NRF24L01+ schwache Verbindung

[Valentin Schlegel (Gast)]

Hallo Zusammen,

ich habe eine Platine herstellen lassen, deren Aufgabe es ist, ein 
Gewicht zu messen und dieses periodisch per Funk weiter zu senden.

Nun zum Problem:
Wenn das Funkmodul wie vorgesehen direkt aufgesteckt wird, wird nichts 
empfangen. Wenn ich den Finger auf die Antenne des NRF24L01+ Moduls 
lege, kommt beim Empfänger etwas an.

Weiterhin habe ich versucht, das Modul mit Kabeln an der Platine 
anzustecken. Damit funktioniert das ganze, auch in der nähe von der 
Platine. (Um abschirmung durch Massefläche der Platine auszuschließen).

Wackelkontakt und Stromversorgung kann ich ausschließen, das Problem 
tritt auch bei verlötetem Modul und mit diversen Kondensatoren auf. Das 
Funkmodul selbst habe ich auch gegen andere, definitiv funktionierende 
getauscht.

Hat jemand eine Idee, was man da tun könnte?
Freundliche Grüße, Valentin

[NRF Testguy (Gast)]

Der NRF24 braucht auf jeden Fall einen Abblock-Kondensator
(Elko 10uF-47uF), besser noch unterstützt durch einen HF-
tauglichen 100nF Kerko. Die "weiche" Stromversorgung durch
Batterie verschlechtert die Stabilitäts-Situation noch mehr.
Eine stabile Versorgung über einen Spannungsregler wäre
sicherlich hilfreich.

Du kennst sicher meine Testaufbauten, so wird's gemacht:

Beitrag "Re: NRF24L01+ test program for Arduino Uno"

Mir fehlt auch noch die Demonstration des Testaufbaus deines
Kommunikationspartners, auch da kann noch viel schief
gegangen sein.

[Christian M. (Gast)]

Ja ohne Kondensatoren geht gar nichts!
Ausserdem sind die billigen Module alles Fälschungen! Und gehen 
bestenfalls ein paar Meter...

Gruss Chregu

[Mehmet K. (mkmk)]

Christian M. schrieb:
> Ja ohne Kondensatoren geht gar nichts!
> Ausserdem sind die billigen Module alles Fälschungen! Und gehen
> bestenfalls ein paar Meter...
>
> Gruss Chregu

Ich glaube auch, dass diese Module Faelschungen sind. Aber die 
Distanzen, die ich erreiche, sind i.O.
Mit den Modulen des TO überbrücke ich ca. 10m (dazwischen 2 Waende).

[Christian M. (Gast)]

Meine gehen mit Sichtverbindung nur so 3-4m, Signalstärke ändert fast 
nichts.
Ich werde mal mit Originalen probieren. Hoffe die von TME sind original.

Gruss Chregu

[Valentin Schlegel (Gast)]

Danke für die Antworten.

Das komische ist, dass die Module, wenn sie wie im Bild gezeigt mit 
Kabel dazwischen angeschlossen sind, problemlos über 20 Meter mit Wänden 
dazwischen überbrücken. Ebenfalls funktioniert das, wann man mit dem 
Finger an die PCB-Antenne fasst.
Die Stromversorgung hat bereits 10uF und 100nF direkt am Funkmodul.

Iat davon auszugehen, dass meine Platine zusammen mit Originalen 
NRF24L01+ funktioniert?
Wo bekomme ich denn sicher gute?

[NRF Testguy (Gast)]

Valentin Schlegel schrieb:
> ich habe eine Platine herstellen lassen

Da hättest du wohl lieber selbst Hand anlegen sollen bzw.
vor Beauftragung mal hier auf uC.net nachfragen sollen
ob alles so richtig ist. Hier gibt es nämlich Leute die
wissen wie man ein Layout richtig macht.

Zu deinem speziellen Layout hätte ich zu bemängeln dass
die Abblock-Kondensatoren wild verstreut auf der Platine
liegen anstatt dem zu stabilisierenden IC nahe zugeordnet
zu sein.

Der Quarz gehört näher an den Prozessor und die Last-
kapazitäten des Quarzes dem Prozessor zugewandt damit die
Leitungslängen und damit die Stromwege kurz bleiben. Wie
kritisch das ist hängt von der verwendeten Frequenz ab
die wir nicht kennen.

Dann stellt sich natürlich noch die Frage wie dein (ver-
mutlich) extern angeschlossender Sensor deine schwächliche
Batterie-Versorgung belastet bzw verkraftet .... wissen
wir nicht da du ja weder Layout noch Schaltplan geliefert
hast.

Bei einer Batterie-Versorgung braucht man auf jeden Fall
einen dickeren Elko als Unterstützung der Stabilisierung,
eher auch noch zusätzlich (wie bereits erwähnt) einen
Spannungsregler der die Versorgungslage sicherer macht.

[NRF Testguy (Gast)]

NRF Testguy schrieb:
> die wir nicht kennen.

Ok, 8 MHz hab ich übersehen ....

[Valentin Schlegel (Gast)]

Danke für die Kritik der Platine, bis auf das Funkmodul läuft sie jedoch 
ohne Probleme. Die Kondensatoren, die wild verstreut sind, sind unter 
anderem zwischen Stiftleiste und Reset sowie in den Messleitungen der 
Wägezelle und müssen so platziert sein. Der Quarz ist dort Platziert, 
damit er mit seinem Metallgehäuse weiter weg vom NRF Modul ist.

Die Spannungsversorgung ist stabil und bricht auch beim Messsen der 
Wägezelle (über einen HX711 angeschlossen) und beim Senden nicht ein, 
sagt zumindest mein Oszi. 10uF und 100nF habe ich direkt am Funkmodul 
angelötet (im Bild ist ein anderes Modul zu sehen)

Würde ein Original die Situation verbessern? Wo bekomme ich die?

[NRF Testguy (Gast)]

Valentin Schlegel schrieb:
> Die Kondensatoren, die wild verstreut sind, sind unter
> anderem zwischen Stiftleiste und Reset sowie in den Messleitungen der
> Wägezelle und müssen so platziert sein.

So betrachtet/definiert hat dein Prozessor gar keinen Kondensator.

Valentin Schlegel schrieb:
> Der Quarz ist dort Platziert,
> damit er mit seinem Metallgehäuse weiter weg vom NRF Modul ist.

Das macht keinen Sinn. Lange Quarz-Leitungen fangen tendenziell
Störungen von aussen ein. Sie stören selbst nach aussen kaum
da der Signalpegel dort klein und die Signalform oberwellen-
arm (da nicht rechteckförmig) ist.

[Demolition Man (Gast)]

Wenn die Dinger separat getestet problemlos funktionieren ist wohl dein 
Design vermurkst.

Ich habe hier schon dutzende verbaut, alle aus China von diversen 
Händlern und die funktionieren ausgezeichnet, bin immer wieder 
übgerrascht wie weit die Dinger zuverlässig funktionieren.

Als Empfänger kann ich auch die Module mit PA+LNA+externer Antenne 
empfehlen, die erhöhen die Reichweite deutlich, da empfange ich auch die 
Einfachmodule mit PCB-Antenne durch drei Betongeschossdecken, das geht 
wenn man mit dem Standort experimentiert sogar den Einfachmodulen aber 
halt nicht so zuverlässig.

[NRF Testguy (Gast)]

Demolition Man schrieb:
> Ich habe hier schon dutzende verbaut, alle aus China von diversen
> Händlern und die funktionieren ausgezeichnet, bin immer wieder
> übgerrascht wie weit die Dinger zuverlässig funktionieren.

Kann ich bestätigen.

Und wenn ich drei bis fünf Euro pro Modul bezahlt habe kann
ich mir nicht vorstellen dass es sich bei meinen um Originale
handelt.

Demolition Man schrieb:
> Wenn die Dinger separat getestet problemlos funktionieren ist wohl dein
> Design vermurkst.

Wenn ich eine Platine "herstellen lasse" und dann daran messe
dann zweifle ich in solch einem Zusammenhang die Messung selbst
an.

Valentin Schlegel schrieb:
> Die Spannungsversorgung ist stabil und bricht auch beim Messsen der
> Wägezelle (über einen HX711 angeschlossen) und beim Senden nicht ein,
> sagt zumindest mein Oszi.

Störungen auf Spannungsversorgung nachzuweisen ist durchaus
schwierig, insbesondere wenn diese nicht zyklisch auftreten.

[NRF Testguy (Gast)]

Valentin Schlegel schrieb:
> Iat davon auszugehen, dass meine Platine zusammen mit Originalen
> NRF24L01+ funktioniert?

Nein.

Es ist davon auszugehen dass mit einem soliden Design auch
nicht-originale NRF24L01+ Module einwandfrei funktionieren.

[Valentin Schlegel (Gast)]

Ich kann mit beim besten Willen nicht vorstellen, dass mein Layout etwas 
damit zu tun haben könnte.

Wenn ich das Modul mit 20cm langen Kabeln anschließe, funktioniert es 
wie es soll. Ebenso funktioniert mein Breadboard-Aufbau. Diese beiden 
Aufbaute sind sicherlich schlechter als meine Platine.

Wenn ich 20cm Kabel dazwischen habe, werden doch viel mehr Störungen 
eingestrahlt und die Stromversorgungssituation wird bestimmt auch nicht 
besser.
Außerdem frage ich mich, warum es funktioniert, wenn ich den Finger auf 
die Antenne lege? Hilft da vielleicht eine Drahtantenne?

[NRF Testguy (Gast)]

Valentin Schlegel schrieb:
> Ebenso funktioniert mein Breadboard-Aufbau.

Den du nicht zeigen willst.

Valentin Schlegel schrieb:
> Diese beiden
> Aufbaute sind sicherlich schlechter als meine Platine.

Ausserdem ist dir (wie uns) nicht klar welcher der beiden
Teilnehmer schlechter bzw problematischer ist. Zum Senden/
Empfangen gehören ja immer zwei. Es können ja auch beide
unzulänglich funktionell sein. Jetzt sage bitte nicht dass
dein Daumentest der Nachweis ist ...

Der Finger ist bei HF-kritischen Problemschaltungen fast
immer hilfreich, es gilt dann die Unzulänglichkeiten der HF-
Schaltung zu eliminieren sodass der Finger nicht mehr er-
forderlich ist.

Valentin Schlegel schrieb:
> Wenn ich das Modul mit 20cm langen Kabeln anschließe, funktioniert es
> wie es soll.

Wie soll es denn funktionieren?

Längere Kabel könnten in diesem Zusammenhang dabei helfen
die HF-Masse (Gegengewicht zu Antenne) zu vergrössern und
somit die Antennen-Eigenschaften zu verbessern.

[Mehmet K. (mkmk)]

Valentin Schlegel schrieb:
> Iat davon auszugehen, dass meine Platine zusammen mit Originalen
> NRF24L01+ funktioniert?

Irgendwo hatte ich mal gelesen, dass die Chinesen beim Kopieren dieses 
Chips sich 1:1 an das Datenblatt gehalten haben. Das Datenblatt hatte 
aber bei der Beschreibung eines Registers einen Fehler (der beim 
naechsten Release korrigiert wurde). Da lief aber die Produktion der 
Chinesen bereits hochtourig.
Deshalb funktionieren die Orginale nicht mit denen der Chinesen. Heisst 
es.

[Valentin Schlegel (Gast)]

Hier die gewünschten Bilder.

[Valentin Schlegel (Gast)]

NRF Testguy schrieb:
> Längere Kabel könnten in diesem Zusammenhang dabei helfen
> die HF-Masse (Gegengewicht zu Antenne) zu vergrössern und
> somit die Antennen-Eigenschaften zu verbessern.

Naja, am HF Teil kann ich ja nichts ändern. Das heißt ja eigentlich, 
dass die Module Mist sind, oder?

[Valentin Schlegel (Gast)]

Die Top-Seite der Platine liegt übigens auf GND, die Bottom Seite auf 
Vbat

[Christian M. (Gast)]

Valentin Schlegel schrieb:
> Bilder

Nach

https://zeptobars.com/en/read/Nordic-NRF24L01P-SI24R1-real-fake-copy

hast Du Fälschungen.

Gruss Chregu

[Michael U. (amiga)]

Hallo,

wenn jetzt noch der Abstand zwischen Antenne und Kuper-Fläche der 
Leiterplatte im passend ungünstigen Verhältnis zur Wellenlänge bei 
2,4GHz liegt, möchte ich nicht über das Abstrahlverhalten der 
nRF-Antenne nachdenken...

Bei mir wäre das Modul mit der Antenne über einer Leiterplattenecke 
gelandet und unterhalb der Antenne kein Kuper und möglichst auch keine 
Bauteile und Leiterbahnen.

Gruß aus Berlin
Michael

[Valentin Schlegel (Gast)]

Ich hab mein Modul jetzt mit einer Stiftreihe verlängert und das bringt 
schon erhebliche Verbesserung mit sich. Jetzt gehen etwa 5 Meter.

Mit dem gleichen Modul hab ich aber auch schon mehr geschafft. Wenn es 
also an der Massefläche liegt, sollte ja eine gewinkelte Buchsenleiste 
das Problem lösen können, oder? Damit könnte ich das Funkmodul nach oben 
abstehen lassen (wie im Foto gezeigt). Das sollte ja dann helfen?

[Michael U. (amiga)]

Hallo,

Valentin Schlegel schrieb:
> Mit dem gleichen Modul hab ich aber auch schon mehr geschafft. Wenn es
> also an der Massefläche liegt, sollte ja eine gewinkelte Buchsenleiste
> das Problem lösen können, oder? Damit könnte ich das Funkmodul nach oben
> abstehen lassen (wie im Foto gezeigt). Das sollte ja dann helfen?

mach es so. Wenn die Modulantenne senkrecht über der Platine steht, 
dürfte der Einfluß praktisch kaum noch nachweisbar sein.

Gruß aus Berlin
Michael

[Christian M. (Gast)]

Habe jetzt auch Module von TME bekommen und getestet.

Unterschied ist fast keiner, auch nur ca. 5m Sichtverbindung. Alle 
Kanäle durchprobiert. Die Oberen scheinbar ein bisschen besser.

Bei allen Modulen 10uF und 100nF nachgerüstet.

Auf dem Bild links von TME, rechts aus ebay. Vielleicht interessiert's 
ja jemanden, trotz Negativ-Bewerter-Idiot.

Gruss Chregu

[NRF Testguy (Gast)]

Christian M. schrieb:
> Unterschied ist fast keiner, auch nur ca. 5m Sichtverbindung.

Wenn du mit den 5 Metern deine Maximalreichweite meinst
dann ist bei dir am Aufbau bzw der übrigen Schaltung
etwas grob faul.

Es sei denn du hast bei dir eine bei um die 2.4 GHz herum
stark versaute Umwelt.

Allerdings fehlen bei dir die Angaben ein paar wichtiger
Parameter wie Baudrate, Acknowledge (enabled) und Retries.

Und die Schaltung und der Aufbau (den die meisten NRF24-
"Meckerer" nicht herzeigen wollen) kann massgeblich über
Störpegel und HF-Eigenschaften mitbestimmen. Da hilft dann
auch das beste Abblock-C-Duo nicht.

[Wolfgang (Gast)]

Christian M. schrieb:
> Unterschied ist fast keiner, auch nur ca. 5m Sichtverbindung.

Wie sieht dein Aufbau aus?
Abstand zu anderen Cu-Flächen, Polarisation Sende-/Empfangsantenne, 
andere 2.4GHz Nutzer (WLAN, BT, ...)?

[Christian M. (Gast)]

Sender: Mit einem Arduino Pro Micro auf einem Print (Bild), Antenne 
schaut über Print raus.

Empfänger: In 3D-gedrucktem Gehäuse ausserhalb eines Aluminiumgehäuses 
(Bild), Antenne schaut über Gehäuse raus.

Library ist: https://github.com/TMRh20/RF24

Code Sender:

#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>

RF24 radio(7, 8); // CE, CSN
const byte address[6] = "00001";
int led = 10;
int _CSN = 8;
int _MOSI = 11;
int _CE = 7;
int _SCK = 13;
int _MISO = 12;
char inputString[10];
int zaehler = 0;

void setup() {
  radio.begin();
  radio.openWritingPipe(address);
  // PALevelcan be one of four levels:
  // RF24_PA_MIN, RF24_PA_LOW, RF24_PA_HIGH and RF24_PA_MAX
  radio.setPALevel(RF24_PA_MAX);
  radio.setChannel(127);
  radio.stopListening();
  Serial.begin(9600);
  Serial1.begin(9600);
  // irgendwo stand, dass besser alle Ausgänge 
  // als solche deklariert werden sollen:
  pinMode(led, OUTPUT);
  pinMode(_CSN, OUTPUT);
  pinMode(_MOSI, OUTPUT);
  pinMode(_CE, OUTPUT);
  pinMode(_SCK, OUTPUT);
}

void loop() {

  if (Serial1.available()) {          // hat die TTL-Schnittstelle Zeichen?
    digitalWrite(led, HIGH);          // LED anzünden
    char inChar = Serial1.read();     // das neue Byte einlesen
    inputString[zaehler] = inChar;    // und an die nächste Position im String
    zaehler++;                        // dec(Position)
    if (inChar == '\n') {             // wenn LF (chr$(10) (Enter)
      inputString[zaehler] = '\0';    // NULL zum Beenden des Strings
      Serial1.print(inputString);     // an die TTL-Schnittstelle schicken und
      radio.write(&inputString, sizeof(inputString));
      zaehler = 0;
    }
    digitalWrite(led, LOW);           // LED auslöscchen
  }

}

Code Empfänger:

#include <SPI.h>
#include <nRF24L01.h>
#include <RF24.h>

#include <Ethernet.h>
#include <EthernetUdp.h>

#include <TimerOne.h>

byte mac[] = { 0x00, 0xAD, 0xBE, 0xEF, 0xFE, 0xED };
IPAddress ip(192, 168, 1, 99);

unsigned int localPort = 23;      // local port to listen on

EthernetUDP Udp;

char packetBuffer[24]; //buffer to hold incoming packet,

RF24 radio(9, 53); // CE, CSN
//CE  Chip Enable Activates RX or TX mode
//CSN SPI Chip Select 

const byte address[6] = "00001";
int EIN = 1;
int AUS = 0;

//LEDs Frontplatte:
int led_gruen_oben = 30;
int led_gelb_oben = 31;
int led_gruen_mitte = 32;
int led_gelb_mitte = 33;
int led_rot = 34;

//nRF24L01 ist angeschlossen:
int _CSN = 53;
int _MOSI = 51;
int _CE = 9;
int _SCK = 52;
int _MISO = 50;
int _INT = 8;

int verzug_led_gruen_oben = 0;
int verzug_led_gelb_oben = 0;
int verzug_led_gruen_mitte = 0;
int verzug_led_gelb_mitte = 0;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  Serial2.begin(2400);
  radio.begin();
  radio.openReadingPipe(0, address);
  radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);
  radio.setChannel(127);
  radio.startListening();

  Ethernet.begin(mac,ip);
  Udp.begin(localPort);

  pinMode(led_gruen_oben, OUTPUT);
  pinMode(led_gelb_oben, OUTPUT);
  pinMode(led_gruen_mitte, OUTPUT);
  pinMode(led_gelb_mitte, OUTPUT);
  pinMode(led_rot, OUTPUT);
  pinMode(_CSN, OUTPUT);
  pinMode(_MOSI, OUTPUT);
  pinMode(_CE, OUTPUT);
  pinMode(_SCK, OUTPUT);
  pinMode(_INT, INPUT);
  Serial.println("Setup");
  //digitalWrite(led_rot, EIN);
  
  Timer1.initialize(10000);
  Timer1.attachInterrupt(verzug);
}

void verzug() {
  if (verzug_led_gruen_oben) {
    verzug_led_gruen_oben--;
    digitalWrite(led_gruen_oben, EIN);
  } else {
    digitalWrite(led_gruen_oben, AUS);
  }

  if (verzug_led_gruen_mitte) {
    verzug_led_gruen_mitte--;
    digitalWrite(led_gruen_mitte, EIN);
  } else {
    digitalWrite(led_gruen_mitte, AUS);
  }

  if (verzug_led_gelb_oben) {
    verzug_led_gelb_oben--;
    digitalWrite(led_gelb_oben, EIN);
  } else {
    digitalWrite(led_gelb_oben, AUS);
  }

  if (verzug_led_gelb_mitte) {
    verzug_led_gelb_mitte--;
    digitalWrite(led_gelb_mitte, EIN);
  } else {
    digitalWrite(led_gelb_mitte, AUS);
  }
}

void loop() {
  // nRF24L01 Packete empfangen:
  if (radio.available()) {
    char text[32] = "";
    radio.read(&text, sizeof(text));
    Serial.print("From nRF24L01 Data: ");
    String newString = text;
    newString.trim();
    newString.toUpperCase();
    Serial.println(newString);
    if (newString.startsWith("XL") || newString.startsWith("XF")) {
      verzug_led_gruen_oben = 10;
      ausgabe(newString);
    } else {
      verzug_led_gelb_oben = 10;
    }
  }

  // EthernetShield mit UDP empfangen:
  int packetSize = Udp.parsePacket();
  if(Udp.available()) {
    char packetBuffer[24] = "";
    Udp.read(packetBuffer,24);
    String newString = packetBuffer;
    newString.replace("$", ",");        //alle $ durch Komma ersetzen
    newString.trim();                   //aller Scheiss entfernen
    newString.toUpperCase();            //und in Grossbuchstaben wandeln
    Serial.print("From IP: ");
    IPAddress remote = Udp.remoteIP();
    Serial.print(remote);
    Serial.print(" Data: ");
    Serial.println(newString);
    if (newString.startsWith("XL") || newString.startsWith("XF")) {
      verzug_led_gruen_mitte = 10;
      ausgabe(newString);
    } else {
      verzug_led_gelb_mitte = 10;
    }
  }
}

void ausgabe(String newString) {
  Serial2.println(newString);
}

Gruss Chregu

[Wolfgang (Gast)]

Christian M. schrieb:
> Empfänger: In 3D-gedrucktem Gehäuse ausserhalb eines Aluminiumgehäuses
> (Bild), Antenne schaut über Gehäuse raus.

Für eine Wellenlänge von 12.5 cm ist das Alu-Gehäuse heftig dicht dran. 
Das wird das HF-Feld kräftig verbiegen.

Probier mal mit einem losen Empfänger.

[Funker (Gast)]

Christian M. schrieb:

>   radio.setPALevel(RF24_PA_MIN);

PA_MAX

>   radio.setChannel(127);

Darfst du auf 2,527 GHz senden?


radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
radio.setRetries(15,15);

[NRF Testguy (Gast)]

Funker schrieb:
> radio.setDataRate(RF24_250KBPS);
> radio.setRetries(15,15);

NRF Testguy schrieb:
> Allerdings fehlen bei dir die Angaben ein paar wichtiger
> Parameter wie Baudrate, Acknowledge (enabled) und Retries.


Funker schrieb:
> Darfst du auf 2,527 GHz senden?

Honi soit qui mal y pense.

Allerdings könnte es durchaus sein dass manche Chips gerade
an der oberen Frequenzgrenze ein bisschen "schwach auf der
Brust" sind. Vielleicht sind sie dort auch gar nicht
ausgetestet.

Christian M. schrieb:
> Sender: Mit einem Arduino Pro Micro auf einem Print (Bild), Antenne
> schaut über Print raus.
>
> Empfänger: In 3D-gedrucktem Gehäuse ausserhalb eines Aluminiumgehäuses
> (Bild), Antenne schaut über Gehäuse raus.

Aus diesen Angaben heraus ist zu bemängeln:

- dass es kein Schaltbild gibt
- die Stromversorgung ein elementarer Bestandteil der
Funktionalität einer Schaltung ist (sie fehlt)
- die Schaltungen kein klar definiertes Massepotential haben
(Kettenschaltung verschiedener Teilbaugruppen, wobei die
Massenverhältnisse am Blechgehäuse überhaupt nicht klar sind)
Damit haben solche Schaltungen "Steckbrett-Charakter" mit all
seinen "Vorteilen".