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低成本、低功耗、小体积433MHz数字量无线控制器

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本帖最后由 不脱发的程序猿 于 2021-12-27 20:24 编辑

1、项目背景
当项目需要近距离无线通信,控制传输数字量信号时,若使用蓝牙、WiFi模块,成本高昂,且需要AT指令配置比较繁琐,若使用红外传感器,通信距离短,且容易受到角度影响,无法穿墙。
蓝牙模块
WiFi模块
​红外遥控模块
本篇博文将分享一种有意思的解决方案:基于433MHz通信频率制作的无线开关模组,该方案包括:发射器和接收器两部分,传输数字量信号,具有操作简单、扩展性高、穿透性强、待机功耗低等优势。
可应用于:
  • 无线门铃
  • 无线遥控器
  • 部署为传感器信号采集节点
  • 有线按钮升级无线按钮
演示效果如下所示:

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2、方案特点
433MHz数字量无线控制器具有以下特点:
  • 工作电压:3.3~5.0V DC
  • 稳定传输距离:室内15M
  • 发射器发射电流:10mA@5V
  • 发射器待机电流:<10uA@5V
  • 接收器发射电流:6mA@5V
  • 接收器待机电流:3mA@5V
  • 输入信号:数字量
  • 接口数量:4
  • 工作频段:433MHz
传输距离:
  • 室内不隔墙:15米
  • 室内隔1面墙:14~15米
  • 室内隔2面墙:13~14米
3、实现方法
3.1、无线发射器
无线发射器有两种供电方式和控制方式:可以使用3.7V锂电池进行供电,通过按钮控制接收器开关,也使用MCU供电(5V/3.3V),通过MCU内部逻辑,控制数字I/O状态,实现无线开关。
无线发射器基于WF306TBM芯片,采用EV1527编码格式,四位键值码可以组合成15种不同的状态。可通过按钮和无线接收器进行配对或者控制无线接收器开关状态。设计原理图如下所示:
电源部分支持MCU供电和3.7V锂电池供电,具有防反接功能,设计原理图如下所示:
3.2、无线接收器
无线接收器具有配对功能,以保证只有配对的发射设备才能控制接收器。接收器支持:点动、锁存、自锁、互锁四种工作模式,可以配对EV1527编码的发射器,一个接收器最多可配对32个发射器。发射器和接收器通过配对后支持“一发多收”或“一收多发”模式。
无线接收器基于:WF480RA和RH2762A-K芯片,按钮可使用和无线发射器的配对,设计原理图如下所示:
无线接收器主要用于控制家用设备,所以供电选用UCC28880D芯片,将85V~265V交流电转换为5V/200mA直流电,为了降低成本,缩小体积,本方案电源采用非隔离方式,注意:设备通电后切忌用手触摸模块!设计原理图如下所示:
电源空载时纹波53mV,满载时177mV,无线接收器瞬间消耗电流最大也就几十mA,可以满足基本的应用。各位也可以再设计添加LDO,性能会更稳定。
接收到无线发射器传输的开关信号,无线接收器控制继电器闭合/断开,实现对设备供电的控制,设计原理图如下所示:
4、无线控制器配对
4.1、无线配对
无线控制器配对流程如下所示:
  • 点按一下无线接收器的按钮(按压时间<0.5S),按钮旁边的蓝色指示灯会亮起,此时进入等待配对状态;
  • 六秒内使无线发射器的任意一路持续发射信号,直到接收器的蓝色指示灯闪烁3下,此时配对成功;
  • 蓝色指示灯闪烁三下配对成功后会再次亮起,这时可进行下一个发射器的配对,如果没有下一个要配对的发射器,等待6S后会自动退出配对模式;
  • 说明:配对等待时间为6S,如果6S内没有接收到发射器的配对信号则自动退出配对模式。
  • 说明:配对成功后,发射器要重新发射信号接收器才能收到。如果配对失败,重复前两步操作即可。
  • 说明:只需要配对发射器D0~D3其中任意一路信号即可,其他三路会自动匹配。
4.2、模式切换
无线接收器默认为点动模式,以下的示例全部以点动模式为例, 如果没有特殊要求,可跳过此步骤  
MonDecember-202112277870..png
按住按钮0.5~1.5 秒, 然后松开,蓝色指示灯闪烁两次,表示您已经进入模式切换状态,然后可以根据6秒内按下按钮的次数进入不同的模式:
  • 如果按1下,则进入锁存模式;
  • 如果按2下,则进入自锁模式;
  • 如果按3下,则进入点动模式;
  • 如果按4下,则进入互锁模式;
根据需要进入的模式,按动相应次数的按钮,然后按住按钮1.5秒,时间较短,注意不要超时。松手后蓝色指示灯闪动2下即设置成功并进入相应的工作模式。
4.3、清除配对
无线接收器最多可保存32组发射器编码,超过32组时,最先配对的一组编码会被覆盖。
清除所有配对过的发射器:长按无线接收端按钮超过4秒,松手后蓝色指示灯闪动2下即成功清除所有配对过的发射器;如果清除失败,则重复上述操作即可。

李兴宇  见习技师

发表于 2022-1-8 20:04:27

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