Dalam tutorial ini, kita akan menggunakan dua Arduino Nano dan dua konverter level logika untuk berkomunikasi dengan modul. Kami menggunakan Arduino nano karena regulator internal internal dapat mengatur arus puncak dengan sangat efisien. Diagram Fritzing di bagian perangkat keras di bawah ini akan menjelaskannya lebih jelas kepada Anda.

CATATAN: Jika catu daya Anda tidak dapat menyediakan arus puncak 130mA, Arduino Anda dapat reboot atau lebih buruk lagi modul dapat gagal berkomunikasi dengan benar, dalam situasi ini kapasitor bernilai besar dengan ESR rendah dapat memperbaiki situasi

Pinout dan Deskripsi Modul RFM69

Label	Fungsi	Fungsi	Label
SEMUT	Keluaran / masukan sinyal RF.	Pembangkit Listrik	GND
GND	Antena arde (sama dengan arde)	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	DIO5
DIO3	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	Setel ulang masukan pemicu	RST
DIO4	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	SPI Chip pilih input	NSS
3.3V	3.3V Supply (setidaknya 130 mA)	Masukan Jam SPI	SCK
DIO0	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	Masukan Data SPI	MOSI
DIO1	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	Keluaran Data SPI	SUP KEDELAI JEPANG
DIO2	I / O Digital, perangkat lunak dikonfigurasi	Pembangkit Listrik	GND

Mempersiapkan Papan Pengembangan Kustom

Ketika saya membeli modul itu tidak datang dengan papan breakout yang kompatibel dengan papan tempat memotong roti sehingga kami memutuskan untuk membuatnya sendiri. Jika Anda mungkin harus melakukan hal yang sama, ikuti saja langkah-langkahnya. Juga, perhatikan bahwa tidak wajib mengikuti langkah-langkah ini, Anda cukup menyolder kabel ke modul RF dan menghubungkannya ke papan tempat memotong roti dan itu akan tetap berfungsi. Saya mengikuti prosedur ini hanya untuk mendapatkan pengaturan yang stabil dan kokoh.

Langkah 1: Siapkan skema untuk modul RFM69HCW

Langkah 3: Siapkan PCB untuk itu, saya mengikuti tutorial PCB Home Made ini. Saya mencetak jejak kaki di papan tembaga dan menjatuhkannya ke dalam larutan etsa

Langkah 4: Ikuti prosedur untuk papan dan solder modul Anda ke footprint. Setelah menyolder kedua modul saya terlihat seperti ini di bawah ini

The pinout dari RFM69HCW RF Modul diberikan pada gambar di bawah

Bahan yang Dibutuhkan

Berikut daftar hal-hal yang Anda perlukan untuk berkomunikasi dengan modul

• Dua modul RFM69HCW (dengan frekuensi yang cocok):
  • 434 MHz (WRL-12823)
• Dua Arduino (Saya menggunakan Arduino NANO)
• Dua pengonversi tingkat logika
• Dua papan breakout (Saya menggunakan papan breakout yang dibuat khusus)
• Sebuah tombol tekan
• Empat LED
• Satu resistor 4.7K empat resistor 220Ohms
• Kabel jumper
• Kabel tembaga berenamel (22AWG), untuk membuat antena.
• Dan akhirnya menyolder (jika Anda belum melakukan itu)

Koneksi perangkat keras

Dalam tutorial ini kami menggunakan Arduino nano yang menggunakan logika 5 volt tetapi modul RFM69HCW menggunakan level logika 3,3 volt seperti yang dapat Anda lihat dengan jelas pada tabel di atas sehingga untuk berkomunikasi dengan benar antara dua perangkat diperlukan konverter level logika, dalam diagram fritzing di bawah ini kami telah menunjukkan kepada Anda cara menghubungkan Arduino nano ke modul RFM69.

Fritzing Diagram Sender Node

Node Pengirim Tabel Koneksi

Pin Arduino	RFM69HCW Pin	Pin I / O
D2	DIO0	-
D3	-	TAC_SWITCH
D4	-	LED_GREEN
D5	-	LED_RED
D9	-	LED_BLUE
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	SUP KEDELAI JEPANG	-
D13	SCK	-

Fritzing Diagram Node Penerima

Node Penerima Tabel Koneksi

Pin Arduino	RFM69HCW Pin	Pin I / O
D2	DIO0	-
D9	-	LED
D10	NSS	-
D11	MOSI	-
D12	SUP KEDELAI JEPANG	-
D13	SCK	-

Menjalankan Sketsa Contoh

Dalam tutorial ini, kita akan menyiapkan dua node Arduino RFM69 dan membuat mereka berkomunikasi satu sama lain. Pada bagian di bawah ini kita akan mengetahui cara mengaktifkan dan menjalankan modul dengan bantuan pustaka RFM69 yang ditulis oleh Felix Rusu dari LowPowerLab.

Mengimpor Perpustakaan

Semoga Anda telah melakukan sedikit pemrograman Arduino sebelumnya dan tahu cara memasang perpustakaan. Jika tidak, periksa bagian Mengimpor Perpustakaan.zip dari tautan ini

Memasukkan Nodes

Colokkan USB dari Sender Node ke PC Anda, nomor port COM baru harus ditambahkan ke daftar "Tools / Port" Arduino IDE, tancapkan, sekarang colokkan node Receiver, port COM lain akan muncul di Tools / Daftar port, juga tuliskan, dengan bantuan nomor port kami akan mengunggah sketsa ke pengirim dan node penerima.

Membuka dua sesi Arduino

Buka dua sesi Arduino IDE dengan mengklik dua kali ikon Arduino IDE setelah sesi pertama dimuat, wajib untuk membuka dua sesi Arduino karena itulah cara Anda dapat membuka dua jendela monitor serial Arduino dan secara bersamaan memantau output dari dua node

Membuka Kode Contoh

Sekarang ketika semuanya sudah diatur, kita perlu membuka kode contoh di kedua sesi Arduino untuk melakukannya, goto

File> Contoh> RFM6_LowPowerLab> Contoh> TxRxBlinky

dan klik untuk membukanya

Mengubah Kode Contoh

1. Di dekat bagian atas kode, cari #define NETWORKID dan ubah nilainya menjadi 0. Dengan Id ini, semua node Anda dapat berkomunikasi satu sama lain.
2. Cari #define FREQUENCY ubah ini agar sesuai dengan frekuensi papan (milik saya adalah 433_MHz).
3. Cari #define ENCRYPTKEY, ini adalah kunci enkripsi 16-bit Anda.
4. Cari #define IS_RFM69HW_HCW, dan hapus komentar jika Anda menggunakan modul RFM69_HCW
5. Dan terakhir, cari #define NODEID yang harus disetel sebagai RECEIVER secara default

Sekarang unggah kode ke Node Penerima Anda yang telah Anda siapkan sebelumnya.

Saatnya memodifikasi Sketsa untuk Sender Node

Sekarang di makro #define NODEID ubah ke SENDER dan unggah kode ke Sender Node Anda.

Itu saja, jika u telah melakukan semuanya dengan benar u memiliki dua model kerja lengkap yang siap untuk diuji.

Pengerjaan Sketsa Contoh

Setelah Sketsa berhasil diupload Anda akan melihat LED Merah yang terhubung dengan pin D4 Arduino menyala, sekarang tekan tombol di Sender Node dan Anda akan melihat bahwa LED Merah mati dan LED Hijau yang menyala terhubung ke Pin D5 dari Arduino menyala seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini

Anda juga dapat mengamati Tombol Ditekan! teks di jendela monitor Serial seperti yang ditunjukkan di bawah ini

Sekarang amati LED Biru yang terhubung ke Pin D9 dari Sender Node, itu akan berkedip dua kali dan di jendela Serial Monitor dari Receive Node Anda akan mengamati pesan berikut dan juga LED Biru yang terhubung ke pin D9 di Node Penerima akan menyala. Jika Anda melihat pesan di atas di jendela Serial Monitor dari node receiver dan juga jika LED menyala Selamat! Anda telah berhasil mengkomunikasikan modul RFM69 dengan Arduino IDE. Pekerjaan lengkap dari tutorial ini juga dapat ditemukan di video yang diberikan di bagian bawah halaman ini.

Semua dalam semua modul ini terbukti bagus untuk membangun stasiun cuaca, pintu garasi, pengontrol pompa nirkabel dengan indikator, drone, robot, kucing Anda… langit adalah batasnya! Semoga Anda memahami tutorialnya dan menikmati membangun sesuatu yang bermanfaat. Jika Anda memiliki pertanyaan, silakan tinggalkan di bagian komentar atau gunakan forum untuk pertanyaan teknis lainnya.