Ako si vytvoriť vlastný modul NRF24L01+pa+lna: 5 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:58

Modul založený na Nrf24L01 je veľmi populárny, pretože je ľahké ho implementovať do projektov bezdrôtovej komunikácie. Modul je možné nájsť pod 1 $ s tlačenou verziou PCB alebo monopólovou anténou. Problém s týmito lacnými modulmi spočíva v tom, že majú veľa problémov a ľahko sa poškodia. Hlavne preto, že IC nie je pôvodne vyrobené spoločnosťou Nordicsemi, ale aj kvôli zlej kvalite tlače PCB.

V celom tomto článku vám ukážem, ako vytvoriť vlastný modul založený na nrf24L01 a ako pridať PA (výkonový zosilňovač), LNA (zosilňovač s nízkym šumom) na rozšírenie dosahu a výstupného výkonu.

Krok 1: Typický aplikačný obvod

Tu je typický obvod pre modul založený na nrf24L01; tento sa bežne používa v komerčných moduloch založených na tomto čipe. Obvod obsahuje niekoľko oddeľovacích kondenzátorov zapojených medzi VDD a zem. Používa sa kryštálový oscilátor 16 MHZ, ktorý musí spĺňať špecifikácie uvedené v technickom liste. ANT1 a ANT2 poskytujú RF výstup do antény, podľa technického listu sa odporúča zaťaženie 15 ohmov+j88 ohmov pre maximálny výstupný výkon 0 dBm, impedanciu zaťaženia 50 ohmov je možné získať inštaláciou zodpovedajúcej siete, ANT1 a ANT2 majú DC cestu k VDD_PA (viac o tom neskôr). Nakoniec konektor SMA spája obvod s dipólovou anténou.

Krok 2: Pridanie modulu front -end na zvýšenie výkonu a dosahu

Vyššie diskutovaný obvod má 4 úrovne výstupného výkonu: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Ovládače úrovne výkonu sa priamo pohybujú, samozrejme, existujú ďalšie charakteristiky súvisiace s anténou (impedancia, výkon, typ …) a s prostredím šírenia, ale zamerajme sa na samotný modul.

Na zvýšenie výstupného výkonu je možné použiť predný modul. Považoval som tento RFX2401C od Skyworks Solutions za perfektný; je to predný modul ZigBee/ISM 2,4 GHz, so vstupnými a výstupnými portami 50 ohmov, malým zosilnením signálu 25 dB a nasýteným výstupným výkonom 22 dBm (všetky tieto charakteristiky súvisia s režimom prenosu). Skyworks ponúka aj hodnotiacu dosku, ktorá pomáha ľahko prototypovať pomocou integrovaného obvodu.

Tento modul má relatívne jednoduchú logiku ovládania (pozri tabuľku logiky). Ak chcete aktivovať príjem (režim RX), TXEN by ste mali potiahnuť LOW a RXEN potiahnuť HIGH a aktivovať prenos (režim TX) TXEN vytiahnuť HIGH, stav RXEN nie je dôležitý. Podľa technického listu nrf24L01 musí byť pin CE potiahnutý HIGH, kedykoľvek musí transceiver vstúpiť do režimu RX. Pomocou osciloskopu som zmeral stav kolíka VDD_PA a ukázalo sa, že je VYSOKÝ, kedykoľvek je transceiver v režime TX a LOW v režime RX. Týmto spôsobom by mali byť TXEN pripojené k VDD_PA a RXEN k CE

Krok 3: Kusovník

Táto tabuľka obsahuje zoznam komponentov, ktoré potrebujete na stavbu tohto obvodu, objednal som si ich na:

Krok 4: Schémy

Toto je typický obvod nášho transceiveru s jeho RF výstupom pripojeným k modulu front -end; tento prijíma príkazy z pinov VDD_PA a CE, prípadne niektorých oddeľovacích kondenzátorov. Výstup je pripojený k diskrétnemu LC filtru s konektorom SMA na konci.

Krok 5: Záver a zlepšenia

po extrakcii Gerberových súborov som si objednal 10 PCB a vykonal spájkovanie pomocou šablóny a reflow stanice.

Ukazuje sa, že výroba takého RF obvodu vyžaduje zohľadnenie akéhokoľvek možného elektromagnetického rušenia, najmä pri smerovaní PCB. Dôrazne sa odporúča nevetraný štít a pripojiť ho k zemi, čo pomôže obmedziť kapacitné a magnetické prepojenie medzi modulom a jeho prostredím.