Использование RF-модулей
Иногда, между устройствами требуется установить беспроводное соединение. В последнее время для этой цели все чаще стали применять Bluetooth и Wi-Fi модули. Но одно дело передавать видео и здоровенные файлы, а другое — управлять машинкой или роботом на 10 команд. С другой стороны радиолюбители часто строят, налаживают и переделывают заново приемники и передатчики для работы с готовыми шифраторами/дешифраторами команд. В обеих случаях можно использовать достаточно дешевые RF-модули. Особенности их работы и использования под катом.
Типы модулей
RF-модули для передачи данных работают в диапазоне УКВ и используют стандартные частоты 433МГц, 868МГц либо 2,4ГГц (реже 315МГц, 450МГц, 490МГц, 915МГц и др.) Чем выше несущая частота, тем с большей скоростью можно передавать информацию.
Как правило, выпускаемые RF-модули предназначены для работы с каким-либо протоколом передачи данных. Чаще всего это UART (RS-232) или SPI. Обычно UART модули стоят дешевле, а так же позволяют использовать нестандартные (пользовательские) протоколы передачи. Вначале я думал склепать что-то типа такого, но вспомнив свой горький опыт изготовления аппаратуры радиоуправления выбрал достаточно дешевые HM-T868 и HM-R868 (60грн. = менее $8 комплект). Существуют также модели HM-*315 и HM-*433 отличающиеся от нижеописанных лишь несущей частотой (315МГц и 433МГц соответственно). Кроме того есть множество других модулей аналогичных по способу работы, поэтому информация может быть полезной обладателям и других модулей.
Передатчик
Почти все RF-модули представляют собой небольшую печатную плату с контактами для подключения питания, передчи данных и управляющих сигналов. Рассмотрим передатчик(трансмиттер) HM-T868
На нем имеется трехконтактный разъем: GND(общий), DATA(данные), VCC(+питания), а также пятачок для припайки антенны(я использовал огрызок провода МГТФ на 8,5см — 1/4 длинны волны).
Приемник
Ресивер HM-R868, внешне, очень похож на соответствующий ему трансмиттер 
но на его разъеме есть четвертый контакт — ENABLE, при подаче на него питания приемник начинает работать.
Работа
Судя по документации, рабочим напряжением является 2,5-5В, чем выше напряжение, тем большая дальность работы. По сути дела — это радиоудлинитель: при подаче напряжения на вход DATA передатчика, на выходе DATA приемника так же появится напряжение (при условии что на ENABLE также будет подано напряжение). НО, есть несколько нюансов. Во-первых: частота передачи данных (в нашем случае — это 600-4800 бит/с). Во-вторых: если на входе DATA нету сигнала более чем 70мс, то передатчик переходит в спящий режим(по-сути отключается). В-третьих: если в зоне приема ресивера нету работающего передатчика — на его выходе появляется всякий шум.
Проведем небольшой эксперимент: к контактам GND и VCC трансмиттера подключим питание. Вывод DATA соединим с VCC через кнопку или джампер. К контактам GND и VCC ресивера также подключаем питание, ENABLE и VCC замыкаем между собой. К выходу DATA подключаем светодиод (крайне желательно через резистор). В качестве антенн используем любой подходящий провод длинной в 1/4 длинны волны. Должна получиться такая схемка:
Сразу после включения приемника и/или подачи напряжения на ENABLE должен загореться светодиод и гореть непрерывно (ну или почти непрерывно). После нажатии кнопки на передатчике, со светодиодом также ничего не происходит — он продолжает гореть и дальше. При отпускании кнопки светодиод мигнет(погаснет и снова загорится) и продолжает гореть дальше. При повторном нажатии и отпускании кнопки все должно повторится. Что же там происходило? Во время включения приемника, передатчик находился в спящем состоянии, приемник не нашел нормального сигнала и стал принимать всякий шум, соответственно и на выходе появилась всякая бяка. На глаз отличить непрерывный сигнал от шума нереально, и кажется, что светодиод светит непрерывно. После нажатия кнопки трансмиттер выходит из спячки и начинает передачу, на выходе ресивера появляется логическая «1» и светодиод светит уже действительно непрерывно. После отпускания кнопки передатчик передает логический «0», который принимается приемником и на его выходе также возникает «0» — светодиод, наконец, гаснет. Но спустя 70мс передатчик видит что на его входе все тот же «0» и уходит в сон, генератор несущей частоты отключается и приемник начинает принимать всякие шумы, на выходе шум — светодиод опять загорается.
Из вышесказанного следует, что если на входе трансмиттера сигнал будет отсутствовать менее 70мс и находится в правильном диапазоне частот, то модули будут вести себя как обычный провод (на помехи и другие сигналы мы пока не обращаем внимания).
Формат пакета
RF-модули данного типа можно подключить напрямую к аппаратному UART или компьютеру через MAX232, но учитывая особенности их работы я бы посоветовал использовать особые протоколы, описанные программно. Для своих целей я использую пакеты следующего вида: старт-биты, байты с информацией, контрольный байт(или несколько) и стоп-бит. Первый старт-бит желательно сделать более длинным, это даст время чтобы передатчик проснулся, приемник настроился на него, а принимающий микроконтроллер(или что там у Вас) начал прием. Затем что-то типа «01010», если на выходе приемника такое, то это скорее всего не шум. Затем можно поставить байт идентификации — поможет понять какому из устройств адресован пакет и с еще большей вероятностью отбросит шумы. До этого момента информацию желательно считывать и проверять отдельными битами, если хоть один из них неправильный — завершаем прием и начинаем слушать эфир заново. Дальше передаваемую информацию можно считывать сразу по байтам, записывая в соответствующие регистры/переменные. По окончании приема выполняем контрольное выражение, если его результат равен контрольному байту — выполняем требуемые действия с полученной информацией, иначе — снова слушаем эфир. В качестве контрольного выражения можно считать какую-нибудь контрольную сумму, если передаваемой информации немного, либо Вы не сильны в программировании — можно просто посчитать какое-то арифметическое выражение, в котором переменными будут передаваемые байты. Но необходимо учитывать то, что в результате должно получится целое число и оно должно поместится в количество контрольных байт. Поэтому лучше вместо арифметических операций использовать побитовые логические: AND, OR, NOT и, особенно, XOR. Если есть возможность, делать контрольный байт нужно обязательно так как радиоэфир — вещь очень загаженная, особенно сейчас, в мире электронных девайсов. Порой, само устройство может создавать помехи. У меня, например, дорожка на плате с 46кГц ШИМ в 10см от приемника очень сильно мешала приему. И это не говоря о том, что RF-модули используют стандартные частоты, на которых в этот момент могут работать и другие устройства: рации, сигнализации, радиоуправление, телеметрия и пр.
Understanding RF Signals
From TV and radio signal covering long wave, medium wave and short wave to everyday cellphones and wifi hotspots that use GHz frequency range, RF signal is pretty much everywhere around us, just like air.
Although like air, radio signals can’t be seen by eyes, we can use instrument such as spectrum analyzer to visualize RF signals by their frequency and signal strength.
Original photo is taken on Aug 1st 2013 which shows radio signals measured and visualized using 500MHz band spectrum analyzer by ATTEN. Updated on May 10th 2016 using RTLSDR software on computer.
The center point frequency is adjusted to 433.92MHz – which is widely used around the world, especially in European countries such as United Kingdom and Germany due to law regulation. When we make RF remote control transmitters such as garage door and gate remotes, we normally choose the frequency range from 280MHz to 433MHz, and a higher 868MHz in Europe together with 915MHz frequency in USA is often used too, these are pretty much all ISM license-free frequency.
The X axis on spectrum analyzer represents frequency range, left is lower frequency while right side means higher frequency, as you can see the radio wave image has been cut off at certain spot on right side, as it is due to our equipment’s measuring range limit – 500MHz.
Frequency shows at X axis is also known as carrying wave frequency, which is not the actual encoded signal data rate or bit-rate, but the frequency where actual signal data resides on. A encoded signal can be at much lower frequency or bit rate, usually measured by bps or Kbps – not anywhere near the sub-GHz frequency usually used to carry transmitted signal, for example, typical rolling code HCS301 chip has bit rate of
The Y axis represents signal strength at certain frequency point, determined by X axis value – so X and Y together can measure signal strength at certain frequency point.
As you can see above, there are several spikes along whole frequency range, telling which frequency range has crowded traffic right now, and some spikes are very high in dimension as they are sources which have very powerful transmitting strength.
On the bottom of screen, there is a thick bed of signal spreading whole frequency range, which is generally considered as background noise, the noise always exists and doesn’t bother in most circumstances, but it will be strong enough to interfere existing signals when there is DC motor carrying heavy load around, we will have a seperate article on how to tackle with motor interference.
Что такое высокочастотный модулятор (RF)
Высокочастотный модулятор (или RF-модулятор) – это устройство, которое предназначено для преобразования аудио- и видеосигналов с низкой частотой в дециметровый канал. Более простые из них имеют разъемы типа «тюльпанов» и один выход для коаксиального кабеля, через который передается сигнал. Современные устройства могут содержать и композитные, и RGB, и другие выходы. К ВЧ выходу также можно подключить сплиттер, чтобы сделать разводку на большое количество телевизоров.
Раньше ресиверы оснащались выходом ВЧ для того, чтобы можно было подключаться к старым моделям ТВ, у которых только один выход под антенну.
С помощью этого модулятора можно передавать картинку с ресивера, DVD-плеера, видеокамеры и других устройств сразу на несколько телевизоров. Причем, передаваемый видеосигнал будет отображаться как телеканал. Так как источник сигнала всего один, то и транслируемая картинка на всех телевизорах будет одна и та же. Эта технология довольно удобна для пользователей, имеющих несколько телевизоров.
Процесс изменения параметров частоты под воздействием полезного сигнала называется модуляцией, а сам этот полезный информационный сигнал называется модулирующим.
В основу работы ВЧ-модулятора положен принцип, который заключается в модуляции сигнала до высокой частоты. В таком виде сигнал можно транслировать по проводам на большие расстояния. Чтобы телевизор воспроизводил его, он должен иметь демодулятор, который будет преобразовывать полученный высокочастотный сигнал в аналоговый.
Первые RF-модуляторы имели относительно невысокое качество передаваемой картинки. При модуляции и последующей демодуляции сигнала происходят некоторые потери сигнала, поэтому качество полученного изображения получается невысоким. ВЧ-модулятор можно назвать высокочастотным генератором для преобразования видео и аудио в сигнал, который легко передается на дальние расстояния.
В прежние времена RF-модуляторы разрабатывали и выпускали компании, производящие телевизоры, DVD-проигрыватели, игровые приставки и прочие устройства. Модуляторы были встроенными и являлись частью конструкции самой видеотехники.
Со временем популярность приобрели внешние RF-модуляторы. Их производством и совершенствованием сейчас занимаются специализированные компании, что положительно сказалось на качестве передачи сигнала. В результате использования специальных фильтров, которые блокируют частоты, несущие различные шумы, потери сигнала стали минимальны.
Порядок подключения внешнего ВЧ-модулятора
- Антенным кабелем (75 Ом) соединяется выход телевизора с разъемом RF OUT
- Подключается источник A/V сигнала к выходу AV IN модулятора
- Включается модулятор, осуществляется поиск каналов на телевизоре до появления четкой картинки на экране
- В случае, когда сигнал ВЧ-модулятора нужно подмешать в уже имеющиеся телеканалы, кабель от антенны необходимо подключать к разъему RF IN. Стоит отметить, что при подключении устройства несущие частоты имеющихся каналов не должны совпадать с несущей частотой модулятора. Если такое произошло, то выбирается другой канал на модуляторе с помощью регулятора на его передней панели.
Мнения покупателей! Все вместе задаем и отвечаем на вопросы, комментируем и оставляем ОТЗЫВЫ, ведь данная информация будет полезна вам и всем посетителям сайта, она расскажет подробности об использовании оборудования или софта, его нюансы, настройки и установки. И помогут всем сделать свой правильный вывод и выбор при покупке или его настройке/установке.
Оставить свой комментарий/отзыв
Комментариев/отзывов к записи: 1
Уважаемый!
Статья оооочень полезная. Однако для меня этого оказалось недостаточно.
Огромная просьба ответить на вопрос — имеется Триколлор с ресильвером GS 8300N — как подключить второй телевизор (обычный) для просмотра одного канала?
Если возможно, то по подробнее или схемку чего и куда надобно подключать.
Просьба не отказать старику в любом ответе. С уважением В.И.Стронгин
Что такое RF-модулятор
14.05.2012 Статьи – Статьи по спутниковому телевидению Просмотров: 60505 —>
RF-модулятор или, правильнее сказать, высокочастотный модулятор, служит для преобразования видео- и аудио- сигналов с низкой частотой в дециметровый канал. Это, для кого-то не очень понятное определение, на деле является крайне полезной опцией!
Картинку со спутникового, кабельного или эфирного ресивера, DVD- или Blu-ray-плеера, игровой приставки, видеокамеры или другого устройства, можно раздать сразу на несколько телевизоров!
Причем, делается это с помощью обычного антенного коаксиального кабеля! Включаете DVD-фильм в спальне и идете смотреть его, например, на кухню! Конечно, в этом случае, фильм на обоих телевизорах будет транслироваться один и тот же (ведь источник сигнала всего один!), но, тем не менее, подобная система в домах с большим количеством телевизоров окажется очень полезной. А для удобства управления, данную систему легко можно модернизировать с помощью радиопульта.
Еще пару лет назад практически все спутниковые, кабельные и эфирные ресиверы имели встроенный модулятор. С приходом эры высокой четкости, практика комплектования современных устройств RF-модуляторами, закончилась. В наше время широкое распространение получили внешние RF-модуляторы. Главной причиной перехода на внешние устройства является то, что они подлежат обязательной сертификации во многих странах. Поэтому при внесении небольших изменений в их устройство, нужно было заново сертифицировать все видеоустройство целиком.
Современный внешний RF-модулятор, представляет собой устройство с аудио- и видео-входами (композитными, RGB, YUV и др.) и одним выходом, которое питается от сети 220 Вольт. Простейшие модели имеют входы типа “тюльпанов” и ВЧ-выход для коаксиального кабеля.
Важно отметить, что к модулятору можно подключать делители, что позволит раздать сигнал на большое количество телевизоров, а звук можно предавать как в моно так и в стерео стандарте.
Подключение внешнего RF-модулятора
- Соединить антенным кабелем (75Ом) разъём RF OUT и вход TV приёмника
- Подключить источник A/V сигнала на вход AV IN модулятора
- Включить модулятор и настройкой телевизора (поиск каналов) добиться чёткого изображения на экране
- Если требуется подмешать сигнал модулятора в телевизионную сеть с уже имеющимися телеканалами, то кабель, идущий от антенны, следует подключить к разъёму RF IN. При этом следует обратить внимание на то, чтобы не совпадали несущие частоты имеющихся в системе программ с несущей частотой модулятора. Если это произошло, то необходимо выбрать другой номер канала на модуляторе, путём вращения регулятора на передней панели модулятора.
Прошлое и будущее данного типа устройств
Главным недостатком первых RF-модуляторов являлось относительно невысокое качество изображения. Происходит это из-за больших потерь сигнала в процессе модуляции и обратном процессе – демодуляции. По своей сути RF-модуляторы являются высокочастотными генераторами преобразования телевизионной картинки и звука в сигнал, который легко транслируется на большие расстояния.
Раньше разработкой и изготовлением RF-модуляторов занимались компании выпускающие телевизоры, DVD-плееры, игровые приставки и др., так как они были встроены непосредственно в конструкцию самих видеоустройств. Сегодня разработкой, выпуском и совершенствованием этих полезных устройств занимаются специальные компании, что, несомненно, отразилось на качестве трансляции сигнала. Потерь стало значительно меньше за счет применения специальных фильтров, блокирующих определенные частоты, несущих значительные шумы.
Внимание! Данный контент является авторским. Копирование допускается только с разрешения Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в браузере должен быть включен Javascript. и только с указанием автора и ссылки на первоисточник!
С условиями копирования можно ознакомиться в разделе Порядок использования информации.