Дальнобойные радиомодули с Serial UART интерфейсом

Ранее я уже писал про использование радиоканала в своих дачных поделках. В этот раз, обзор интересного модуля, способного обеспечить прозрачную связь между различными устройствами по радиоканалу в частотном диапазоне 433 MHz. Особенностью устройства является возможность подключения к Serial разъемам контроллера, компьютера, роутера и т.д., то есть не требуется дополнительных библиотек и разъемов. Второй особенностью является заявленная большая дальность связи. Под катом тестирование и описание

Пришли модули за 2 недели, под общей пупыркой лежали модульки, каждый в индивидуальной упаковке:



Чтобы сразу понять назначение модулей приведу две схемки. На первой классическое соединение двух устройств по Serial проводками, многие читающие так делали:

А если добавить грязи устройство из обзора то будет так:

Проводки заменены этими радиомодулями, при этом, работоспособность первой схемы сохранилась. Интересно? Читаем далее.

Заявлены следующие характеристики:
— дальность передачи 1000 метров на открытом пространстве (скорость 5000 бит в секунду)
— рабочий диапазон частот 433.4-473.0MHz (в этом диапазоне доступно 100 независимых каналов)
— мощность передатчика 100mW (20dBm)
— размеры устройства 27.8mm × 14.4mm × 4mm
— возможность подключения через разъем внешней антенны, либо пайка прилагаемой к модулю
— напряжение питания 3.2V~5.5V
— потребляемый ток: в спящем режиме 80 мкА, в режиме приема 3.6mA an 16mA, максимально в режиме передачи 100 mA.

Рассмотрим модуль поближе:

Обратная сторона:

Назначение выводов:
SET — управляющий вывод, низкий уровень на нем позволяет прозрачно передавать другому устройству AT — команды
TXD — вывод передачи
RXD — вывод приема
GND — земля
VCC — питание
ANT- отверстие для припаивания прилагаемой или любой другой антенны

Схематичное расположение элементов и размеры:

Модули очень маленькие.

Припаяем антенну и гребенку контактов, а также подключим проводки. Все это нам потребуется для исследования модуля:


Паяется все хорошо, антенна равнодушна к магниту:

Модуль имеет достаточно большое количество настроек, которые задаются AT командами.

1) AT тестовая команда, если все хорошо ответ будет “OK”.

2) AT+Bxxxx меняет скорость передачи (1,200bps, 2,400bps, 4,800bps, 9,600bps, 19,200bps, 38,400bps, 57,600bps, 115,200bps) По умолчанию — 9,600bps.
Пример: “AT+B57600”.
Следует заметить, что чем выше скорость тем меньше дальность передачи.

3) AT+Cxxxx изменяет канал взаимодействия (естественно на приемной и передающей стороне одного соединения должны быть одинаковые каналы), возможные значения: от 001 до 100. По умолчанию используется первый канал.

4) AT+Px задает режим мощности передатчика от 1 до 8, что соответствует мощности в dBm: -1 2 5 8 11 14 17 20. По умолчанию модуль работает на максимальной мощности.

5) AT+Ry позволяет получить информацию о параметрах модуля, где y — может принимать значения: B, C, F и P (скорость, канал, режим энергосбережения и мощность передатчика). Например, “AT+RP” вернет по умолчанию: “OK+RP: +20dBm”.

6) AT+RX вернет построчно все параметры из пункта 5.

7) AT+V выдает текущую версию ПО.

8) AT+SLEEP отправляет или выводит модуль из спящего режима.

9) AT+DEFAULT установка всех параметров в значения по умолчанию.

10) AT+UPDATE перевод модуля в режим обновления прошивки.

Вроде все что нужно для практического использования написал, если нужна более подробная информация — вот документация по модулям.

Ну а теперь самое интересное — устройства в работе. Для тестов нам потребуется 2 модуля и 2 контроллера. Один оставим стационарно, а со вторым будем исследовать расстояния и прочее.

Собираем тестовые схемы. Это стационарный элемент:

Пишем нехитрый код для этого устройства (эхо сервер):

#include <SoftwareSerial.h>
byte rx_data = 0; //variable to store receive data
SoftwareSerial mySerial(11, 10); // RX = pin D2, TX = pin D3
byte i = 1;
int LED = 13;  //LED on Arduino board

void setup() {
  pinMode(LED, OUTPUT);  
  pinMode(12,OUTPUT);  
  digitalWrite(12,HIGH);
  mySerial.begin(9600); 
  Serial.begin(9600);
}

void loop(){  
  if(mySerial.available()) // check if UART receive data
  {
    rx_data = mySerial.read();  //store data received
    digitalWrite(LED, HIGH);  
    mySerial.write(rx_data);
    Serial.print("rcv:");
    Serial.print(rx_data);
    Serial.println();
    digitalWrite(LED, LOW); 
  }
}

Модуль принимает число и посылает его обратно.

Вторая часть немного более сложная:


Я для отладки использовал панельку светодиодов и макетную плату. Питаться конструкция будет от аккумулятора. И код для нее:

#include <SoftwareSerial.h>
byte rx_data = 0; //variable to store receive data
SoftwareSerial mySerial(11, 10); // RX = pin D2, TX = pin D3
byte i = 1;

void setup() {
  pinMode(2, OUTPUT);  
  pinMode(3, OUTPUT);  
  pinMode(4, OUTPUT);  
  pinMode(5, OUTPUT);  
  pinMode(6, OUTPUT);  
  pinMode(7, OUTPUT);  
  pinMode(15, OUTPUT);
  pinMode(12,OUTPUT);  
  digitalWrite(12,HIGH);
  mySerial.begin(9600); 

  Serial.begin(9600);
}

void loop(){

  Serial.print("send:");
  Serial.print(i);
  Serial.println();
  mySerial.write(i);
  delay(100);
  
  if(mySerial.available()) // check if UART receive data
  {
    rx_data = mySerial.read();  //store data received
    Serial.print("rcv:");  
    Serial.print(rx_data);
    Serial.println();
    
    if(rx_data == i){
      digitalWrite(2, HIGH);  
    }else{
      digitalWrite(2, HIGH);  
      digitalWrite(3, HIGH);  
      digitalWrite(4, HIGH);  
      digitalWrite(5, HIGH);  
      digitalWrite(6, HIGH);  
      digitalWrite(7, HIGH); 
    }
  }else{
      digitalWrite(3, HIGH);  
      digitalWrite(5, HIGH);  
      digitalWrite(7, HIGH); 
  }
  delay(500);
  digitalWrite(2, LOW);  
  digitalWrite(3, LOW);  
  digitalWrite(4, LOW);  
  digitalWrite(5, LOW);  
  digitalWrite(6, LOW);  
  digitalWrite(7, LOW); 
  i++;
  if (i>7) i=1;
}

В коде посылаются числа в цикле от 1 до 7, принимается ответ, и если переданное число совпадает с принятым, то мигает один тестовый диод, если приходит другое число (искажение в процессе передачи) то мигают все тестовые светодиоды, если ничего принять не удалось — то мигают нечетные светодиоды. Попутно для отладки я вывел посылаемую и принимаемую цифру в сериал-порт. Получилась довольно удобная схема отладки не требующая компьютера и позволяющая мобильно тестировать свойства модулей.

Видео работы такого комбайна:


Ну и самое интересное — результаты тестов:
5 кирпичных стен сигнал проходит вполне уверенно — на расстоянии 40 метров (вышел в подъезд), 6 стена дает 50% ошибок. 7 стен радиосигнал не преодолел.

На открытой местности уверенный прием был на расстоянии 250-300 метров, что в большинстве случаев вполне достаточно. Возможно в поле, без посторонних шумов прием будет и на большем расстоянии.

Потребляемый ток всей конструкции:



В целом модули мне понравились: компактные, работать с ними легко, дальнобойность вполне нормальная, не требуют доп библиотек (а это минимизация расхода памяти). Вполне подойдут мне для дачных поделок. К недостаткам я бы отнес отсутствие дополнительного пина, управляемого спец командой — чтобы сбрасывать контроллер — тогда можно было бы загружать программы в контроллер без каких либо иных средств — удаленно.

На этом заканчиваю, надеюсь информация окажется кому то полезной.