Skip to content

hardware.md

Latest commit

 

History

History
284 lines (215 loc) · 13.5 KB

hardware.md

File metadata and controls

284 lines (215 loc) · 13.5 KB

Руководство по аппаратной части

Список компонентов (BOM)

Основные РЧ-модули обнаружения

Компонент Количество Характеристики Примерная стоимость
ESP32 DevKit 1 240МГц dual-core, WiFi/BT, 520KB RAM $5-10
Модуль CC1101 1 Трансивер 300-928МГц $3-5
Модуль NRF24L01+ 1 Трансивер 2.4ГГц с PA+LNA $2-4
Модуль RX5808 1 Видеоприемник 5.8ГГц $3-5
OLED-дисплей 1 128x64 I2C SSD1306 $3-5

Новые модули (6 улучшений)

Компонент Количество Характеристики Назначение Примерная стоимость
GPS-модуль NEO-6M/7M 1 UART, обновление 1-10Гц Геолокация $8-12
LoRa модуль SX1276 1 915МГц, модуляция LoRa Meshtastic mesh $6-10
Модуль MicroSD 1 Интерфейс SPI, до 32ГБ Логирование данных $2-4
Карта MicroSD 1 8-32ГБ Class 10 Хранилище логов $5-10

Вспомогательные компоненты

Компонент Количество Характеристики Примерная стоимость
Макетная плата/PCB 1 Для прототипирования $2-5
Соединительные провода 40+ Male-to-female, разной длины $3-5
Блок питания 1 5В 3А USB или LiPo 3.7В 2000мАч $8-15
Антенна (900МГц) 1 Провод 8.2см или спиральная $2-5
Антенна (2.4ГГц) 1 Диполь или PCB-антенна $3-6
Антенна (5.8ГГц) 1 Клеверлиф RHCP/LHCP $5-10
Антенна (915МГц LoRa) 1 Провод 8.6см или спиральная $3-6
GPS-антенна 1 Пассивная керамическая патч $3-8

Общая стоимость: ~$70-130 USD (со всеми 6 новыми функциями)

Схема подключения

См. wiring_diagram.svg для визуальной справки.

Пошаговая сборка

1. Подготовка ESP32

  • Подключите ESP32 к макетной плате
  • Убедитесь, что шины 3.3В и GND доступны
  • ВАЖНО: Пины GPIO ESP32 работают только с 3.3В!

2. Подключение шины SPI (общая)

Подключите следующие пины от ESP32 ко ВСЕМ трем РЧ-модулям:

Пин ESP32 Сигнал Подключить к
GPIO 23 MOSI CC1101 MOSI, NRF24 MOSI, RX5808 MOSI
GPIO 19 MISO CC1101 MISO, NRF24 MISO, RX5808 MISO
GPIO 18 SCK CC1101 SCK, NRF24 SCK, RX5808 SCK
3.3V VCC VCC всех модулей
GND GND GND всех модулей

3. Пины Chip Select (CS)

Каждому SPI-устройству нужен уникальный CS-пин:

Модуль CS пин ESP32 CS пин модуля Уровень
NRF24L01+ GPIO 15 CSN Base+
CC1101 GPIO 5 CSN/SS Standard+
RX5808 GPIO 13 CS Standard+
LoRa SX1276 GPIO 26 NSS Pro
SD Card GPIO 27 CS Pro

4. Пин CE для NRF24L01+

Пин ESP32 Пин NRF24
GPIO 2 CE

5. Пин RSSI для RX5808

Пин ESP32 Пин RX5808
GPIO 34 (ADC) RSSI

6. OLED-дисплей (I2C)

Пин ESP32 Пин OLED
GPIO 21 SDA
GPIO 22 SCL
3.3V VCC
GND GND

7. GPS-модуль (UART2)

Пин ESP32 Пин GPS
GPIO 16 TX (передача GPS)
GPIO 17 RX (прием GPS)
3.3V VCC
GND GND

Примечание: TX GPS подключается к RX ESP32 и наоборот.

8. Модуль MicroSD (SPI)

Пин ESP32 Пин SD-карты
GPIO 23 MOSI
GPIO 19 MISO
GPIO 18 SCK
GPIO 27 CS
3.3V VCC
GND GND

9. LoRa модуль SX1276 (SPI)

Пин ESP32 Пин LoRa
GPIO 23 MOSI
GPIO 19 MISO
GPIO 18 SCK
GPIO 26 NSS/CS
GPIO 33 DIO0
GPIO 32 DIO1
GPIO 25 RST
3.3V VCC
GND GND

10. Дополнительная периферия (Оповещения и Питание)

Пин ESP32 Компонент Описание
GPIO 4 Пассивный зуммер Звуковые уведомления (ШИМ)
GPIO 2 Светодиод Визуальный индикатор угрозы
GPIO 36 ADC Батареи Делитель напряжения (100k/100k) для LiPo 4.2В

Особенности модулей

CC1101 (900 МГц РЧ)

  • Антенна: Требуется антенна 868/915МГц (длина провода ~8.2см для 915МГц)
  • Питание: Потребляет ~15мА в режиме RX, ~30мА в режиме TX
  • Напряжение: 1.8-3.6В (рекомендуется 3.3В)
  • Дальность: До 500м прямой видимости

NRF24L01+ (2.4 ГГц РЧ)

  • Антенна: Встроенная PCB-антенна или внешняя SMA
  • Питание: Версия PA+LNA потребляет до 115мА в режиме TX
  • Напряжение: 1.9-3.6В (рекомендуется 3.3В)
  • Примечание: Используйте конденсатор 10мкФ между VCC и GND при нестабильности
  • Дальность: До 1000м с версией PA+LNA

RX5808 (5.8 ГГц Видео)

  • Антенна: Требуется антенна 5.8ГГц (клеверлиф или патч)
  • Питание: ~100мА типично
  • Напряжение: Вход 5В (имеет встроенный стабилизатор 3.3В)
  • Примечание: Подключите VCC к пину 5В ESP32 (VIN), НЕ к 3.3В
  • Каналы: 40 каналов в 5 диапазонах (Raceband, Fatshark и т.д.)

OLED-дисплей (I2C)

  • I2C адрес: Обычно 0x3C или 0x3D
  • Питание: ~20мА
  • Напряжение: Совместим с 3.3В или 5В
  • Разрешение: 128x64 пикселей монохромный

GPS-модуль NEO-6M/7M (UART)

  • Протокол: Стандарт NMEA 0183
  • Частота обновления: 1Гц по умолчанию (настраивается до 10Гц)
  • Точность: 2.5м CEP (Circular Error Probable)
  • Холодный старт: ~27 секунд
  • Горячий старт: ~1 секунда
  • Питание: ~45мА активный режим, ~10мА резервный
  • Напряжение: Совместим с 3.3В или 5В
  • Антенна: Требуется пассивная керамическая патч-антенна (входит в комплект большинства модулей)

Модуль MicroSD (SPI)

  • Поддерживаемые карты: MicroSD, MicroSDHC (до 32ГБ)
  • Файловая система: FAT16, FAT32
  • Питание: ~80мА во время операций записи
  • Напряжение: 3.3В или 5В с преобразователем уровней
  • Скорость: Режим SPI до 25МГц
  • Примечание: Отформатируйте карту в FAT32 перед первым использованием

LoRa модуль SX1276 (SPI)

  • Частота: 915МГц (США) или 868МГц (ЕС)
  • Модуляция: LoRa, FSK, OOK
  • Чувствительность: -148дБм (SF12, 125кГц BW)
  • Выходная мощность: +20дБм (100мВт) максимум
  • Дальность: До 10км прямой видимости
  • Питание: ~120мА режим TX, ~10мА режим RX
  • Напряжение: 3.3В
  • Антенна: Требуется спиральная антенна 915МГц или провод (8.6см)
  • Протокол: Совместим с Meshtastic

Питание

Общее потребление тока (все функции включены):

  • ESP32: ~160мА (WiFi активен), ~240мА (WiFi + BLE сканирование)
  • CC1101: ~30мА
  • NRF24L01+: ~115мА (режим TX)
  • RX5808: ~100мА
  • OLED: ~20мА
  • GPS-модуль: ~45мА
  • SD-карта: ~80мА (операции записи)
  • LoRa SX1276: ~120мА (режим TX)
  • Пиковое потребление: ~770мА (все модули передают одновременно)
  • Типичное среднее: ~350-450мА (нормальная работа)

Рекомендуемый блок питания:

  • USB: Адаптер 5В 3А (рекомендуется для стендовых испытаний)
  • Батарея: LiPo 3.7В 2000-3000мАч с повышающим преобразователем 5В
  • Портативный: Держатель батареи 18650 (конфигурация 2S) с понижающим преобразователем

Оценка времени работы от батареи (LiPo 2500мАч):

  • Непрерывная работа: ~5-6 часов
  • Режим низкого энергопотребления (GPS выкл, без логирования): ~8-10 часов
  • Глубокий сон между сканированиями: ~24+ часов

Рекомендации по антеннам

900 МГц (CC1101)

  • Тип: Четвертьволновая проволочная антенна
  • Длина: 8.2см для 915МГц
  • Усиление: 0-2дБи

2.4 ГГц (NRF24L01+)

  • Тип: PCB-антенна (встроенная) или внешний диполь
  • Усиление: 2-5дБи (версия PA+LNA)

5.8 ГГц (RX5808)

  • Тип: Клеверлиф (RHCP/LHCP) или патч-антенна
  • Усиление: 2-8дБи
  • Разъем: SMA или RP-SMA

Корпус

Рекомендуемые характеристики корпуса:

  • Материал: ABS-пластик или 3D-печать PLA
  • Размеры: Минимум 120мм x 80мм x 40мм
  • Особенности:
    • Порты для антенн (SMA-разъемы)
    • Вентиляционные отверстия для отвода тепла
    • Вырез для OLED-дисплея
    • Доступ к USB для программирования/питания

Процедура тестирования

  1. Визуальный осмотр: Проверьте все соединения на короткие замыкания
  2. Тест питания: Подключите питание, проверьте 3.3В на всех пинах VCC модулей
  3. Serial Monitor: Загрузите прошивку, проверьте сообщения инициализации
  4. Обнаружение модулей: Убедитесь, что каждый РЧ-модуль отвечает (проверьте serial)
  5. Тест RSSI: Поместите активное 2.4ГГц устройство рядом, проверьте детекцию на NRF24
  6. Тест дисплея: Убедитесь, что OLED показывает графики сигнала

Устранение неполадок

Проблема Возможная причина Решение
ESP32 не загружается GPIO0 подтянут к GND Проверьте проводку, GPIO0 должен быть свободен
Модуль не обнаружен Ошибка в SPI-проводке Проверьте, не перепутаны ли MOSI/MISO
NRF24 нестабилен Шум питания Добавьте конденсатор 10мкФ рядом с пином VCC
RX5808 нет сигнала Неправильное напряжение Убедитесь, что VCC RX5808 подключен к 5В
OLED пустой Неправильный I2C адрес Попробуйте 0x3C или 0x3D в коде

Предупреждения безопасности

⚠️ РЧ-излучение: Держите антенны на расстоянии не менее 20см от тела во время работы.

⚠️ Защита от ESD: Обращайтесь с модулями с антистатическими мерами предосторожности.

⚠️ Перегрев: Обеспечьте адекватную вентиляцию, особенно для модулей PA+LNA.

Следующие шаги

После сборки аппаратной части переходите к Конфигурации ПО.