Радиомодем что это такое
Радиомодем за 7 долларов
Доброе время суток!
Расскажу я как можно собрать себе радиомодем мощностью 100мВт на 433МГц, по стоимости выходящий примерно на 6-7 долларов. Мощный радиомодем за 200 рублей — заманчиво? Тогда начнём.
Требуются скиллы пайки немного выше среднего и опыт заказа в интернет-магазинах.
Конструкция
Также, кроме собственно компонентов модема, для его повторения понадобятся: ISP программатор и FTDI адаптер(Девайс по ссылке не покупал, но выглядит он интересно — якобы в нём есть ISP). Можно обойтись и исключительно ISP программатором.
Внимательный читатель тут же заметит, мол «какой модем за 7 баксов, если только 328-ая мега стоит 200 рублей?» А также заметит, что все ссылки в спецификации ведут на интернет-магазины. К сожалению, если покупать компоненты в России, модем выйдет золотой (как, впрочем, и всё, что производится в России). Поэтому, чтобы достичь минимальной стоимости — приходится заказывать радиодетали в Китае. Отрицательный момент — придётся ждать прихода посылок. Однако, Si4432 так и так заказывать в Азии, так что ждать всё равно придётся. Зачастую партия из 10 штук, тех же ATMega328, получается по цене такая же, как партия из 5 штук. Надо мониторить цены и искать подходящий вариант.
Так всё-таки, откуда 7 долларов? Считаем:
Si4432 — 4$
ATMega8 — 0.8$ (только партия 10 шт.)
AMS1117 — 1$ (на самом деле — это 10 стабилизаторов (0,1$) в партии 20 шт)
Рассыпушка — светодиоды 2х5 руб, резисторы-конденсаторы — 10х0,3+4х4 руб (конечно, если покупать не в чипидипе)
Если мы категорически не желаем покупать радиодетали партиями — ну, тогда модем подорожает на доллар засчёт цены меги.
Плата — бесплатно или 10 руб, раствор для травления, паяльник, припой и прочее — в рассчёт не принимаю, ибо это не одноразовые вещи, и у кого-то они наверняка уже есть.
Схема и плата
Принципиальная схема устройства представлена на рисунке ниже:
Печатная плата была разведена в Sprint Layout в 2 вариантах: под антенну-спиральку, и под установку ВЧ разъёма типа SMA. Оба варианта оптимизированы под ЛУТ. Если вам не нравится заливка сеточкой (лучше для ЛУТ) — можно включить в редакторе сплошную.
Сборка платы
Сборка проходит в 2 этапа:
На первом — устанавливаются мелкие детали, стабилизатор, процессор.
После чего необходимо прошить процессор при помощи ISP программатора бутлоадером Arduino. Это делается для упрощения себе жизни — после заливки бутлоадера нет необходимости тыкать ISP в плату, чтобы залить новую прошивку. Заливается тестовая прошивка, чтобы не попалить радиомодуль.
На втором этапе на плату устанавливается радиомодуль, после чего заливается «боевая» прошивка.
Собственно, на изображении 1 — вытравленная плата, 2 — установлена мелочёвка, 3 — залита тестовая прошивка, 4 — установлен радиомодуль, плата покрыта лаком, 5 — установлен экран от помех, из жести.
Прошивка
Ну, и в последнюю очередь, записывается рабочая прошивка. Также из Arduino.
Настройка
Настройка модема происходит при включении модема с замкнутым на +5V выводом «SET».
При этом в порт на скорости 9600 бод выдаётся настроечное меню, в котором можно поменять рабочую частоту, скорость последовательного порта и радиомодуля, и т.н. радиометку (RF Header), по которой модемы «сцепляются» друг с другом.
Обязательно нужно настроить радиометку, чтобы отделить свои модемы от остальных устройств. Крайне не рекомендуется метка OLRS (это метка по умолчанию для всех устройств Open LRS, к которым относится и модем).
Бег по граблям
Запись тестовой и «боевой» прошивки из Ардуино ведётся с использованием стандартного USB-UART преобразователя на FTDI. Разъём на модеме не совместим со стандартным «ардуиновским», подключать RX-TX, TX-RX, DTR-Reset, +5, GND. При отсутствии в хозяйстве FTDI (как так. ) — прошивку можно залить и при помощи ISP.
Есть в прошивке неустранённая недоработка. По-идее, скорость последовательного порта ограничена 115К. Однако, из-за записи в EEPROM uint — по факту скорость может быть не более 65535 бод. В связи с чем поставлена затычка — при превышении 65534 — записывается 57600. Если есть желание — можно отключить конфигурирование с компьютера, и задать скорость в прошивке. Однако, большого смысла это делать — нет, ибо максимальная скорость в аэро канале — 57600.
Также есть ограничение на длину пакета, принятого по последовательному порту. Это 37 байт. Это ограничение было введено авторами оригинального проекта, и, видимо, обусловлено глубиной буфера радиомодуля (64 байта). Тут я ничего не менял.
Хочу повторить!
Исходники, чертежи печатной платы, схема — находятся в каталоге по ссылке.
Вариант для плохишей (с)
Если 100 мВт вам недостаточно — есть вариант переделать этот модем на модуль RFM23BP. Его выходная мощность составляет 1 ватт.
Надо понимать, что использование такой штуки — незаконно в этой стране.
UPD.
По мотивам комментария. Проверил волновое сопротивления дорожки к SMA разъёму. В принципе, всё было неплохо (60 ом), однако, для пущего согласования немного изменил ширину дорожки. Заменил файл платы.
Радиомодемы Интеграл
Зачем нужен радиомодем? Чем радиомодем отличается от радиостанции? Как устроен и работает радиомодем? Можно ли использовать радиомодем для связи двух компьютеров и подключения интернет? Есть ли у Вас сертификат ГКРЧ? Как работает маршрутизация пакетов? Как работает сетевой контроллер? Имеется ли возможность доработки модемов для решения конкретных задач? При использовании радиомодемов на подвижном объекте происходят периодические пропадания пакетов, с чем это может быть связано? Мы установили радиомодемы на свои объекты, часть из наиболее удалённых объектов не работает, хотя расстояние до объектов не большоё? Какой блок питания необходим для Вашего радиомодема. Возможна ли поставка блока питания и антенно-фидерных устройств в комплекте с радиомодемом? Какова максимальная дальность работы ваших радиомодемов? Какое оборудование необходимо для подключения интернета через радиоканал, можно ли использовать ваш радиомодем для подключения интернета? Вы можете задать свой вопрос на следующей странице. РадиомодемыРАДИОМОДЕМЫ Радиомодемы применяются для сбора данных с удаленных датчиков, для создания беспроводных каналов связи между компьютерным оборудованием, для телеметрии, для передачи данных на табло и информационные панели, в промышленности для дистанционного управления механизмами. Краткое описание радиомодемов WIZ2-434-RS, WIZ2-434-RSB WIZ-434-SML-IA/5V, WIZ-434-SML-IA/12V WIZ-7020A-4 Модем предназначен для последовательной передачи данных по протоколу RS-232 с проверкой принятого пакета данных. Антенна выполнена в виде печатных проводников на самой плате. Управление приемопередатчиком серии XTR-7020 и контроль синхронизации возложен на микроконтроллер, что облегчает подключение и использование модема. Следует отметить, что следует применять адаптер для конвертации уровней напряжения с RS-232 в ТТЛ и обратно (W232-ADAPTER) WIZ-869-TRS Модем предназначен для последовательной передачи данных по протоколу RS-232. Антенна выполнена в виде печатных проводников на самой плате. Управление приемопередатчиком серии XTR-869-TRS и контроль синхронизации возложен на микроконтроллер, что облегчает подключение и использование модема. Следует отметить, что следует применять адаптер для конвертации уровней напряжения с RS-232 в ТТЛ и обратно (W232-ADAPTER) Технические описания на модемы в формате PDF: Разделы сайтаАКИМОВ Владимир Николаевич, кандидат технических наук, НИРИТ, главный инженер В данной статье рассматривается класс узкополосных радиомодемов, используемых при построении радиосетей передачи данных. Предложена классификация выпускаемых в настоящее время отечественных и зарубежных радиомодемов. Проведен сравнительный анализ основных характеристик радиомодемов. Кроме того, приведены нормативные документы и требования к основным техническим характеристикам РЭС. Материалы статьи позволят разработчикам и потенциальным пользователям оптимальным образом проектировать системы радиосвязи для решения задач охраны и мониторинга объектов. Радиомодемы – это отдельный класс устройств, предназначенных для передачи данных по радиоканалу и выполняющих функцию выделенной цифровой линии высокого качества. Они работают на скоростях от 1,2 до19,2 кбит/с и на расстоянии до 50 км. Некоторые модели поддерживают режимы работы «точка – точка», «точка – много точек» и режим ретрансляции, что позволяет реализовывать любую конфигурацию сети. В данной статье рассматривается класс узкополосных радиомодемов, которые используются при построении сетей сбора данных, не требующих обмена большими объемами информации, но критичных к оперативности и достоверности ее доставки. Радиомодемы служат для создания надежной транспортной среды при организации автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП), автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии (АСКУЭ), систем определения местоположения подвижных объектов, систем охраны и т.д. Узкополосные сети передачи данных широко применяются в интересах:Системы радиотелеметрииРадиотелеметрия охватывает вопросы измерения физических величин, характеризующих состояние объектов или процессов, передачи результатов этих измерений, регистрации и обработки полученных данных. К радиосетям передачи данных (РСПД) радиотелеметрических систем предъявляются специальные требования: Системы радио-сигнализацииСистемы радиосигнализации предназначены для охраны и мониторинга удаленных объектов с передачей информации по радиоканалу. Среди требований, предъявляемых к оборудованию систем радиосигнализации, − способность безотказно выполнять свои функции в условиях помех и работать от автономных источников питания. В общем случае системы сигнализации, мониторинга и охраны, как и системы радиотелеметрии, представляют собой системы сбора и обработки информации. Классификация узкополосных радиомодемовЧеткой общепринятой классификации радиомодемов не существует, однако в качестве классификационных критериев можно использовать следующие характеристики оборудования: Основные характеристики радиомодемовНазначение (область применения)Как правило, большинство радиомодемов не являются универсальными. По назначению можно выделить три группы этих устройств: К оборудованию каждой группы предъявляются разные требования. Так, для первой группы ключевым параметрами являются скорость передачи данных, тип и количество интерфейсов сопряжения, поддерживаемые протоколы и приложения. Устройства второй группы, помимо названных выше требований, должны поддерживать работу с множеством абонентов, сопряжение с высокоточным измерительным оборудованием, передачу результатов измерений с высокой достоверностью, режим контроля и коррекции ошибок. Нормативные документы, определяющие требования к оборудованию радиосетей передачи данных (РСПД)ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения. ГОСТ 12252-86. Радиостанции с угловой модуляцией сухопутной подвижной службы. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. ГОСТ Р 50657-94. Совместимость радиоэлектронных средств электромагнитная. ГОСТ Р 50736-95. Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной радиосвязи. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений. Рекомендации МЭС-Р по подвижной сухопутной радиосвязи. Рекомендация МЭС-Р АХ.25 (регламентирует алгоритмы функционирования пакетных радиосетей). ГКРЧ решения по выделению полос частот для сетей РСПД. (Решение ГКРЧ № 06-18-04-001 от 11.12.2006 г. в диапазоне 450 МГц) Для радиомодемов двух первых групп очень важен такой параметр, как время переключения прием/передача, не всегда указываемое производителями в характеристиках оборудования. К радиомодемам третьей группы столь жестких требований не предъявляется, но они должны обладать высокой помехоустойчивостью и поддерживать длительную работу от автономных источников питания. Диапазон рабочих частотРадиочастоты, используемые оборудованием узкополосных РСПД, лежат в полосах 130 – 174 и 380 – 486 МГц. Решениями ГКРЧ России для работы ряда моделей VHF- и UHF-радиомодемов выделены частоты 148 – 174, 403 − 410, 417 − 422, 433 – 447 МГц. В диапазоне 450 МГц в соответствии с решением ГКРЧ № 06-18-04-001 от 11.12.2006 г. для разработки, производства и модернизации РЭС фиксированной и подвижной радиосвязи гражданского назначения, при выполнении ими условия соответствия технических характеристик РЭС, приведенных в приложении к решению ГКРЧ (табл. 1), оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного типа РЭС – не требуется. На маломощные РЭС (до 10 мВт) не требуется разрешения на использование частот в полосах частот 433,075 − 434,750 и 446,0 − 446,1 МГц при условии обязательной регистрации указанных РЭС установленным в Российской Федерации порядком. Таблица 1. Основные технические характеристики РЭС фиксированной и сухопутной подвижной радиосвязи гражданского назначенияИспользование выделенных настоящим решением ГКРЧ полос радиочастот для применения РЭС фиксированной и подвижной радиосвязи гражданского назначения должно осуществляться без оформления отдельных решений ГКРЧ для каждого конкретного пользователя РЭС при выполнении следующих условий: Выходная мощность передатчикаИменно этот параметр наряду с чувствительностью приемника и характеристиками применяемого антенно-фидерного оборудования определяет дальность связи в конкретных условиях. Очевидно, что в силу разнообразия сетевых конфигураций и разной удаленности объектов обслуживаемых систем требования к дальности связи, обеспечиваемой радиомодемами, различны. Поэтому трансивер радиомодема должен иметь возможность регулировки (программирования) мощности передатчика. Тип модуляцииПроизводители радиомодемов выбирают тип модуляции, руководствуясь критериями скорости передачи данных и помехоустойчивости. Чаще всего используются разновидности частотной модуляции FSK, FFSK, GFSK и гауссовская модуляция GMSK. Число рабочих каналовВ зависимости от наличия синтезатора частот, его возможностей и ширины частотного диапазона радиомодем может иметь от 1 («Риф Файндер-801» производства компании «Альтоника») до 1600 (EDL и Pacific Crest) рабочих каналов. Ширина рабочих каналовШирина канала определяется шагом сетки частот и, как правило, равна 12,5 или 25 кГц. Реже встречаются значения 6,25 и 7,5 кГц. Понятно, что чем уже полоса частотного канала, тем ниже скорость передачи данных. Так, «Satelline» серии 3АS при ширине частотного канала 25 кГц обеспечивает скорость обмена данными 19 200 бит/с, а при 12,5 кГц – 9600 бит/с. Режим работыРадиомодемы могут поддерживать следующие режимы работы: пакетный, прозрачный, асинхронный, ретрансляции или эхо-репитер. Обычно применяются пакетный или прозрачный режимы работы, все четыре режима вместе реализуются не во всех устройствах. Скорость передачи данныхУ современных радиомодемов различают две скоростные характеристики: скорость передачи данных по радиоканалу и скорость обмена данными по внешнему интерфейсу. Первая составляет от 1200 до 19 200 бит/с, вторая − обычно задается программно в диапазоне 300 − 38 400 бит/с. Интерфейс сопряженияВстроенный порт большинства радиомодемов поддерживает интерфейс RS-232. Однако многие устройства могут работать с двумя интерфейсами, например «Невод-5» (RS-232, RS-485), и даже с тремя, например «Satelline» серии 3АS. Некоторые радиомодемы имеют встроенный интерфейс 10/100BASE-TX/FX, что позволяет без дополнительных внешних устройств строить сети Ethernet/Internet и подключать в такую радиосеть банкоматы, WEB-камеры и любые другие устройства, работающие только по протоколам TCP/IP. Интерфейс 10/100BASE легко добавляется, установкой платы расширения в корпус радиомодема (например, «Интеграл 400»). Основные протоколы и приложения, используемые радиомодемамиНаряду с указанием протоколов и приложений некоторые производители включают в техническую документацию список контроллеров, совместимых и применяемых с выпускаемыми ими же радиомодемами. Радиомодем со встроенным контроллером является интеллектуальным устройством. Он выполняет множество функций и имеет свою систему команд, позволяет подключать персональный компьютер. Компьютер в этом случае может выполнять ряд сервисных функций, записывать в память принятую информацию, подготавливать к передаче данные, вести базы данных, журналы учета и т.д. Для совместной работы радиомодема и компьютера последний необходимо перевести в режим терминала с помощью любой из доступных терминальных программ. Такие программы существуют для любых типов компьютеров. Наиболее известными терминальными программами для IBM PC-совместимых компьютеров являются TELIX, PROCOMM, МТЕ, QMODEM и т.д. Использовать можно любую из них. Существуют и специализированные терминальные программы для пакетной связи, например, PC-Pacratt − для Windows, Мас-RATT − для компьютеров Macintosh, COM-Pacratt − для компьютеров Commodore и ряд других. Продаваемые радиомодемы, как правило, комплектуются диском с терминальной программой. Сдерживающим фактором применения для радиомодемов всего спектра программного обеспечения, разработанного для обычных модемов, является система команд управления радиомодема, отличная от набора АТ-команд. Климатическое исполнение и температурный диапазонЕсли радиомодемы устанавливаются в отапливаемом помещении или термостабилизирующих контейнерах, а антенно-фидерное оборудование размещается на улице, внешнее исполнение и рабочая температура устройств не имеют большого значения. В противном случае важно, чтобы радиооборудование поддерживало работу в широком температурном диапазоне, как правило, от −40 до +55° С. Особенности оценки характеристик радиомодемовОбычно проектировщиков и потенциальных пользователей технологических радиосетей передачи данных интересуют следующие параметры радиомодемов: При оценке параметров оборудования следует обратить внимание на несколько важных моментов. Выше уже говорилось о необходимости комплексного подхода к выбору выходной мощности передатчика и антенно-фидерного оборудования. Применение направленных антенн позволяет не только уменьшить мощность передатчика, но и решить вопрос электромагнитной совместимости благодаря устранению влияния помех вне зоны, определяемой диаграммой направленности антенн. Время переключения с приема на передачу иногда отождествляется с «временем атаки» передатчика. Этот, малозначительный на первый взгляд, параметр при частотном переходе радиомодема из режима «прием» в режим «передача» (что и происходит в пакетном режиме) может существенно снизить среднюю скорость обмена данными. Так, если пакет передается за 50 мс и столько же времени тратится на переключение режимов, то при заявленной скорости 2400 бит/с средняя скорость обмена будет вдвое ниже. Строго говоря, «время переключения прием/передача» шире «времени атаки», поскольку в параметре учитывается время, требуемое на перестройку синтезатора частот (в многоканальных радиомодемах). Дело в том, что у радиомодемов, работающих в полудуплексном режиме или на нескольких каналах (иногда базовый модем может работать с каждым абонентом на отдельной частоте), из-за перестройки синтезатора время переключения может быть выше, чем при работе в симплексном режиме. Диапазон рабочих температур радиомодемов очень важен для большинства российских пользователей. Некоторые отечественные производители используют для своих радиомодемов импортные комплектующие, соответствующие европейским стандартам, и заявляют при этом нижнюю границу рабочих температур от 40° С. Однако по европейским стандартам для радиоэлектронных компонентов нижнее значение рабочей температуры равно 33° С. Обзор серийно выпускаемых узкополосных радиомодемовОсновные характеристики радиомодемов отечественного производства приведены в табл. 2. Таблица 2. Характеристики радиомодемов отечественного производстваНаименование радиомодема (производитель)
|