ماژول فرستنده گیرنده وایرلس 433MHz مدل MRF300HW (که در برخی مراجع بازار با نام RFM300HW نیز شناخته میشود) یک ماژول وایرلس پرقدرت، کممصرف و پیشرفته در باند ISM است که بر پایه چیپ رادیویی MRF2300A طراحی شده است. این ماژول فرستنده وایرلس با ارائه توان خروجی واقعی +20 dBm (100 mW) و حساسیت گیرندگی بالا تا -120 dBm، حداکثر بودجه لینک (Link Budget) معادل 140 dB را فراهم میسازد که پایداری ارتباط بیسیم را در محیطهای صنعتی و موانع شهری افزایش میدهد.
این ماژول 433MHz با بهرهگیری از پکیج 16 پایه SMD و اضافه کردن پایههای کنترل سوییچ RF داخلی (RX-ANT و TX-ANT)، انعطافپذیری بالایی را برای ساخت انواع سیستمهای تلمتری و ماژول فرستنده و گیرنده ریموت پرقدرت ایجاد میکند.
ویژگیها و مشخصات فنی اصلی ماژول فرستنده و گیرنده MRF300HW فرکانس 433MHz:
- تراشه مرکزی: MRF2300A
- محدوده فرکانس کاری باند 433 مگاهرتز: قابل برنامهریزی از 413 MHz تا 453 MHz (دارای پشتیبانی سختافزاری از باندهای 868 و 915 مگاهرتز)
- توان خروجی ارسال (Output Power): +20 dBm واقعی (معادل 100 mW)
- حساسیت گیرنده (RX Sensitivity):
- در مدولاسیون OOK با نرخ داده 1.2 kbps: تا -120 dBm
- در مدولاسیون FSK با نرخ داده 1.2 kbps و انحراف 19.2 kHz: تا -118 dBm
- حداکثر بودجه لینک (Link Budget): 140 dB
- مدولاسیونهای پشتیبانیشده: FSK، GFSK و OOK
- نرخ انتقال داده (Symbol Rate):
- مد FSK: قابل برنامهریزی از 0.1 تا 300 kbps
- مد OOK: قابل برنامهریزی از 0.1 تا 40 kbps
- تفکیکپذیری فرکانس (Frequency Resolution): 24.8 Hz
- رابط ارتباطی: پروتکل SPI (با پایههای مجزای CSB برای تنظیمات و FCSB برای دسترسی به بافر FIFO)
- ولتاژ تغذیه کاری: 1.8 V تا 3.6 V (ولتاژ نامی 3.3 V)
- مصرف جریان (DC Characteristics):
- جریان حالت ارسال (TX Current): 75 mA (تایپیکال در توان +20 dBm و فرکانس 433MHz)
- جریان حالت دریافت (RX Current): 7 mA (تایپیکال در باند 433MHz)
- جریان حالت خواب (Sleep Current): حداکثر 1 µA
- ابعاد و پکیج: پکیج SMD 16 پایه با ابعاد 16 × 16 × 1.8 mm
کاربردهای اصلی ماژول MRF300HW:
- قرائت هوشمند کنتورها (Meter Reading): قرائت بیسیم از راه دور برای کنتورهای آب، برق و گاز.
- جمعآوری دادههای بیسیم (Wireless Data Collection): انتقال دیتای سنسورها در شبکههای سنسور بیسیم (WSN) صنعتی و کشاورزی.
- سیستمهای امنیتی و ریموت کنترل (Automobile & Home Security): طراحی ماژول فرستنده و گیرنده ریموت خودرو، سیستمهای دزدگیر، اعلام سرقت و قفلهای بیسیم.
- اتوماسیون خانگی و هوشمندسازی (Home Automation): کنترل بیسیم تجهیزات روشنایی، فرمانهای کنترلی و هوشمندسازی ساختمان.
جدول تعریف پایهها (Pinout)
این ماژول فرستنده گیرنده دارای 16 پایه در پکیج SMD است:
| شماره پایه | نام پایه | نوع | عملکرد و توضیح |
|---|---|---|---|
| 1 | ANT | AI/AO | ورودی و خروجی سیگنال رادیویی (اتصال به آنتن 433MHz) |
| 2 | GND | G | زمین مدار |
| 3 | RX-ANT | I/O | پایه انتخاب آنتن گیرنده؛ در حالت RX مقدار RX_ANT = 0 و TX_ANT = 1 |
| 4 | TX-ANT | I/O | پایه انتخاب آنتن فرستنده؛ در حالت TX مقدار TX_ANT = 0 و RX_ANT = 1 |
| 5 | 3.3V (VDD) | PI | پایه تغذیه مثبت (1.8 V تا 3.6 V) |
| 6 | GPIO1 | I/O | پایه ورودی/خروجی دیجیتال عمومی (قابل تنظیم با رجیسترها) |
| 7 | GPIO2 | I/O | پایه ورودی/خروجی دیجیتال عمومی (قابل تنظیم با رجیسترها) |
| 8 | GPIO3 | I/O | پایه ورودی/خروجی دیجیتال عمومی (قابل تنظیم با رجیسترها) |
| 9 | GND | G | زمین مدار |
| 10 | SDIO | I/O | پایه ورودی و خروجی داده گذرگاه SPI |
| 11 | CSB | I | پایه فعالساز چیپ SPI (Active Low) |
| 12 | SCK | I | پایه کلاک گذرگاه SPI |
| 13 | FCSB | I | پایه فعالساز بافر FIFO در SPI (Active Low) |
| 14 | NC | – | بدون اتصال |
| 15 | NC | – | بدون اتصال |
| 16 | GND | G | زمین مدار |
فرمولهای محاسباتی و روابط فنی در ماژول فرستنده گیرنده بی سیم MRF300HW فرکانس 433 مگاهرتز:
برای جلوگیری از بههمریختگی فرمولها هنگام کپیبرداری، تمام معادلات این بخش با فرمت متنی ساده و یکخطی نوشته شدهاند.
۱. محاسبه بودجه لینک (Link Budget):
Link_Budget = P_TX – Sensitivity
با جایگذاری مقادیر ماژول MRF300HW:
Link_Budget = 20 dBm – (-120 dBm) = 140 dB
۲. رابطه فرکانس حامل (Carrier Frequency):
F_RF = F_STEP × N_register
که در آن تفکیکپذیری فرکانسی برابر است با:
F_STEP = 24.8 Hz
۳. تخمین افت مسیر در فضای آزاد (Free Space Path Loss):
FSPL (dB) = 20 × log10(d) + 20 × log10(f) + 32.44
در این رابطه:
- d: فاصله بر حسب کیلومتر (km)
- f: فرکانس بر حسب مگاهرتز (MHz)
- برای این ماژول: f = 433 MHz
سوالات متداول (FAQ)
۱. تفاوت مدل MRF300HW با مدل عادی MRF300W چیست؟
-
پایههای کنترل سوییچ RF و پکیج: مدل MRF300HW دارای ۱۶ پایه است و از دو پایه اختصاصی
RX-ANT(پایه ۳) وTX-ANT(پایه ۴) برای کنترل سختافزاری سوییچ RF داخلی آنتن بهره میبرد، در حالی که مدل MRF300W دارای ۱۴ پایه بوده و این پایهها را ندارد. -
توان ارسال و مصرف جریان: مدل MRF300HW برای ارائه توان ارسال خروجی +20\text{ dBm} (100\text{ mW}) با جریان 75\text{ mA} بهینهسازی شده است، در حالی که مدل MRF300W توان نامی +13\text{ dBm} با مصرف جریان 28\text{ mA} دارد.
۲. وضعیت پایههای RX-ANT و TX-ANT در زمان ارسال و دریافت چگونه باید تنظیم شود؟
مطابق دیتاشیت، هنگام قرارگیری ماژول در حالت دریافت (RX)، پایه RX_ANT باید برابر با 0 و پایه TX_ANT برابر با 1 منطقی باشد.
در زمان ارسال (TX)، پایه TX_ANT باید برابر با 0 و پایه RX_ANT برابر با 1 منطقی تنظیم شود.
۳. ولتاژ تغذیه و سطح منطقی مناسب برای این ماژول وایرلس چقدر است؟
ولتاژ کاری این ماژول 433MHz در محدوده 1.8 V تا 3.6 V قرار دارد و ولتاژ نامی آن 3.3 V است. برای اتصال پایههای منطقی SPI به میکروکنترلرهای 5 ولتی، مانند Arduino UNO، حتماً باید از مبدل سطح منطقی (Level Shifter) استفاده شود.
۴. برد ارتباطی ماژول MRF300HW در محیط باز چقدر است؟
با توجه به توان خروجی +20 dBm (100 mW) و حساسیت -120 dBm، این ماژول فرستنده گیرنده وایرلس 433MHz در شرایط دید مستقیم (LOS) و با آنتن مناسب، توانایی دستیابی به بردهای 2 تا 4 کیلومتر در نرخ دادههای پایین را دارد.
جهت بررسی دقیق تر و دریافت اطلاعات کاملتر میتوانید به دیتاشیت ماژول RFM300HW مراجعه کنید.
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.