راه اندازی ماژول فرستنده گیرنده E32 433T30D

﷽

مقدمه:

پروژه‌های مخابراتی همیشه جزء پرکاربردترین پروژه‌ها بوده‌اند، یک ضرب المثلی هست که می‌گوید 1 سنت سرمایه‌گذاری روی پروژه‌های مخابراتی به اندازه 1 دلار سرمایه‌گذاری روی سایر  پروژه‌ها ارزش دارد. در این آموزش قصد داریم با ماژول E32 مدل 433T30D که یک فرستنده گیرنده 433 مگاهرتز با قدرت 1 وات می‌باشد آشنا شویم. این ماژول جزء خانواده Lora بوده و لورا مخفف Long Range است. این ماژول‌ها برای هوشمندسازی در زمینه کشاورزی و دامداری و بطور خلاصه برای کار در دشت‌ها و فضای باز که نیاز به کنترل تجهیزات (مثل شیر برقی، بخاری، پمپ آب) و همچنین خواندن سنسورها (مثل سنسور دمای گلخانه و…) طراحی و ساخته شده است و می‌تواند به عنوان پایین‌ترین لایه از اینترنت اشیا برای کنترل و پایش نهایی حساب شود و سیم‌کشی فیزیکی را حذف کند.

ماژول E32-433T30D یک ماژول چینی با کیفیت بالا  ساخت شرکت Ebyte است که در هسته خود از یک چیپ SX1278 ساخت ایالات متحده و یک تقویت کننده RF با قدرت یک وات و یک آی‌سی کنترلر راه‌انداز تشکیل شده است که به راحتی می‌توان با پورت سریال به آن متصل شد و پارامترهای آن را تنظیم و اطلاعات را ارسال و دریافت کرد. ما در این آموزش یک ماژول را به یک میکروکنترلر AVR متصل کرده‌ایم که میکرو هر ثانیه یک عدد را به پورت سریال E32 ارسال می‌کند و ماژول دوم را با یک مبدل سریال به USB به یک گوشی اندروید متصل کرده‌ایم تا اطلاعات دریافتی را نشان دهد.

 

پیکره‌بندی ماژول E32

برای راه‌اندازی ماژول E32 مدل 433T30D در ابتدا باید ماژول را تنظیم کرد. یکی از روشهای کار با ماژول E32 این است که دستورات AT Command را با میکرو بصورت دستی به ماژول ارسال کرد و یا از کتابخانه آردوینو استفاده کرد. اما به نظر می‌رسد کتابخانه آردوینو این ماژول یک مشکل اساسی دارد چرا که ما با 7 برد آردوینو مختلف تست کردیم و فقط روی یک برد آردوینو جواب داد و به طبق نظر Chatgpt آردوینوهای کلون شده در بخش سریال و تایمینگ مشکلی دارند و چون پورت سریال E32 هم از یک میکروی داخلی استفاده می‌کند به شدت به تایمینگ سریال حساس است و براحتی با آردوینو ارتباط برقرار نمی‌کند.

راه دوم استفاده از نرم افزار RF_Setting است که براحتی و بصورت گرافیکی می‌توان با اتصال ماژول توسط مبدل سریال به USB به کامپیوتر، پارامترهای ماژول را تنظیم کرد. برای پیکره‌بندی ماژول ابتدا ماژول را توسط مبدل USB به سریال مدل FT232 (مدلی که دارای انتخاب سطح منطقی است) به کامپیوتر متصل کرده و جامپر تنظیم سطح منطقی را روی 3.3 ولت قرار دهید. توجه داشته باشید که تغذیه اصلی ماژول E32 مدل 433T30D با قدرت 1 وات بین 3.3 تا 5 ولت است ولی سطح منطقی پایه‌های ارتباطی ماژول نباید از 3.3 ولت بیشتر شود.

نکته مهم در خصوص پایه‌های تنظیم مد ماژول یعنی M0 و M1 این است که اگر هر دو پایه M0 و M1 به VCC متصل باشند ماژول وارد مد تنظیمات یا همان AT Command می‌شود و اگر هر دو پایه به GND وصل شوند ماژول وارد مد دیتا می‌شود و مانند یک پورت سریال بیسیم برای ارسال اطلاعات کار می‌کند.

پس از اتصال ماژول نرم افزار RF Setting را از این لینک یا صفحه رسمی محصول دانلود کرده و پس از انتخاب زبان انگلیسی و شماره پورت سریال روی OpenPort و سپس GetParam کلیک کنید. اگر اتصالات را بدرستی انجام داده باشید باید پارامترهای پیش‌فرض ماژول را مشاهده کنید. اگر خطای access denied داد و به پورت وصل نشد مشکل را با راهکار این لینک حل کنید.

پارامترها را دقیقاً مطابق شکل زیر تنظیم کرده و روی کلید SetParam کلیک کنید، سپس ماژول را از کامیپوتر جدا کرده و مجدداً پارامترها را بخوانید تا مطمئن شوید که تغییرات در داخل ماژول ذخیره شده است، اگر ذخیره نشده بود ممکن است نیاز باشد روی ParaSave هم کلیک کنید.

هر دو ماژول را مطابق شکل بالا تنظیم کنید. دقت داشته باشد که در ایران فقط فرکانس 433 مگاهرتز آزاد است، پس کانال را حتما روی 23 قرار دهید. (با تغییر کانال، فرکانس کاری ماژول بین 410 تا 441 مگاهرتز تغییر می‌کند) آدرس‌ها هم حتما باید در دو ماژولی که قرار است اطلاعات را ارسال و دریافت کنند یکسان باشد و عدد آن مهم نیست. گزینه Power هم روی بیشترین قدرت یعنی 30dBm باشد تا حداکثر توان روی آنتن ارسال شود. گزینه Fixed mode خیلی مهم است و یک روز ما را معطل کرد. برای استفاده بصورت transparent Serial یعنی ارسال اطلاعات مانند یک لینک شفاف و بیسیم حتماً باید Disable باشد (اگر Enable باشد حتما باید اطلاعات اضافی مثل نام کانال و… با فرمت خاصی طبق دیتاشیت داخل دیتا قرار داده شود تا اطلاعات به ماژول مورد نظر ارسال شود).

شماتیک واحد فرستنده

پس از پیکره‌بندی ماژول‌ها یکی از ماژول‌ها را بعنوان فرستنده استفاده می‌کنیم (فرقی نمی‌کند کدام ماژول) و مطابق شکل زیر یک میکروکنترلر AVR دلخواه را به آن متصل می‌کنیم.

توجه داشته باشید که این ماژول جریان زیادی مصرف می‌کند و ما از یک پاوربانک 5 ولت 20 آمپر! برای راه اندازی واحد فرستنده استفاده کردیم تا هیچگونه افت ولتاژی بوجود نیاید. در کنار تغذیه ماژول حتما خازن‌های بزرگ 1000 میکروفاراد یا بالاتر و همچنین خازن عدسی 100 نانوفاراد قرار دهید. پایه‌های M0 و M1 نیز به GND متصل شده‌اند تا ماژول در مد دیتا کار کند. نظر به اینکه پایه‌های دیتای ماژول 3.3 ولت هستند پایه TX میکرو با تقسیم مقاومت به پایه RX ماژول وصل شود تا ولتاژ 5 ولت به حدود 3.3 ولت کاهش یابد. وجود کریستال 11.0592 در میکروکنترلر الزامی است چرا که خطای پورت سریال باید 0.0% باشد.

برنامه میکرو

برای تست ماژول در بخش فرستنده برنامه ساده‌ای با بسکام نوشته‌ایم که یک عدد را افزایش داده و آن‌را روی پورت سریال ارسال می‌کند، همچنین یک LED متصل به پایه B.0 میکروکنترلر ATmega8 را روشن و خاموش می‌کند تا عملکرد میکرو را نشان دهد.

 

شماتیک واحد گیرنده

در بخش گیرنده برای سادگی کار از یک گوشی اندروید که روی آن نرم افزار شبیه ساز پورت سریال نصب شده به همراه یک مبدل سریال به USB استفاده کرده‌ایم. مطابق شکل زیر این بار ماژول را روی 5 ولت قرار داده‌ایم تا ولتاژ روی VCC ماژول که برای تغذیه E32 نیز استفاده شده 5.0 ولت باشد و ماژول در حداکثر حساسیت گیرندگی عمل کند (توجه کنید ما در این بخش از پایه RX ماژول E32 استفاده نکرده‌ایم و فقط پایه TX ماژول استفاده شده و چون پایه TX خروجی است و سطح منطقی آن 3.3 است بدون مشکل به مبدل سریال متصل می‌شود، اما در صورتی که از بخش فرستنده نیز استفاده می‌کردیم باید یک تقسیم مقاومتی روی پایه RX ماژول E32 قرار می‌دادیم و تغذیه را هم از یک پاور بانک قوی می‌گرفتیم اما هم اکنون چون ماژول فقط در حالت گیرنده است و جریان کمی استفاده می‌کند می‌تواند از طریق پورت موبایل تغذیه شود.

تست برد

جذاب‌ترین بخش در پروژه‌های مخابراتی و ماژول‌های بی‌سیم، تست برد فرستنده است. ما بخش فرستنده را همراه با یک پاور بانک 5 ولت 20 آمپر داخل یک قوطی پلاستیکی قرار دادیم و در بالا ترین نقطه (خرپشته) آپارتمان سه طبقه نصب کردیم که با احتساب پیلوت تقریبا 15 متر از سطح زمین ارتفاع دارد:

 

 

 

 

اطراف پر از ساختمان های کوتاه و بلند است و در دسترس‌ترین مکانی که به طور مستقیم دیده می‌شود تپه نورالشهدا است که کاملا دید به دید بوده و 5.3 کیلومتر از ما فاصله دارد:

 

 

 

فلش قرمز رنگ به المان تپه نورالشهدا قزوین اشاره می‌کند که شبیه یک خط کوچک دیده می‌شود و با کمی زوم، بهتر می‌توان آن‌را مشاهده نمود:

 

 

 

فرستنده را روشن کرده و به سمت تپه نورالشهدا حرکت می‌کنیم. سیگنال از پشت بام تا زیر زمین به خوبی دریافت می‌شود این یعنی ماژول مذکور برای پروژه‌های هوشمندسازی داخل ساختمان واقعاً مناسب است و وجود 4 سقف و آلومینیوم‌های ایزوگام هیچ خللی در ارسال و دریافت سیگنال ایجاد نمی‌کند.

حدود 4 الی 5 کوچه از ماژول دورمی‌شویم بطوری که چند لایه آپارتمانهای بلند بین ما و ماژول قرار می‌گیرد و فاصله حدود 530 متر شده است، در حین حرکت سیگنال قطع و وصل می شود چون لایه متراکمی از ساختمان‌ها در مسیر سیگنال قرار دارد. ما در مسیر آبی رنگ بلوار معلم از چپ به راست حرکت می‌کنیم) :

 

 

 

در یک نقطه با فاطه 560 متری از فرستنده (چهار راه) که تراکم ساختمانها کمتر است و پارک الغدیر مسیر سیگنال را هموار‌تر می‌کند سیگنال به طور واضح دریافت می‌شود:

 

 

 

از این نقطه هم عبور می‌کنیم و در امتداد خیابان شهید عباس بابایی حدود 1.8 کیلومتر بالاتر می‌رویم

شهید عباس بابایی که بود؟ کلیپ زیر یک خاطره از دوران کودکی این شهید عزیز را نشان می‌دهد:

 

 

 

با توجه به اینکه زمین ناهمواری دارد و در این نقطه کمی ارتفاع گرفته‌ایم سیگنال تا حدودی دریافت می‌شود(مسیر حرکت ما با رنگ زرد مشخص شده است):

 

 

 

 

از این نقطه به بعد دوباره تراکم ساختمان‌ها زیاد شده و سیگنال به طور کامل قطع می‌شود، همچنین زمین کمی چال شده و آنتن فرستنده کاملاً از نظر محو می‌شود. به مسیر ادامه می‌دهیم و در نزدیکی تپه نورالشهدا سیگنال یک لحظه برمی‌گردد! واقعاً هیجان انگیز است! ما در فاصله 3 کیلومتری از ماژول هستیم و سیگنال را دریافت می‌کنیم! ولی مجدداً با قرار گرفتن مانع در مسیر سیگنال قطع می‌شود:

 

 

 

 

همچنان به مسیر ادامه می‌دهیم و به بالاترین نقطه تپه نورالشهدا می‌رسیم و سیگنال با قدرت تمام دریافت می‌شود! اصلا باور کردنی نیست که یک ماژول به این کوچکی چنین قدرتی داشته باشد! اینجا تنها نقطه‌ای است که از پشت بام بصورت دید به دید مشاهده می‌شود و سیگنال فرستنده از فاصله حدود 5.3 کیلومتری با تمام قدرت دریافت می‌شود! اطمینان کامل دارم که سیگنال طبق دیتا شیت تا 8 کیلومتری هم دریافت خواهد شد (حتی ممکن است با استفاده از آنتن‌های جهت‌دار در مسافت بیشتری هم دریافت شود) ولی متاسفانه بعد از این تپه، دره هست و کوه‌های بعدی خیلی فاصله دارند و امکان تست میسر نیست. (قیمت این دو ماژول با آنتن حدود 2 میلیون و 200 هزار تومان شد ولی با جواب گرفتن کاملا خستگی‌ام در رفت و احساس کردم که ارزشش رو داشت).

 

 

 

 

اینجا تپه نوراشهدا است و روبروی فرستنده قرار گرفته‌ایم:

در سمت چپ تصویر سردار حاجی‌زاده را مشاهده می‌کنید. امیرعلی حاجی‌زاده ۲۳ خرداد ۱۴۰۴ در حملات هوایی اسرائیل به ایران در جلسه فرماندهان نیروی هوافضا در یک مقر زیرزمینی متعلق به این نیرو ترور شد. منبع.  ما باید با کسب علم و دانش روز و انتشار آن جای هزاران سردار دانشمند مثل سردار حاجی‌زاده را پر کنیم.

این هم المان تپه نورالشهدا است:

در مورد این تپه در این مقاله بیشتر بخوانید.

 

نتیجه گیری

نکته‌ای که از این ماژول دریافت کردیم این است که کاربرد اصلی این ماژول‌ها و خانواده LoRa فقط برای دشت‌ها، صنایع، کشاورزی، دریانوردی و خلاصه برای مکان‌های بدون مانع است. یعنی به طور مثال شما براحتی می‌توانید یک لینک ارتباطی سریال بین دو نقطه با فاصله 5 کیلومتر به بالا ایجاد کنید، دو کامپیوتر یا گوشی را با مبدل سریال به هم متصل کنید و با نرم افزارهای سریال با یکدیگر چت کنید و یا فایل ارسال نمایید. همچنین برای پایش دمای سالن‌های مرغداری، گلخانه‌ها، هوشمندسازی و… از این ماژول استفاده کنید.

کاربرد دیگر می‌تواند ساخت ردیاب خودرو بدون استفاده از سیمکارت باشد که مدام موقعیت کنونی را از طریق GPS دریافت کرده و آن را ارسال کند تا در صورت سرقت و استفاده از جمر تا فاصله چند کیلومتری بتوان خودرو را پیدا کرد.

 

 

 

بازدیدها: 2