آشنایی با تجهیزات ارتباط بیسیم در روباتیک

[ravegoat]

در این نوشته با سخت افزار های مناسب جهت کنترل روبات به صورت بیسیم آشنا می شویم. انتخاب تجهیزات بیسیم مناسب برای یک روبات به نوع ماموریت روبات بستگی دارد. مهم ترین عوامل تاثیر گذار در اين رابطه عبارت اند از: فاصله، فرکانس کاری، سرعت ارتباط، امنیت ارتباط، رابط های سخت افزاری و مصرف انرژی. نکته دیگری که باید به آن توجه کنیم نوع ارتباط است. ارتباط بیسیم می تواند یک طرفه و یا دو طرفه باشد. در گونه ی یک طرفه یک سخت نرم افزار فقط در نقش فرستنده و سخت افزاز دیگر فقط در نقش گیرنده ظاهر می شود و عکس آن ممکن نیست. اما در نوع دو طرفه هر دو سوی ارتباط می توانند با هم تعامل متقابل داشته باشند.

در صورت داشتن دانش کافی در زمینه ی الکترونیک می توانیم خودمان اقدام به ساخت مدار ارتباط بیسیم کنیم و رابط ها، برد و فرکانس کاری را بر حسب نیاز خودمان پیکره بندی کنیم. از لینک زیر می توانید شماتیک یک مدار فرستنده و گیرنده ی بیسیم را دریافت کنید. این مدار تحت فرکانس 315 MHz کار می کند. فرستنده از طریق پورت COM به رایانه وصل می شود و گیرنده که روی روبات قرار می گیرد، دستورات را دریافت کرده و اجرا می کند:

https://sites.google.com/site/tomyadsoft/Home/WirelessMod.zip

برای فراهم آوردن یک ارتباط بیسیم مطمئن تر می توانیم از ماژول های Wireless استفاده کنیم. در این جا به چهار نوع ماژول اشاره می کنیم که می توان آن ها را با یک قیمت نسبتا" مناسب به راحتی تهیه کرد:

1-Bluetooth
همه ی ما با فناوری بلوتوث آشنا هستیم. این فناوری می تواند بستر مناسبی را برای ارتباط بیسیم فراهم آورد. با تهیه ی ماژول Bluetooth می توانیم یک ارتباط دوطرفه بین سرور کنترل و روبات برقرار کنیم و حتی می توان روبات را با موبایل مجهز به بلوتوث هدایت کرد. دندان آبی دارای بردی حداکثر تا 100 متر است اما سرعت بالایی را فراهم می آورد (24 Mbps در نسخه ی سه). خوشبختانه امکانات نرم افزاری مناسب نیز برای مدیریت بلوتوث وجود دارد.

2-HM-TR
ماژول های HM-TR با قیمتی ارزان می توانند یک ارتباط بیسیم را تحت چهار باند فرکانسی به وجود آورند. برد موثر ارتباطی این ماژول ها مانند سایر ماژول ها به شرایط محیطی و سخت افزاری وابسته است اما حداکثر این برد به 200 متر می رسد. سرعت ارتباط HM-TR نیز در حدود 100 kbps بوده که برای ارسال داده های متنی بسیار مناسب است. برای آشنایی با نحوه ی برنامه ریزی این ماژول ها باید به datasheet آن ها مراجعه کنیم.

3-Sim20
Sim20 ماژول قدرتمندی است که رابط هایی چون USB و RS232 را پوشش می دهد و با AT Command برنامه ریزی می شود. برد ارتباطی ماژول های Sim20 در فضای باز می تواند به حداکثر 1.5 km برسد. Sim20 این توانایی را دارد که بین 3 باند فرکانسی سوئیچ شود. این ماژول ها بسته به نوع مدل دارای سرعت ارتباطی بین 200 تا 350 kbps هستند.

4-ZigBee
ZigBee یک فناوری کم مصرف تحت فرکانس 2.4 Ghz برای راه اندازی ارتباط بیسیم است. پروتکل حاکم بر ZigBee بسیار قدرتمند بوده به طوری که می توان آن را برای ارتباطات شبکه ای حرفه ای به کار برد. نرخ انتقال اطلاعات با ماژول های ZigBee به حدود 300 kbps می رسد. ماژول های XBee دارای بردی بین 30 تا 90 متر هستند ولی برد مدل های XBee Pro تا حداکثر 1.6 km است گرچه قیمت این مدل ها نسبتا" بالاست.

لازم به ذکر است گونه ای دیگر از ارتباطات بیسیم وجود دارد که برای انتقال تصاویر زنده از سوی روبات به کار می رود. به دلیل حجم بالای اطلاعات صوتی و تصویری می توانیم از یک Wireless Camera برای ایجاد چنین ارتباطی استفاده کنیم. پک های چون JMK به راحتی قابل تهیه اند تا تصاویر ویدئویی را با کیفیت مناسب و در شعاع خوبی مخابره کنند.

[robo87gh]

سلام
لطف میکنید به طور عملی توضیح بدید که داده به چه صورت ارسال میشه؟
آیا به برنامه نویسی نیاز داره؟

[ravegoat]

سلام
لطف میکنید به طور عملی توضیح بدید که داده به چه صورت ارسال میشه؟
آیا به برنامه نویسی نیاز داره؟

سلام

دوست گرامي عضويت شما رو در SSA تبريك مي گم.

بله حتما"! در مورد بلوتوث لطفا" تاپيك بخش C برنامه نويسي انجمن رو يه مرور بفرماييد. در مورد سيم 20 و ZigBee ارتباط بر مبناي AT Command صورت مي گيره. من خودم به صورت عملي تنها با سيم 20 كار كردم كه سعي مي كنم به زودي يه آموزش براش بذارم تا شايد مفيد واقع بشه.

نه الزما"! براي تمام ماژول هاي معرفي شده ي فوق نرم افزار هاي وجود داره كه مي تونيد بدون برنامه نويسي از اون ها جهت برقرار يه ارتباط ساده استفاده كنيد. ولي عموما" در كاربرد هاي خاص تر و همچنين يك پارچه سازي ها نياز به برنامه نويسي احساس ميشه.

موفق باشيد
آرمينبرای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید ! برای عضویت اینجا کلیک کنید

[ranginkaman]

سلام من یک سری اطلاعات می خواستم در مورد مو ضوعی که به شدت بهش نیاز دارم . به این شرح راستش من به یک سخت افزار بی سیم که مشخصات HM-TR راو داشته باشه نیاز دارم به این شکل که سرور فرستنده بیسم در یک جا ثابت بمونه و به محظ سنسوری که سیگنال های سرور بهش حساس باشن با نزدیک شدن به فاصله یا محدوده سرور که متر200 باشه به میکرو کنترولر اطلاع بده و میکرو کنترولر یک سری عملیات که برنامه ریزی شده رو انجام بده . در ظمن سرور بیسیم نیاز به رایانه نداشته باشه و فقط به میکرو کنترولر کانکت باشه . و این که گفتید میشه با ساخت مدار در HM-TR نسبت به نیاز خودمون تنظیم کنیم . حثما در این مورد هم واسم اطلاعات بزارین یا اگه مقاله ای در این خصوص دارید حتما معرفی کنید . به شدت نیاز به اطلاعات شما دارم ممنون .

[ravegoat]

nRF24L01 یک ماژول Transceiver برای ایجاد یک ارتباط بیسیم تحت فرکانس 2.4 گیگاهرتز است. ویژگی های این ماژول عبارت اند از:

• پروتکل ارتباطی قدرتمند که خطا در ارسال و دریافت را حداقل می کند.
• حداکثر سرعت ارتباطی 2 Mbps در هوا
• قیمت مناسب و موجود در بازار ایران
• قابلیت شبکه شدن با 6 ماژول nRF24 دیگر
• ارتباط دیجیتال از طریق SPI

NRF24L01-PA_LAN.jpg

دیتاشیت و سورس CodeVision آن از پیوست قابل دریافت است.

[ravegoat]

HM-TR یک ماژول Transceiver برای ایجاد یک ارتباط بیسیم Half Duplex است که بسته به مدل آن تحت فرکانس های زیر کار می کند:

1. 315 MHz
2. 434 MHz
3. 869 MHz
4. 915 MHz

HM-TR.jpg

ویژگی ها این ماژول به شرح زیر است:

• راه اندازی آسان
• قابلیت پیکره بندی از طریق نرم افزار رایانه ای
• ارتباط با میکروکنترلر از طریق UART
• دارای دو مدل ارتباطی TTL و RS232 (مناسب برای اتصال به رایانه)
• قیمت ارزان و موجود در بازار ایران
• حداکثر برد 300 متر در شرایط ایده آل
• حداکثر نرخ انتقال داده ی 19200 bps

معایب ان ماژول عبارت اند از:

• حساسیت به نویز: حتما" از یک روش کدینگ داده نظیر Manchester coding جهت کاهش اثرات نویز استفاده شود.
• تغییر حالت کاری: این ماژول اگر در مدت زمان کوتاهی بیکار بماند تغییر Mode می دهد و روند ارتباط را مختل می کند. لذا باید داده ها را به هنگام ارسال داخل یک حلقه قرار داد.

در پیوست، دیتاشیت این ماژول و یک پروژه ی فارسی ساخت صفحه کلید بیسیم با HM-TR همراه با سورس بسکام و شماتیک مدار آن آورده شده است.

[ravegoat]

ماژول HM-T یک فرستنده ی FSK است که با دریافت داده از طریق USART آن را برای ماژول گیرنده ی خود یعنی HM-R ارسال می کند. فرکانس این ماژول ها یکی از مقادیر زیر است و برای تبادل داده باید فرکانس فرستنده و گیرنده یکسان باشد:

• 434 مگاهرتز
• 869 مگاهرتز
• 915 مگاهرتز

HM-T&R.jpg
این ماژول ها ارزان قیمت اند و درنتیجه نباید انتظار یک ارتباط مطمئن را از آن ها داشت. پیشنهاد می شود جهت استفاده از این ماژول ها، یک روش تشخیص خطا نظیر CRC حین ارتباط به کار گرفته شود. سورس بسکام ارتباط HMT با چندین HMR از پیوست قابل دریافت است.

پیش از راه اندازی ماژوال ها تکه سیمی را به عنوان آنتن در بخش تعیین شده در فرستنده و گیرنده لحیم کنید. طول آنتن برای رسیدن به حالت تشدید باید ¼ طول موج ارتباط باشد. فرضا" برای ماژول RF 915 مگاهرتز بهترین طول آنتن تقریبا" 76 میلی متر خواهد بود. همچنین بهتر است حداقل فاصله ی بین گیرنده و فرستنده نیم متر در نظر گرفته شود.