Kendi NRF24L01+pa+lna Modülünüzü Nasıl Oluşturursunuz: 5 Adım

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:19

Nrf24L01 tabanlı modül, kablosuz iletişim projelerinde uygulanması kolay olduğu için çok popüler olmuştur. Modül, PCB baskılı versiyonu veya monopole Anten ile 1$'ın altında bulunabilir. Bu ucuz modüllerin sorunu, birçok soruna sahip olmaları ve kolayca kusurlu olmalarıdır. Esas olarak IC orijinal olarak Nordicsemi tarafından üretilmediği için, aynı zamanda PCB'lerin düşük baskı kalitesi nedeniyle.

Bu makale boyunca size kendi nrf24L01 tabanlı modülünüzü nasıl oluşturacağınızı ve menzili ve çıkış gücünü genişletmek için PA (Güç amplifikatörü), LNA (Düşük gürültülü amplifikatör) nasıl ekleyeceğinizi göstereceğim.

Adım 1: Tipik Uygulama Devresi

İşte nrf24L01 tabanlı bir modül için tipik devre; bu, bu çipe dayalı ticari modüllerde yaygın olarak kullanılır. Devre, VDD ile toprak arasına bağlı bazı ayırma kapasitörleri içerir. 16 MHZ kristal osilatör kullanılır ve veri sayfasında bulunan özellikleri karşılamalıdır. ANT1 ve ANT2 antene RF çıkışı sağlar, veri sayfasına göre maksimum 0dbm çıkış gücü için 15ohm+j88ohm yük önerilir, eşleşen bir ağ takılarak 50ohm yük empedansı elde edilebilir, ANT1 ve ANT2'nin VDD_PA'ya DC yolu vardır (bunun hakkında daha sonra). Son olarak bir SMA konektörü devreyi bir dipol antene bağlar.

Adım 2: Gücü ve Menzili Artırmak için Ön Uç Modülü Ekleme

Yukarıda tartışılan devrenin 4 çıkış gücü seviyesi vardır: 0dBm, -6dBm, -12dBm, -18dBm. Güç seviyesi kontrolleri doğrudan menzildir, elbette antenle (empedans, Güç oranı, tip…) ve yayılma ortamıyla ilgili başka özellikler de vardır, ancak biz modülün kendisine odaklanalım.

Çıkış gücünü artırmak için bir ön uç modülü kullanılabilir. Skyworks Solutions'dan bu RFX2401C'yi mükemmel buldum; 50ohm giriş ve çıkış portları, 25db küçük sinyal kazancı ve 22dBm doymuş çıkış gücü ile 2.4GHZ ZigBee/ISM ön uç modülüdür (Bu özelliklerin tümü İletim modu ile ilgilidir). Skyworks ayrıca IC'leri ile kolayca prototip oluşturmaya yardımcı olan bir değerlendirme panosu da sunar.

Bu modül nispeten basit bir kontrol mantığına sahiptir (Mantık tablosuna bakın). Alımı etkinleştirmek için (RX modu), TXEN DÜŞÜK ve RXEN YÜKSEK çekilmelidir ve iletimi (TX modu) etkinleştirmek için TXEN YÜKSEK çekilmelidir, RXEN'in durumu önemli değildir. Nrf24L01 veri sayfasına göre, alıcı-vericinin RX moduna girmesi gerektiğinde CE pini YÜKSEK çekilmelidir. Bir osiloskop kullanarak VDD_PA pininin durumunu ölçtüm, Alıcı-Verici TX modundayken YÜKSEK ve RX modunda DÜŞÜK olduğu ortaya çıktı. Bu şekilde TXEN, VDD_PA'ya ve RXEN'den CE'ye bağlanmalıdır.

Adım 3: Malzeme Listesi

Bu tablo, bu devreyi oluşturmak için ihtiyacınız olan bileşenlerin listesini içerir, bunları şu adresten sipariş ettim:

Adım 4: Şemalar

Bu, ön uç modülüne bağlı RF çıkışı ile alıcı-vericimizin tipik devresidir; bu, VDD_PA ve CE pinlerinden komutlar alır, eklendiğinde bazı ayırma kapasitörleri. Çıkış, sonunda bir SMA konektörü bulunan ayrı bir LC filtresine bağlanır.

Adım 5: Sonuç ve İyileştirmeler

gerber dosyalarını çıkardıktan sonra 10 pcb sipariş ettim ve bir şablon ve reflow istasyonu kullanarak lehimleme yaptım.

Böyle bir RF devresinin yapılmasının, özellikle pcb yönlendirmesi yapılırken, olası herhangi bir elektromanyetik girişimin dikkate alınmasını gerektirdiği ortaya çıktı. Modül ve çevresi arasındaki kapasitif ve manyetik kuplajın azaltılmasına yardımcı olan, havalandırmasız bir kalkan ve bunu toprağa bağlamanız şiddetle tavsiye edilir.