Πώς να δημιουργήσετε τη δική σας μονάδα NRF24L01+pa+lna: 5 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:35

Η μονάδα που βασίζεται στο Nrf24L01 ήταν πολύ δημοφιλής, επειδή είναι εύκολο να εφαρμοστεί σε έργα ασύρματης επικοινωνίας. Η ενότητα θα μπορούσε να βρεθεί κάτω από 1 $ με εκτυπωμένη έκδοση PCB ή μονόπολη κεραία. Το πρόβλημα με αυτές τις φθηνές μονάδες είναι ότι έχουν πολλά προβλήματα και γίνονται εύκολα ελαττωματικά. Κυρίως επειδή το IC δεν κατασκευάστηκε αρχικά από τη Nordicsemi, αλλά και λόγω της κακής ποιότητας εκτύπωσης των PCB.

Σε όλο αυτό το άρθρο θα σας δείξω πώς να δημιουργήσετε τη δική σας μονάδα που βασίζεται σε nrf24L01 και πώς να προσθέσετε PA (ενισχυτή ισχύος), LNA (ενισχυτή χαμηλού θορύβου) για να επεκτείνετε το εύρος και την ισχύ εξόδου.

Βήμα 1: Τυπικό κύκλωμα εφαρμογής

Εδώ είναι το τυπικό κύκλωμα για μια μονάδα που βασίζεται σε nrf24L01. αυτό χρησιμοποιείται συνήθως σε εμπορικές μονάδες που βασίζονται σε αυτό το τσιπ. Το κύκλωμα περιέχει μερικούς πυκνωτές αποσύνδεσης συνδεδεμένους μεταξύ VDD και γείωσης. Χρησιμοποιείται ταλαντωτής κρυστάλλων 16 MHZ και πρέπει να πληροί τις προδιαγραφές που υπάρχουν στο φύλλο δεδομένων. Τα ANT1 και ANT2 παρέχουν έξοδο RF στην κεραία, σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων, συνιστάται φορτίο 15ohm+j88ohm για μέγιστη ισχύ εξόδου 0dbm, αντίσταση φορτίου 50ohm μπορεί να ληφθεί προσαρμόζοντας ένα αντίστοιχο δίκτυο, τα ANT1 και ANT2 έχουν DC διαδρομή προς VDD_PA (περισσότερα για αυτό αργότερα). Τέλος, ένας σύνδεσμος SMA συνδέει το κύκλωμα με μια διπολική κεραία.

Βήμα 2: Προσθήκη ενότητας Front End για αύξηση ισχύος και εμβέλειας

Το κύκλωμα που συζητήθηκε παραπάνω έχει 4 επίπεδα ισχύος εξόδου: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Οι έλεγχοι στάθμης ισχύος έχουν άμεσο εύρος, φυσικά υπάρχουν και άλλα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με την κεραία (σύνθετη αντίσταση, ρυθμός ισχύος, τύπος…) και το περιβάλλον διάδοσης, αλλά ας επικεντρωθούμε στην ίδια τη μονάδα.

Για να επεκτείνετε την ισχύ εξόδου, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί μια μονάδα διεπαφής. Βρήκα αυτό το RFX2401C από την Skyworks Solutions απλά τέλειο. είναι μια μονάδα 2.4GHZ ZigBee/ISM front-end, με θύρες εισόδου και εξόδου 50ohm, 25db μικρού κέρδους σήματος και 22dBm κορεσμένης ισχύος εξόδου (Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά σχετίζονται με τη λειτουργία μετάδοσης). Η Skyworks προσφέρει επίσης έναν πίνακα αξιολόγησης που βοηθά στην εύκολη πρωτότυπη χρήση του IC.

Αυτή η ενότητα έχει σχετικά απλή λογική ελέγχου (Βλέπε λογικό πίνακα). Για να ενεργοποιήσετε τη λήψη (λειτουργία RX), το TXEN πρέπει να τραβηχτεί LOW και το RXEN να τραβηχτεί HIGH και για να ενεργοποιήσετε τη μετάδοση (λειτουργία TX) TXEN τραβήξει HIGH, η κατάσταση του RXEN δεν είναι σημαντική. Σύμφωνα με το φύλλο δεδομένων nrf24L01, ο πείρος CE πρέπει να τραβιέται Υ HIGHΗΛΑ κάθε φορά που ο πομποδέκτης πρέπει να εισέλθει σε λειτουργία RX. Χρησιμοποιώντας έναν παλμογράφο έχω μετρήσει την κατάσταση του πείρου VDD_PA, αποδεικνύεται ότι είναι Υ HIGHΗΛΟ όποτε ο πομποδέκτης βρίσκεται σε λειτουργία TX και LOW σε λειτουργία RX. Με αυτόν τον τρόπο το TXEN πρέπει να συνδεθεί με το VDD_PA και το RXEN με το CE

Βήμα 3: Λογαριασμός Υλικού

Αυτός ο πίνακας περιέχει τη λίστα των στοιχείων που χρειάζεστε για να δημιουργήσετε αυτό το κύκλωμα, τα έχω παραγγείλει στη διεύθυνση:

Βήμα 4: Διαγράμματα

Αυτό είναι το τυπικό κύκλωμα του πομποδέκτη μας με την έξοδο RF να συνδέεται με τη μονάδα μπροστινού άκρου. αυτός λαμβάνει εντολές από καρφίτσες VDD_PA και CE, μερικοί πυκνωτές αποσύνδεσης όπου προστίθενται. Η έξοδος συνδέεται με ένα διακριτό φίλτρο LC με μια υποδοχή SMA στο τέλος.

Βήμα 5: Συμπέρασμα και βελτιώσεις

μετά την εξαγωγή αρχείων gerber παρήγγειλα 10 pcb και έκανα συγκόλληση χρησιμοποιώντας ένα στένσιλ και ένα σταθμό ανανέωσης.

Αποδεικνύεται ότι η δημιουργία ενός τέτοιου κυκλώματος RF απαιτεί να ληφθούν υπόψη τυχόν ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές, ειδικά όταν εκτελείται δρομολόγηση pcb. Συνιστάται ανεπιφύλακτα μια ασπίδα χωρίς εξαερισμό και συνδέστε την με τη γείωση, η οποία βοηθά στη μείωση της χωρητικής και μαγνητικής σύζευξης μεταξύ της μονάδας και του περιβάλλοντός της.