Kako zgraditi svoj modul NRF24L01+pa+lna: 5 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:04

Modul na osnovi Nrf24L01 je bil zelo priljubljen, saj ga je enostavno implementirati v projekte brezžične komunikacije. Modul lahko najdete pod 1 USD s tiskano različico na tiskanem vezju ali monopolno anteno. Težava s temi poceni moduli je, da imajo veliko težav in zlahka pokvarijo. Predvsem zato, ker IC prvotno ne izdeluje Nordicsemi, pa tudi zaradi slabe kakovosti tiskanja tiskanih vezij.

V tem članku vam bom pokazal, kako sestaviti lasten modul, ki temelji na nrf24L01, in kako dodati PA (ojačevalnik moči), LNA (ojačevalnik z nizkim šumom) za razširitev dosega in izhodne moči.

1. korak: Tipično aplikacijsko vezje

Tu je tipično vezje za modul, ki temelji na nrf24L01; ta se običajno uporablja v komercialnih modulih, ki temeljijo na tem čipu. Vezje vsebuje nekaj ločenih kondenzatorjev, povezanih med VDD in maso. Uporablja se kristalni oscilator 16 MHZ, ki mora izpolnjevati specifikacije v podatkovnem listu. ANT1 in ANT2 zagotavljata RF izhod na anteno, po podatkovnem listu je za največjo izhodno moč 0dbm priporočljiva obremenitev 15ohm+j88ohm, impedanco obremenitve 50ohm je mogoče dobiti z namestitvijo ustreznega omrežja, ANT1 in ANT2 imata pot DC do VDD_PA (več o tem kasneje). Končno konektor SMA poveže vezje z dipolno anteno.

2. korak: Dodajanje sprednjega modula za povečanje moči in dosega

Zgoraj opisano vezje ima 4 stopnje izhodne moči: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Kontrole ravni moči neposredno dosegajo, seveda obstajajo še druge značilnosti, povezane z anteno (impedanca, moč, vrsta …) in z okoljem širjenja, vendar se osredotočimo na sam modul.

Za povečanje izhodne moči bi lahko uporabili sprednji modul. Ta RFX2401C podjetja Skyworks Solutions se mi je zdel popoln; to je 2,4 GHz ZigBee/ISM sprednji modul, s 50ohm vhodnimi in izhodnimi vrati, 25db majhnega ojačanja signala in 22dBm nasičene izhodne moči (Vse te značilnosti so povezane z načinom oddajanja). Skyworks ponuja tudi ocenjevalno tablo, ki pomaga pri enostavnem prototipiranju s svojim IC.

Ta modul ima relativno preprosto krmilno logiko (glej logično tabelo). Če želite aktivirati sprejem (način RX), je treba TXEN potegniti NIZKO in RXEN potegniti VISOKO ter aktivirati prenos (način TX) TXEN potegniti VISO stanje RXEN ni pomembno. V skladu z podatkovnim listom nrf24L01 je treba CE zatič vleči VISOKO, kadar mora oddajnik vstopiti v način RX. Z osciloskopom sem izmeril stanje zatiča VDD_PA, izkazalo se je, da je VELIKO, kadar je oddajnik v načinu TX, in NIZKO v načinu RX. Na ta način je treba TXEN priključiti na VDD_PA in RXEN na CE

3. korak: materialni material

Ta tabela vsebuje seznam komponent, ki jih potrebujete za izdelavo tega vezja, naročil sem jih na:

4. korak: Sheme

To je tipično vezje našega oddajnika z RF izhodom, priključenim na sprednji modul; ta prejme ukaze iz zatičev VDD_PA in CE, pri čemer so dodani nekateri ločilni kondenzatorji. Izhod je priključen na ločen LC filter s priključkom SMA na koncu.

5. korak: Zaključek in izboljšave

po ekstrakciji gerber datotek sem naročil 10 pcb in naredil spajkanje s pomočjo šablone in reflow postaje.

Izkazalo se je, da je za izdelavo takšnega RF vezja treba upoštevati vse možne elektromagnetne motnje, zlasti pri izvajanju usmerjanja na tiskano vezje. Močno je priporočljivo, da se odzračevalni ščit ne priključi na ozemljitev, kar pomaga zmanjšati kapacitivno in magnetno povezavo med modulom in okoljem.