МЫ СОЗДАЕМ И ПРОИЗВОДИМ
ЭЛЕКТРОННЫЕ НАБОРЫ И МОДУЛИ
Описание товара
Подробное описание товара
Используйте радиомодули nRF24L01+PA+LNA для создания проектов, где требуется соединить несколько отдельных контроллеров в одну общую беспроводную сеть без дополнительного колхоза из проводов. Например приёмопередатчик пригодится при создании умного дома без сверления стен, разработке систем дистанционного управления роботами, организации беспроводных метеостанций для мониторинга погодных условий, создания интерактивных квестов с передачей данных между участниками и т.д.
Особенности
- Работа в ISM-диапазоне от 2,400 ГГц до 2,525 ГГц, доступном во многих странах без лицензии.
- Возможность создать комбинированную сеть до 1000 устройств.
- Дополнительный усилитель PA+LNA с подключенной внешней антенной повышает дальность обмен данными: до 1000 метров в пределах прямой видимости и до 300 метров в условиях городской застройки.
- Форм-фактор Trema для совместимости с экосистемой Trema-модулей.
- Отдельный регулятор напряжения с выходом на 3,3 В и током до 500 мА для питания модуля.
- Совместимость с контроллерами с 3,3 и 5 вольтовой логикой.
- Светодиодная индикация питания.
Подробности
Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA — это приёмопередатчик для обмена данными по воздуху в частотном диапазоне от 2,4 до 2,525 ГГц, который входит в разрешённый ISM (Industrial, Scientific, and Medical) спектр. Суффиксы PA+LNA отображают наличие встроенного усилителя мощности радиопередающего тракта PA (Power Amplifier) и малошумящему усилителю радиоприёмного тракта LNA (Low-Noise Amplifier).
Также на модуле выведен SMA-разъём для подключения внешней антенны, которая обеспечивает стабильный приём и передачу сигнала в условиях помех и ограниченного пространства. В итоге дальность беспроводной передачи данных достигает до 1000 метров в открытом пространстве и до 300 метров в условиях городской застройки.
Частотный диапазон разделён на 126 каналов с шагом 1 МГц: от 2,400 ГГц до 2,525 ГГц.
| Номер канала | Частота |
|---|---|
| 0 | 2,400 ГГц |
| 1 | 2,401 ГГц |
| --- | --- |
| 125 | 2,525 ГГц |
На каждом канале можно создать отдельную сеть от двух до семи устройств: один приёмник и до шести передатчиков. Приёмник слушает эфир одновременно от всех передатчиков в своей сети с возможностью подтверждения пакетов данных.
Модули nRF24L01+PA+LNA поддерживают три скорости обмена данными: 250 Кбит/с, 1 Мбит/с и 2 Мбит/с. Номер канала, скорость и назначение на роль передатчика или приёмника устанавливается программно с возможностью изменения в коде.
- Для согласования обмена данными, передатчик и приёмник должны быть настроены на один канал и передавать данные с одинаковой скоростью!
- При установки скорости 2 Мбит/с, модуль может занимать ширину модуляции практически до 2 МГц, что охватывает два соседних канала. Советуем не использовать в работе соседние каналы для избежания помех.
Принцип работы
Для визуального понимания построение сети из nRF24L01+ приведём ситуацию на бытовом примере. Представьте многоквартирный дом, где:
- Номер квартиры: номер канала от 0 до 125
- Жильцы: модули nRF24L01+
- Скорость: язык на котором общаются nRF24L01+
В итоге получаем дом из 126 квартир, где в каждой квартире может жить от двух до семи жильцов. Жители каждой квартиры могут общаться все вместе или между собой на одном языке, но соседи из других квартир их не слышат.
Режимы связи
Рассмотрим базовые варианты соединения модулей между собой.
Один к одному (Point-to-Point)
Связь между двумя модулями в одном направлении. Приёмник слушает эфир от передатчика в своей сети с возможностью подтверждения пакетов данных.
Многоточечная связь (Multiceiver)
Один приёмник принимает данные до шести передатчиков одновременно. Приёмник слушает эфир от передатчиков в своей сети с возможностью подтверждения пакетов данных.
Однако это лишь базовые варианты настройки связи. Радиомодули nRF24L01+PA+LNA можно связывать между собой в самых различных комбинациях и создавать целые паутины из устройств:
| Режим связи | Количество модулей | Описание | Пример |
|---|---|---|---|
| Один к одному (Point-to-Point) | 2 | Связь между двумя модулями в одном направлении. | Дистанционное управление роботом. |
| Дуплексная связь (Bidirectional) | 2 | Связь между двумя модулями в обоих направлениях. | Дистанционное управление роботом с обратной связью. |
| Многоточечная связь (Multiceiver) | 7 | Один приёмник принимает данные до шести передатчиков одновременно. | Сбор показаний с нескольких сенсоров. |
| Один ко многим (Broadcast) | Теоретически до 1000. Ограничено радиусом действия и устойчивостью связи | Один передатчик передаёт данные всем приёмникам. | Рассылка команды сразу нескольким устройствам: синхронизация часов или запуск таймера. |
| Мэш-сеть (Mesh) | Теоретически до 1000. Зависит от скорости передачи данных и логики маршрутизации. | Все модули могут передавать данные друг другу и ретранслировать их. | Умный дом с датчиками и исполнительными устройствами, соединенными в одну сеть. |
Все подробности по подключению, настройке и программированию радиомодуля nRF24L01+PA+LNA можно подсмотреть в нашем руководстве по использованию nRF24L01+PA+LNA в форм-факторе Trema-модуля.
Начинка
Рассмотрим основные компоненты радиомодуля nRF24L01+PA+LNA:
Чип nRF24L01+
На плате за беспроводную связь отвечает чипа Nordic nRF24L01+ обеспечивающий обмен данными по воздуху на частоте от 2,4 до 2,525 ГГц, который входит в разрешённый ISM (Industrial, Scientific, Medical) спектр.
Усилитель PA/LNA RFX2401C
Для усиления дальности беспроводной передачи данных на модуле расположен чип RFX2401C, который включает в себя усилитель мощности радиопередающего тракта PA (Power Amplifier) и малошумящий усилитель радиоприёмного тракта LNA (Low-Noise Amplifier). В итоге дальность беспроводной передачи данных достигает до 1000 метров в открытом пространстве и до 300 метров в условиях городской застройки.
SMA-разъём для антенны
На модуле расположен SMA-разъём для подключения внешней антенны, которая идёт в комплекте с модулем. Антенна обеспечивает устойчивый приём и передачу сигнала.
Не используйте модуль nRF24L01+PA+LNA без подключённой антенны — это может привести к повреждению усилителей PA+LNA, т.к. без антенны выделяемая мощность не сможет коректно передаваться.
Контакты подключения
Для подключения модуля nRF24L01+PA+LNA к контроллерам на плате предусмотрены восемь контактов PLS.
| Контакт | Функция | Подключение |
|---|---|---|
| VCC | Питание | Подключите к питанию микроконтроллера на 3,3 В. |
| GND | Земля | Подключите к земле микроконтроллера. |
| СE | Chip Enable — выбора режима работы модуля nRF24L01+PA+LNA. | Подключите к пину ввода-вывода микроконтроллера. |
| CSN | Chip Select — активизация устройства на шине SPI. | Подключите к пину ввода-вывода микроконтроллера. |
| SCK | Serial Clock — линия тактирования шины SPI. | Подключите к пину SCK микроконтроллера. |
| MISO | Master In Slave Out — линия приёма данных шины SPI. | Подключите к пину MOSI микроконтроллера. |
| MOSI | Master Out Slave In — линия передачи данных шины SPI. | Подключите к пину MISO микроконтроллера. |
| IRQ | Interrupt Request — регистрация событий не отвлекая микроконтроллер от основных задач. | Подключите к пину микроконтроллера с поддержкой прерывания. Если нет в планах использовать прерывания — можно никуда не подключать. |
CE к питанию, в противном случае модуль работать не будет.Подключение и программирование
Приёмопередатчик nRF24L01+PA+LNA можно подключать к любым контроллерам с наличием шины SPI, например: Arduino, Piranha или Raspberry Pi. Для коммуникации используйте соединительные провода.
Не вставляйте приёмопередатчик nRF24L01+PA+LNA в макетную плату! Пины модуля расположены таким способом, что при установке в Breadboard произойдёт замыкание дорожек и выходом модуля из строя.
Для комфортной работы рекомендуем два использовать удобный адаптер nRF24L01+ с линейным стабилизатором на борту, который предоставит комфортные PLS контакты для коммуникации с контроллерами и даст возможность подключать модуль к источнику питания от 5 до 12 В.
Если хотите вовсе избежать проблем с коммуникацией, используйте приёмопередатчик nRF24L01+PA+LNA в форм-факторе Trema-модуля нашего производства Iarduino. В нашей модификации учтены все недостатки коммуникации, питания и прочих неудобств. В итоге вы сможете сосредоточиться на проекте, а не танце с бубном при подключении.
Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA общается с внешними контроллерами по шине SPI через потоки байтов. Для комфортной работы используйте библиотеку RF24, которая скрывает в себе все тонкости протокола и предоставляет для работы удобные функции.
Доступные альтернативы
Данный радиомодуль nRF24L01+PA+LNA выполнен в штатном форм-факторе c радиусом беспроводной связи — до 100 метров в пределах прямой видимости и до 30 метров в условиях города. В нашем магазине также есть модификации приёмопередатчиков семейства nRF24L01+ с различными отличиями:
- Радиомодуль nRF24L01+ (Trema-модуль) — приёмопередатчик нашего производства Iarduino с дальностью связи до 100 метров.
- Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA (Trema-модуль) — приёмопередатчик нашего производства Iarduino с дальностью связи до 1000 метров.
- Радиомодуль nRF24L01+ (Mini) — компактный приёмопередатчик с дальностью связи до 100 метров.
- Радиомодуль nRF24L01+ — приёмопередатчик с дальностью связи до 100 метров.
- Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA — приёмопередатчик с дополнительной внешней антенной с дальностью связи до 1000 метров.
Форм-фактор и модель радиомодулей nRF24L01+ не влияют на протокол, поэтому все модификации можно объединять в одну сеть.
Габаритный чертёж
Размеры модуля
Размеры антенны
Комплектация
- 1× Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA
- 1× SMA-антенна
Характеристики
- Модель: Радиомодуль nRF24L01+PA+LNA
-
Модуль: nRF24L01+PA+LNA
- Чип nRF24L01+
- Усилитель PA+LNA: RFX2401C
- Коэффициент усиления PA: 20 дБ
- Коэффициент усиления LNA: 12 дБ
-
Внешняя антенна:
- Подключение: SMA-разъём
- Тип: штыревая
- Коэффициент усиления сигнала: до 5 дБ
- Программный интерфейс: SPI с дополнительными пином CE
- Физический интерфейс: контакты PLS
- Частотный диапазон ISM: 2,400–2,525 ГГц
-
Количество радиоканалов: 126 с шагом 1 МГц
- Канал №0: 2,400 ГГц
- Канал №1: 2,401 ГГц
- Канал №125: 2,525 ГГц
- Время переключения между каналами: 130 мкс
-
Радиус действия:
- в пределах прямой видимости: до 1000 м
- в условиях города: до 300 м
- Скорость передачи данных: 250 кбит / 1 Мбит / 2 Мбит
-
Мощность передатчика:
- без учёта усилителя PA: -18 / -12 / -6 / 0 дБм
- c учётом усилителя PA: +2 / +8 / +14 / +20 дБм
-
Чувствительность приемника:
- без учёта усилителя LNA: -82 дБм
- c учётом усилителя LNA: -94 дБм
- Входное напряжение питания: 3,3 В
- Напряжение логических уровней: 3,3–5 В
-
Потребляемый ток:
- в режиме ожидания: до 8 мА
- в режиме передачи данных: до 60 мА
- в режиме приёма данных: до 120 мА
Ресурсы
Мы также рекомендуем к чтению ссылки на статьи, документации и другие вспомогательные материалы по приёмопередатчику nRF24L01.
Инструкции
- Руководство по использованию nRF24L01+ (Trema-модуль)
- Установка и настройка среды Arduino IDE
- Установка библиотек в Arduino IDE
Уроки и примеры
- Сканер ISM диапазона через nRF24L01+.
- Соединение двух Arduino по радиоканалу через nRF24L01+.
- Соединение трёх Arduino по радиоканалу через nRF24L01+.
