Меню

Беспроводные датчики 868 мгц

Беспроводная передача данных, ISM-диапазон


В последнее время на Хабре было описано множество примеров реализации погодных термометров, систем сбора информации, управлением в системах «умный дом» — как проводных, передающих информацию по Ethernet, так и беспроводных, по WiFi™. В каждом конкретном случае — есть своя специфика, есть свои плюсы и минусы. И в данном материале речь пойдет об еще одном способе передачи данных — передаче в ISM-диапазоне 868 МГц.

В Российской Федерации к нелицензируемому диапазону частот, которые могут быть использованы без оформления разрешения ГКРЧ при условии соблюдения требований по ширине полосы, излучаемой мощности и назначению готового изделия, относят:

  1. 433.075—434.750 МГц
  2. 868.0—868.2 МГц
  3. 868.7—869.2 МГц
  4. 2400.0—2483.5 МГц

Коротко, для 434 МГц мощность передатчика должна составлять не более 10 мВт, для 868.0—868.2 МГц — до 10 мВт, для 868.7—869.2 МГц — до 25 мВт, для 2.4 ГГц — не более 100 мВт. Подробнее об ограничениях читайте в «Постановлении Правительства РФ от 12 октября 2004 г. N 539 «О порядке регистрации радиоэлектронных средств и высокочастотных устройств».

Основное различие между данными ISM-диапазонами определяется частотой излучения и как следствие, свойствами радиоволн. Применительно к задаче — сбора данных, систем беспроводного управления и контроля, наиболее оптимальным решением является использование диапазона 868 МГц. По сравнению с СВЧ диапазоном 2.4 ГГц, более длинные волны 868 МГц имеют меньшую интенсивность затухания, соответственно большая проницаемость сквозь преграды и дальность передачи сигнала гораздо выше. Для примера, кирпичная стена толщиной 89 мм поглощает около 3.5 дБ мощности волны 868 МГц и 6 дБ у 2.4 ГГц. Также в сравнении с диапазоном 433 МГц, у 868 МГц меньшая загруженность частоты, что способствует более надежной работе радиоканала.

Предельная толщина препятствия, через которую может пройти радиосигнал
Частоты Кирпичная стена, м. Бетон, м.
434 МГц 4.3 0.47
868 МГц 2.18 0.24
2.4 ГГц 0.78 0.09

Следующей важной характеристикой является скорость передачи данных. Современные ISM трансиверы имеют достаточно высокие показатели, в среднем это значение от 256 до 1000 кбит/сек, что для подобного рода задач вполне достаточно.

Таким образом, можно заключить, что в совокупности таких параметров как — высокая проницаемость, меньшая загруженность частотного диапазона, а также достаточно высокая скорость передачи данных, радиоволны 868 МГц является наиболее оптимальным решением данного рода задач по сравнению с остальным ISM-диапазоном.

Для примера передачи данных в ISM-диапазоне соберем устройство сбора показаний с удаленных датчиков. Допустим это будет температура и влажность воздуха. Т.е. нам нужно собрать 2 разнесенных устройства — первое будет выполнять роль головного и отображать сводную информацию, а второе — датчик, будет периодически производить замеры и отсылать данные на головное устройство. Причем оба устройства будут размещены вне прямой видимости, в двух разных зданиях.

В качестве платформы, позволяющей организовать радиоканал 868 МГц, воспользуемся платкой «Колибри» (Arduino Mini + RF). В ней используется трансивер EZRadioPRO Si4431 с программируемой выходной мощностью от -8 до +13dbM, что соответствует нормам ГКРЧ (20 мВт). Шаг настройки 3dbM. Чувствительность приемника –121 dBm. Энергопотребление 18.5 mA на прием и 30 mA на передачу. Допустимое питание платы от 5 или от 3.3V. Скорость передачи данных 0.123 — 256 кбит/сек. Помимо всего прочего плата программно совместима с Arduino IDE, что позволяет ее легко программировать. Принципиальная схема.

Для замера влажности и температуры воспользуемся цифровым датчиком SHT10. Он достаточно компактен и требует минимальной обвязки. Точность измерения показаний температуры ±0.5℃, а влажности 4.5%. Даташит.

Для отображения информации на головном устройстве возьмем графический ЖК-дисплей с разрешением 128*64 точки (WG12864A-TGH-VNW). Подсветка белая, цвет точки серый. И, дабы не занимать все пины микроконтроллера под дисплей, подключать его будем по SPI с помощью микросхемки MCP23S17. Но об этом чуть позже.

Ключевые компоненты системы
Для головного устройства Для удаленного датчика
«Железо»
  • Колибри — 1 шт.
  • ЖК-дисплей — 1 шт.
  • Макетная плата – 1 шт.
  • Микросхема MCP23S17 — 1 шт.
  • Источник питания на 5V – 1 шт.
  • Штыревая антенна – 1 шт.
  • Колибри — 1 шт.
  • SHT10 — 1 шт.
  • Макетная плата – 1 шт.
  • Батарейный отсек на 2AA — 1 шт.
  • Батарейки AA по 1.5V – 2 шт.
  • Штыревая антенна – 1 шт.
Софт
  • EZRadioPRO
  • I2C_graphical_LCD_display
  • EZRadioPRO
  • SHT1x

Головное устройство

1. Сборка

Для начала соберем схему головного устройства.
Головное устройство будет состоять из платы Колибри, которая будет принимать и отображать данные на ЖК-дисплее. И как было сказано выше, работать с ЖК-дисплеем будем через интерфейс SPI, посредством микросхемы MCP23S17.

Данную схему соберем на макетной плате. Выводы обозначенные синими линиями подключим к плате Колибри — это цифровые контакты 10, 11, 12, 13 (SPI). На макетную плату и на Колибри остается подать питание 5V. Питание устройства предполагается либо от блока питания, где “честные” 5V, либо через линейный стабилизатор.

2. Прошивка

Для работы с радиомодулем платы Колибри воспользуемся готовой библиотекой EZRadioPRO под Arduinо IDE. Ее нужно скачать и установить внутри IDE. Также нам понадобится библиотека I2C_graphical_LCD_display для работы с ЖК дисплеем. Ее также нужно скачать и установить.

Читайте также:  Где находиться датчик кислорода опель вектра в

Данный скетч инициализирует радиоканал, головному устройству назначается адрес 0. Выставлена максимальная мощность передатчика 13dBm: SI4431.Init(7);
В данном примере на дисплей выводятся показания от 1 удаленного датчика, при необходимости аналогичным образом можно выводить показания от множества датчиков.

Далее прошивочку нужно загрузить в плату Колибри. Сделать это можно несколькими способами.

  1. С помощью платы Ардуино
  2. С помощью USB-Serial Converter
  3. С помощью внутрисхемного программатора.

Для прошивки с помощью Ардуино, сперва нужно извлечь из него микроконтроллер. После этого нужно соединить проводками обе платы следующими пинами:

Ардуино Колибри
Pin 0 Pin 0
Pin 1 Pin 1
RESET RESET
+5V +5V
GND GND

После того как соединили и выставили на Колибри джампер питания в положение 5V, можно подключить Ардуино к ПК. В Arduino IDE укажите правильный порт и в разделе Tools -> Board выберите параметр «Arduino Nano w/ Atmega 168», после чего нажмите на кнопку «Загрузить».

Аналогичные действия предпринимаются при загрузки с помощью USB-Serial конвертера. Ну и самый легкий способ — это загрузка с помощью программатора. В Arduino IDE нажимаете кнопку «Скомпилировать», далее «находите» hex-файл с прошивкой. Подключаетесь программатором к ICSP разъему Колибри, подаете на плату питание, загружаете в нее прошивку, указав предварительно в оболочке вашего программатора МК ATMEGA168A. Фьюзы: 0xF8, 0xDF, 0xFF. Lockbit: 0xCF.

Прошили, отключили все лишние проводки от Колибри. Теперь подаем на плату питания и на ЖК дисплее должна появится надпись: I’m Ready! Головное устройство собрано, переходим к следующему шагу.

Датчик

1. Сборка

Плата с датчиком будет состоять только из одного цифрового сенсора. Питание платы будет батарейное, 3V.

Схема датчика SHT10.

Соберем по схеме на макетной плате. Сенсор подключается к Колибри по 4 проводкам (цифровые пины 6 и 7 и питание).

Прежде чем подключить к Колибри батарейный отсек, необходимо загрузить прошивку. А уже после этого подключаем к Колибри батарейный отсек к разъему питания на 3V и джампер также выставляем в положение 3V.

Пару слов об питании. Если предполагается эксплуатация датчика вне помещений, тогда необходимо использовать соответствующие элементы питания. Наиболее морозоустойчивыми являются элементы питания — литий-тионил-хлоридные (LiSOCl2), литий-железо-фосфатные (LiFePO4).

2. Прошивка

Помимо библиотеки EZRadioPRO для датчика понадобится библиотека SHT1x, с ее помощью будем считывать показания температуры и влажности. Качаем и устанавливаем эту библиотеку.

Схема работы данной программы проста. После инициализации радиоканала, где ему назначается адрес 1 и первой передачи данных на устройство с адресом 0, микроконтроллер переводит трансивер в спящий режим и потом сам засыпает на 15 секунд. По истечению данного времени по сторожевому таймеру он пробуждается, включает трансивер и вновь происходит передача данных.

К одному головному устройству можно привязать множество таких датчиков.

Загружаем этот скетч в Колибри. После загрузки отключаем все лишнее, подключаем батарейное питание и включаем питание. Через некоторое время на головном устройстве получим показания с удаленного датчика.

Уф, вроде все написал. Если что-то непонятно, спрашивайте 🙂

Источник

Беспроводная метеостанция 868 MГц

Беспроводная метеостанция 868 MГц

Инструкция по эксплуатации

Спасибо, что выбрали беспроводную метеостанцию TFA!

Перед использованием внимательно прочтите инструкцию

Эта информация поможет вам освоить ваш новый прибор и в полной мере использовать все его возможности .А также подскажет вам последовательность действий для правильного начала использования и поможет избежать поломок.

Компания TFA не несет ответственность за поломку прибора из-за его неверного использования. В том числе, компания не несет ответственности за некорректное считывание данных и связанные с этим происшествий.

Пожалуйста, храните эту инструкцию все время использования прибора.

Пожалуйста, обратите особое внимание на советы по безопасности использования прибора!

· Метеостанция (базовое устройство)

КРАТКИЙ ОБЗОР ОСНОВНЫХ ФУНКЦИЙ ПРИБОРА:

· Функция коррекции времени с помощью DCF-77 сигнала (работает на ограниченной территории РФ)

· Возможность отключения приема DCF сигнала коррекции времени

· Отображение времени в формате 24 часа

· Функция сигнала будильника (с режимом «дремания»)

· Часовые пояса (зоны) +12 часов

· Отображение температурных значений в градусах Цельсия (°C)

· Внешняя и внутренняя температура с записью МАКС/МИН значений

· Сброс МАКС/МИН значений вручную

· Прогноз погоды (3 символа) и тенденция изменения погоды

· Интервал приема сигнала от внешнего датчика 4 сек

· Возможность закрепления на стену или установки на горизонтальную поверхность

Для БЕЗОПАСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ:

· • Продукт предназначен исключительно для области применения, описанной выше. Продукт должен быть использован только как описано в данной инструкции.

· Данный продукт предназначен только для домашнего использования и не может быть использован в медицинских целях или других профессиональных целях.

· Берегите устройство и батарейки от детей.

· Батарейки запрещено разьирать, перезаряжать или кидать в огонь

· Батареи содержат вредные кислоты. Разряженные батареи должны быть как можно скорее изменены, чтобы предотвратить ущерб, вызванный негерметичностью батарей. Никогда не используйте сочетание старых и новых батареек или батареек разных типов. Носите химически стойкие защитные перчатки и очки при обращении с протекшими батарейками.

Читайте также:  Клапан вн4н 1п термобрест ду 100 с датчиками со сн

! Важная информация для безопасности устройства!

· Не подвергайте устройство воздействию высоких температур, вибрации или ударам.

· Внешний датчик защищен от попадания воды, но не имеет защиты от погружения в воду! Для установки датчика выберите сухое и затененное место

Основное устройство

Внешний датчик

· Переносной датчик для определения внешней температуры, сигнал на частоте 868 MГц

· Возможность крепления на стену и установки на горизонтальной поверхности

Установка и замена батареек во внешнем датчике

Во внешнем датчике используются 2 батарейки тип AA (LR6), 1.5В Для установки или замены батареек проделайте следующие шаги::

1. Снимите крышку отсека батареек на задней стороне датчика.

2. Вставьте батарейки, соблюдая полярность (см. маркировку).

3. Установите крышку отсека батареек обратно на датчик.

УСТАНОВКА И ЗАМЕНА БАТАРЕЕК В ОСНОВНОМ УСТРОЙСТВЕ

В основном устройстве используются 3 батарейки тип AAA (LR3), 1.5В. Для установки или замены батареек проделайте следующие шаги:

1. Сдвиньте вверх крышку отсека батареек.

2. Вставьте батарейки, соблюдая полярность (см. маркировку).

3. Установите крышку отсека батареек обратно.

Значение МИН/МАКС внутренней температуры

· Следует заменить батарейки в основном устройстве, как только специальный символ возникнет рядом с о значением внутренней температуры.

· Следует заменить батарейки во внешнем датчике, как только специальный символ возникнет рядом с о значением внешней температуры.

При замене батареек должен быть восстановлен контакт между основным устройством и внешним датчиком, поэтому следует заменять батарейки одновременно в обоих устройствах.

Важно: Эта метеостанция принимает сигнал ТОЛЬКО ОТ 1-го внешнего датчика.

1. Сначала установите батарейки во внешний датчик (см. соответствующий раздел)

2. В течение 30 сек батарейки должны быть также установлены и в основное устройство. После установки батареек все сегменты LCD экрана загорятся. Затем появится значение времени «0:00» и отобразится погодная иконка. Если этого не произошло в течение 60 сек, выньте батарейки из обоих устройств и подождите не меньше 30 сек перед тем, как повторить все шаги этого пункта инструкции заново.

3. После установки батареек основное устройство начинает принимать данные от внешнего датчика – на дисплее должна отразиться значение внешней температуры. Если этого не произошло в течение 3 мин, выньте батарейки из обоих устройств и повторите шаги пункта 1.

4. Для обеспечения устойчивого приема сигнала от внешнего датчика на частоте 868МГц расстояние между основным устройством и датчиком не должно превышать 100м открытого пространства.

5. После приема внешней температуры от датчика, основное устройство начинает прием DCFсигнала корректировки времени. Это может занять 3-5 мин.

DCF – сигнал корректировки времени

Временной базой для радио контролируемого времени являются цезевые атомные часы управляемые Physikalish Technische Bundesansalt Braunschweig. Степень их отклонения от точного времени составляет менее секунды за миллион лет. Время кодируется и передается из Mainflingen по сигналу с чистотой DCF-77 (77.5 МГц) и имеет радиус передачи примерно в 1.500 км. Ваши радио контролируемые часы получают сигнал и преобразуют его, показывая точное летнее и зимнее время. Качество приема сильно зависит от географического положения. В нормальной ситуации проблем с приемом быть не должно в радиусе 1500 км от Франкфурта.

Прием DCF сигнала происходит ежедневно в 02:00 и 03:00. Если в 3:00 сигнал не был получен, устройство продолжает пытаться получить сигнал каждый следующий час до 6:00 (или до момента получения сигнала). Если и в 6:00 сигнал не был принят, следующая попытка произойдет в 2:00 следующего дня.

Пожалуйста, примите во внимание следующее:

· Рекомендуется держать прибор в 1.5-2 метрах от таких источников помех как телевизор и компьютер

· В железобетонных комнатах (подвалы, надстройки) сигнал обычно ослабевает. В исключительных случаях, пожалуйста, поместите прибор ближе к окну и/или поместите его передней или задней стороной к франкфуртскому передатчику.

· В ночное время атмосферные возмущения проявляются не так сильно и в большинстве случаев прием возможен. Достаточно обеспечить прием сигнала один раз в день, чтобы погрешность в определении времени составляла менее 1 секунды.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КНОПКИ:

На основном устройстве расположено 4 функциональные кнопки.

· Нажмите кнопку для инициации режима установки: Часового пояса, вкл/откл приема DCF-сигнала и ручной настройки значения времени.

· Задать значения при различных настройках

· Нажать и удерживать для активации сигнала будильника

· Нажать для вкл/выкл будильника

Кнопка MIN/MAX RESET

· Нажмите и удерживайте для сброса МИН/МАКС температурных значений

· Режим «дремания» для будильника

· Ручная настройка и установка сигнализационных значений

Сигнал приема значений от датчика *

Низкий заряд батареи (датчик)

Тенденция изменения погоды

Значение МИН/МАКС внешней температуры

* Эта иконка появляется только при уверенном приеме сигнала от внешнего датчика основным устройством. При низком уровне сигнала этот значок НЕ отображается.

Следующие настройки могут быть сделаны вручную :

· ВКЛ/ВЫКЛ приема DCF-сигнала

· Установка времени вручную

Нажмите кнопку SET и выберите желаемый режим для установки значений:

выбор часового пояса:

По умолчанию значение часового пояса задано 0. Для изменения:

1. Текущее значение мигает.

2. Используя кнопку + Задайте необходимое значение. Диапазон значений: 0, -1, -2

-12, 12, 11, 10… 2, 1, 0, последовательно, с часовым интервалом.

3. Нажмите SET для подтверждения выбранного значения и перехода к режиму ВКЛ/ВЫКЛ DFC-сигнала.

Если в вашем районе прием DCF-сигнала невозможен, следует его отключить и задать время вручную. Часы при этом будут работать как обычные кварцевые часы

2. Используя кнопку + измените значение на «OFF».

3. Нажмите SET для подтверждения выбранного значения и перехода к режиму ручной настройки времени.

Если прием DCF-сигнала отключен вручную, то устройство не будет пытаться принять этот сигнал до активации этой функции заново (также вручную).

Если по каким-то причинам прием DCF-сигнала невозможен, часы будут работать как обычные кварцевые часы.

Для установки значения времени:

2. Используя кнопку + задайте необходимое значение часов и нажмите SET для ьперехода к установке значений минут.

3. Цифры минут мигают. Задайте необходимое значение используя кнопку +.

4. Нажмите SET для подтверждения выбранного значения и выхода из режима ручных настроек.

Если вы не отключили DCF-сигнал и задали значение времени вручную, устройство будет пытаться получить DCF-сигнал и, когда это произойдет, скорректирует значение времени, согласно полученным данным.

Настройка сигнала Будильника

Установка времени будильника:

1. Нажмите и удерживайте кнопку ALARM около 3 секпока не замигает время сигнала будильника.

2. Цифры часов мигает – задайте нужное значение кнопкой + .

3. Нажмите кнопку ALARM еще раз для установки значения минут. Цифры минут мигают – используйте кнопку + для выбора нужного значения.

4. Нажмите ALARM для завершения установки времени будильника.

5. Для активации/отключения функции будильника нажмите кнопку ALARM один раз. Специальный символ на дисплее показывает, что функция будильника активирована.

Важно: Длительность сигнала будильника 85 сек

Для активации режима «дремания» и выключения будильника:

1. Когда будильник звонит, нажмите кнопку MIN/MAX RESET для активации режима «дремания».Сигнал выключится и зазвонит снова через 10 мин..

2. Чтобы полностью отключить будильник нажмите любую кнопку, кроме MIN/MAX RESET.

Прогноз погоды и тенденции изменения погоды

3 иконки могут отображаться в любой из следующих комбинациях :

Для каждого внезапного или существенного изменения давления воздуха, погодные иконки будут обновляться соответствующим образом, отображая изменения погоды. Если значки не меняются, значит или давление воздуха не изменилось или было слишком медленным для регистрации метеостанцией. Однако, если погода улучшается (при текущей икоке «Солнечно») или ухудшается (при текущей иконке «Дождь») смены значка не будет, поскольку иконки уже в своих «крайностях».

Значки отображают прогноз погоды с точки зрения становится лучше или хуже, и не обязательно соответствуют настоящему состоянию «солнечно» или «дождливо». Например, если текущая погода облачная и отображается значок дождей, это не значит, что продукт неисправен. Это просто означает, что давление воздуха упало и погода должна ухудшиться, но не обязательно до дождя.

После настройки, прогнозами погоды следует пренебрегать ближайшие 12-24 часа. Это даст метеостанции достаточное время для сбора данных о давлении воздуха на постоянной высоте и, следовательно, обеспечит более точный прогноз. Уровень точности прогноза погоды около 75%, т. к. данный прибор был разработан для бытового (домашнего) применения в различных географических областях. В районах, которые испытывают резкие изменения погоды (например от солнечно до дождя), прогноз метеостанции будет более точным по сравнению с использованием в местах, где погода неизменна большую часть времени (например, солнечно).

Если метеостанция перемещается в другое место значительно выше или ниже его текущего положения (например с первого этажа на верхние этажи дома), извлеките батареи и вставьте их через 30 секунд. Таким образом, метеостанция настроится на возможное изменение в атмосферном давлении, связанные с небольшим изменением высоты ее положения. Игнорируйте прогнозы погоды на ближайшие 12 — 24 часа после перемещения прибора.

ИНДИКАТОР ТЕНДЕНЦИИ ПОГОДЫ
Индикаторы тенденции погоды (расположены слева и справа от иконки погоды). работают вместе с иконками прогноза погоды Когда индикатор указывает вверх, это означает, что давление растет, и погода улучшится, но когда индикатор указывает вниз — давление падает, и погода, как ожидается, станет хуже.

Учитывая это, вы увидите текущее и ожидаемое изменение погоды. Например, если индикатор указывает вниз вместе с иконкой «переменная облачность», а последнее заметное изменение в Погоде было при значке «солнечно», то, ожидаемо, следующее изменение в Погоде будет облачной с дождем (так как индикатор указывает вниз).

Как только индикатор тенденции погоды зарегистрировал изменения в атмосферном давлении, он будет постоянно отображен на дисплее.

ЗНАчения МАКС/МИН внутренней температуры

Источник

➤Adblock
detector