ساخت بی سیم واکی تاکی دور برد با آردوینو
محتویات
آموزش پروژه ساخت بی سیم واکی تاکی آردوینو دور برد را آماده کردیم که میتوانید با آن یک بیسیم walkie talkie مبتنی بر Arduino بسازید .
ساخت بی سیم واکی تاکی با آردوینو دور برد
هر چند که ما در حال حاضر در عصر استفاده از فناوری های ارتباطی 5G هستیم. اما با این حال فناوری های قدیمی مثل واکی تاکی و سیستم های ارتباطی رادیویی همچنان مورد استفاده هستند. از دلایل استفاده این سیستم های قدیمی ، ارزان بودن و کاربرد بالا برای استفاده در مسافت های کوتاه است. به طور مثال اگر شما یک شرکت ساخت و ساز ساختمانی داشته باشید . سیستم ارتباطی واکی تاکی یک راهکار کم هزینه و پر استفاده برای ارتباط بین شما و کارگران و همچنین ارتباط بین کارگران است. حتما شما هم از بی سیم های Walkie Talkie در کودکیتان استفاده کردید میدانید که فقط با فشار دادن یک دکمه که به آن میگوییم PTT میتوانید صدا را به گوش یکدیگر برسانید. بیسیم ساخته شده در این پروژه میتواند همزمان با 6 نفر ارتباط برقرار کند.
ما در این پروژه ، ساخت یک بی سیم واکی تاکی را به طور مرحله به مرحله به شما آموزش میدهیم.
این پروژه شامل :
- ساخت برد برای میکروکنترلر Atmega328p
- کار با ماژول رادیویی nRF24L01
- ساخت ماژول میکروفن برای Arduino
- استفاده از آمپلی فایر pam8403 در پروژه آردوینو
- ساخت کلید PTT بدون نویز
- استفاده از باطری لیتیوم یون در پروژه
- و در نهایت ساخت واکی تاکی
مدار ساخت بی سیم واکی تاکی
طرح مدار پروژه واکی تاکی آردوینو در تصویر زیر نشان داده شده است. در این تصویر تمام اتصالات از جمله آمپلی فایر (تقویت کننده صدا) ، دکمه PTT ، مدار میکروفون و … نشان داده شده است.
نکته مهم : توجه داشته باشید دامنه ولتاژ ورودی (ولتاژ چیست؟) به ماژول رادیویی بین 1.9 تا 3.6 ولت است. به همین دلیل باید از یک خازن 100 نانومتر در مسیر VCC و GND استفاده کنیم. اما سایر پین های ماژول NRF24L01 میتوانند جریان 5 ولت را تحمل کنند.
قطعات مورد نیاز برای ساخت بیسیم با آردوینو
- دو عدد ماژول NRF24L01 +PA+LNA با آنتن خارجی 2DB
- برد آردوینو
- دو عدد تقویت کننده صدا PAM8403
- دو عدد میکروفن
- دو عدد ماژول تقویت کننده DC
- دو عدد ماژول رگولاتور AMS1117 ولتاژ 3.5
- دو عدد لامپ ال ای دی
- دو عدد مقاومت 470 اهم
- دو عدد مقاومت 1 کیلو اهم
- دو عدد اسپیکر 4 اینچ
- دو عدد دکمه
- دو عدد PF 104
- دو عدد خازن 100 نانو فاراد
- دو عدد باتری li-ion
استفاده از ماژول رادیویی RF nRF24L01 برای ساخت واکی تاکی
ما در این پروژه از ماژول NRF24L01 RF استفاده کردیم. این ماژول دارای مزایای مختلفی است. این ماژول رادیویی دارای فرکانس بسیار بالای 2.4 گیگا هرتز و سرعت داده 250 کیلوبایت بر ثانیه ، 1 مگابایت بر ثانیه و 2 مگابایت بر ثانیه است. همچنین در فاصله ی 1 مگاهرتز دارای 125 کانال مختلف است که امکان وجود شبکه ای از 125 مودم در یک مکان را ممکن میسازد از همه مهمتر ، سیگنال های NRF24L01 با دیگر بیسیم ها ، مانند بی سیم پلیس ، بی سیم راه آهن و … متداخل نیستند و باعث مزاحمت نمیشوند. ماژول رادیویی NRF24L01 میتواند همزمان با 6 ماژول از همین نوع در زمانی که در حالت گیرنده قرار دارد ارتباط بر قرار کند. همچنین این یک ماژول کم مصرف است.
دو نوع ماژول NRF24L01 وجود دارد
- NRF24L01+
- NRF24L01+PA+LNA (دارای آنتن داخلی است)
NRF24L01 + PA + LNA با آنتن خارجی دارای PA است که باعث افزایش قدرت سیگنال قبل از انتقال می شود. LNA مخفف تقویت کننده صدای کم است. واضح است ، سر و صدا را فیلتر کرده و سیگنال ضعیف دریافت شده از آنتن را تقویت می کند.این ماژول آنتن خارجی 2dB دارد که از طریق آن می تواند سیگنال را تا 1000 متر در هوا انتقال دهد ، بنابراین برای پروژه های ارتباطی Walkie-Talkie در فضای باز مناسب است.
مرحله 1 :
ما با ساخت PCB شروع میکنیم شما میتونید بدون استفاده از PCB هم پروژه رو بسازید اما خب استفاده از برد PCB شیک تره دیگه !
ما با آردوینو برنامه رو در Armega328p کامپایل میکنیم. سپس ما کریستال 16 مگاهرتز رو به میکروکنترلر Atmega328p در پین 9 و 10 اضافه میکنیم. تصاویر زیر به شما در درک کار کمک میکنند:
مرحله 2 :
ماژول NRF24L01 رو مطابق شکل زیر در مدار متصل میکنیم. CE به پین دیجیتالی شماره 7 ، CSN به پین شماره 8 ، SCK به پین دیجیتال شماره 11 ، MISO به پین دیجیتال شماره 12 ، IRQ به پین دیجیتال 2 متصل میشود.
در مورد منبع تغذیه شما باید ولتاژ 3.3 رو به صورت پایدار به ماژول برسونید. همچنین باید یک خازن (خازن چیست؟) 100 نانوفاراد را روی VCC و GND ماژول قرار دهید. بنابراین ما از AMS1117 استفاده میکنیم. که یک تنظیم کننده ولتاژ 3.3 است. توجه داشته باشید این ماژول حساس است و نیاز به جریان پایدار دارد. همچنین میتونید از تنظیم کننده ولتاژ LM317 استفاده کنید.
مرحله 3 :
شما میتوانید هم از مدار های آماده استفاده کنید هم میتونید از مداری که در زیر نشان داده شده برای ساخت یک میکروفن ساده استفاده کنید. این مدار از یک ترانزیستور NNN-2n3904 NPN استفده میکند .
مرحله 4 :
ما از آمپلی فایر صوتی استریو pam8403 استفاده کردیم و آنرا از طریق پین دیجیتالی شماره 9 و 10 به میکروکنترلرمتصل کردیم. زیرا به طور پیشفرض خروجی صوتی آردوینو بسیار کم است و به طور معمول صدا تنها با هدفون شنیده میشود نه بلندگو. به همین دلیل است که ما به تقویت کننده یا همون آمپلی فایر نیاز داریم. با استفاده از این آمپلی فایر ما به راحتی میتوانیم صدا را حتی به اندازه بلندگو های لپتاپی تقویت کنیم ! همچنین این تقویت کننده هزینه بسیار کمی دارد.
ما برای تغذیه آمپلی فایر صوتی به منبع تغذیه 3.7 تا 5 ولت نیاز داریم. ورودی صدای سمت راست و سمت از پین 9 و 10 آردوینو است. ما از یک بلندگو 4 اینچی 8 اهم استفاده کرده ایم همچنین میتونید از 2 بلند گو استفاده کنید.
مرحله 5 :
ما کلید PTT را با استفاده از یک دکمه فشاری ساده میسازیم. ما از خازن 104 پیکو فاراد یا 0.1uf برای جلوگیری از فشار سوئیچ یا سیگنال های نا منظم در حین فشار دادن کلید استفاده میکنیم.
ماژول NRF24L01 + PA + LNA هنگام انتقال سیگنال های صوتی مثلا وقتی که به طور ناگهانی دکمه PTT را فشار میدهید مصرف برق آن فزایش میابد پس برای تحمل این بار باید از یک خازن 100 نانو فاراد در VCC و GND آن استفاده کنیم.
هنگامی که سوئیچ فشرده میشود برد آردوینو یک ورودی جریان روی پین D3 خود دریافت میکند. ما در برنامه پین دیجیتال 3 دیجیتال آردوینو را ولتاژ ورودی اعلام کردیم. اگر ولتاژ ورودی کم باشد ، دستگاه Walkie Talkie در حالت دریافت نگه داشته میشود. و اگر جریان ورودی زیاد باشد ، آردوینو واکی تاکی را به حالت ارسال سیگنال صوتی تبدیل میکند.
مرحله 6 :
برای منبع تغذیه بی سیم ها ما باتری های لیتیومی را انتخاب کرده ایم. این باتری ها قرار است برق تمام قطعات مثل برد آردوینو ، ماژول رادیویی ، آمپلی فایر و … را تقویت کنند.
این باطری ها دارای ولتاژ 3.8 تا 4.2 ولت هستند و ولتاژ شارژشان از 4 تا 4.4 است. این باتری ها همانطور که میدونید در انواعی از وسائل قابل حمل الکترونیکی استفاده میشوند اما از مقاومت کافی برخوردار نیستند. شما باید آن هارا از شارژ و تخلیه بیش از حد و سریع خود داری کنید. ما برای شارژ این باتری ها از ماژول شارژ باتری لیتیوم یون TP4056 استفاده میکنیم.
موارد موجود در فایل : سورس کامل
برای دانلود فایل ها باید حساب کاربری داشته باشید ثبت نام / ورود
این پروژه را میشه با آردوینو پرو انجام داد
سلام عزیز، بهتر هست از برد تعیین شده استفاده کنید
ببخشید من اگر بخواهم از پتانسیومتر ولوم دار برای تنظیم صدا استفاده کنم بهتر است چند کیلو اهم باشه ؟
سلام استاد جان
بیسیم هایی هستند که روی همین موج کارمیکنند مانند بیسیم های کنوود و موتورولا
چطوری میتونیم فرکانس بیسیم دست سازمون رو تغییر بدیم تا روی کانال اونا بندازیم
ممنون میشم اگه جواب بدین
چرا تصاویر و شماتیک ها رو حذف کردید؟!!
سلام. توضیحات پروژه ویرایش شد و تصاویر مجددا قرار داده شد.
سلام اقا محمد رحیمی اگه من بخوام همه‌ی اینارو بخرم یک میلیون تومن میشه بجاش برم بیسیم واقعی بخرم بهتربعد اگه میشه از وسایل مورد نیاز یه عکس بزارید
سلام اقای محمد رحیمی
میشه لطفا فیلم ساخت هم در اختیار ما قرار بدید؟
سلام جناب. پروژه ساخت بیسم واکی تاکی ترجمه شده است بنده طراحیش نکردم
سلام مهندس
من مدار کلید رو متوجه نمیشم.دوتا پایه از کلید همیشه به هم وصل هستند.نحوه قرار گرفتنشون در مدار چجوریه.توی شماتیک هم کیفیت عکس پایینه.درضمن من به جای رگولاتور ی ماژول lm2596 گذاشتم همون کار رو انجام میده؟.ممنون میشم راهنمایی کنید.
سلام جناب. کیفیت تصویر شماتیک پایین هست اما قابل تشخیصه. یک پایه دکمه به پین 3 آردوینو متصل هست. پین رو بروش با یک مقاومت به GND متصله و همچنین با یک خازن به پین کناری (5v) متصل شده.
مرسی از پاسخ سریع شما. آیسی pf 104تو بازار پیدا نکردم. آی سی معادل داره؟ و اینکه ماژول DC. مشخصه خاص دیگری ندارد؟شماره ای…؟
سلام جناب. IC اشتباها نوشته شده. pf 104 برای دیبانس کردن دکمه هست. میتونید از خازن 0.1uf استفاده کنید.
سلام مهندس
مشکل کتابخانه هل شد
کتابخانه را نصب کردم
و کد ها را روی دو تا اردینو آپلود کردم
فقط یک نکته کد ها خیلی حجم شوند کم بود مشکلی نداشته باشه.
نه جناب مشکلی پیش نمیاد
خیلی عذر خواهی میکنم بخاطر حجم زیاد سوالات.
یک سوال دیگر داشتم مربوط به سوال دوم .
گفته بودید یک خازن 100 نانو متر در مسیر GND و VCC قرار بدهم چگونه ؟و دلیلش چیه ؟
شما مطابق شماتیک متصل کنید. و استفاده از خازن ها و مقاومت ها برای تهیه صدای شفاف هست و میتونید در صورت نیاز تغییر بدید.
ومیشه بجای استفاده از مدار میکروفون
از ماژول میکروفون استفاده کرد چون راهت تره
اگر از نظر تغذیه و ورودی و خروجی مشکلی ایجاد نشه میشه استفاده کرد.
سلام بردش چند متره؟ 1کیلومتر؟
سلام جناب. در حالت ایده آل ماژول NRF24L01 PA LNA امکان انتقال تا 1100 متر رو خواهد داشت.
سلام مجدد
منظورتون از
نکته مهم : توجه داشته باشید دامنه ولتاژ ورودی به ماژول رادیویی بین 1.9 تا 3.6 ولت است. به همین دلیل باید از یک خازن 100 نانومتر در مسیر VCC و GND استفاده کنیم. اما سایر پین های ماژول NRF24L01 میتوانند جریان 5 ولت را تحمل کنند.
چیست ؟ لطفاً واضح تر بگید
یعنی برای تغذیه ماژول باید از ولتاژ 1.9 تا 3.6 استفاده کرد. بقیه پین ها در صورتی که بهشون ولتاژ 5 ولت برسی مشکلی ندارند اما پین های تغذیه فقط در محدوده گفته شده.
سلام مهندس.
اما چند سوال دارم .
اول فقط یک نمونه کد موجود بود اون یک نمونه کد را روی دوتا اردینو آپلود کنم .
دوم کد را کمپایل کردم اما با ارور زیر مواجه شدم
RF24Audio.h:NO such file or directory
فکر کنم مربوط به کتابخانه باشه .
اگه میشه کتابخانه را برام بفرستید چون واقعا به این پروژه نیاز دارم.
سوم اینکه دکمه باید به پایه 3 اردینو
اسپیکر به پایه های 9.10اردینو
وصل بشه
سلام. سوال اول بله، سوال دوم کتابخانه های مورد نیاز در فایل دانلودی قرار داده شده اند. سوال سوم هم نحوه اتصال در شماتیک مشخص هست.
سلام.
پس میکروفون به کدام پین وصل میشود؟
کدام پین ها از ماژول آمپلی فایر به آردوینو وصل میشوند؟
سلام. تصویر شماتیک رو باید مشاهده کنید.