RF433 Analüsaator: 7 sammu

2024 Autor: John Day | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2024-01-30 08:48

Selle juhendiga luuakse mõõteriist, mis aitab analüüsida 433 MHz RF -ülekandeid, mida tavaliselt kasutatakse väikese võimsusega kaugkommunikatsiooniks koduautomaatikas ja andurites. Seda saab ilmselt hõlpsasti muuta, et töötada mõnes riigis kasutatava 315 MHz sagedusega. Selleks kasutataks RXB6 315 MHz versiooni praeguse 433 MHz asemel.

Pilli eesmärk on kahekordne. Esiteks pakub see signaali tugevuse mõõturit (RSSI), mida saab kasutada kinnistu ümbruse katvuse uurimiseks ja mustade laikude leidmiseks. Teiseks saab see jäädvustada saatjatelt puhtaid andmeid, et hõlbustada erinevate seadmete kasutatavate andmete ja protokollide analüüsimist. See on kasulik, kui proovite olemasolevatele üksustele ühilduvaid lisandmooduleid kujundada. Tavaliselt raskendab andmete kogumist vastuvõtjate taustamüra, mis tekitab palju valeüleminekuid ja raskendab tõeliste edastuste avastamist.

Seade kasutab RXB6 ülivõimsat vastuvõtjat. See kasutab vastuvõtjakiipi Synoxo-SYN500R, millel on RSSI analoogväljund. See on tegelikult AGC -signaali puhverdatud versioon, mida kasutatakse vastuvõtja võimenduse reguleerimiseks ja annab signaali tugevuse laias vahemikus.

Vastuvõtjat jälgib ESP8266 (ESP-12F) moodul, mis teisendab RSSI signaali. See juhib ka väikest kohalikku OLED -ekraani (SSD1306). Elektroonika saab ka andmete edastamise ajastamise teavet jäädvustada.

Pildistamist saab käivitada lokaalselt seadme nupuga. Saadud andmed salvestatakse failidesse hilisemaks analüüsiks.

ESP12 moodul käitab veebiserverit, et anda juurdepääs failidele ja siit saab käivitada ka jäädvustusi.

Seadet toidab väike LIPO laetav aku. See annab mõistliku tööaja ja elektroonika on vaikse vooluga, kui seda ei kasutata.

Samm: vajalikud komponendid ja tööriistad

Oluline märkus:

Olen leidnud, et mõnel RXB6 433 MHz vastuvõtjal on mittetöötav RSSI väljund, kuigi AGC ja ülejäänud funktsioonid on korras. Kahtlustan, et kasutusel võivad olla mõned klooni Syn500R kiibid. Leidsin, et WL301-341 märgistusega vastuvõtjad kasutavad Syn5500R ühilduvat kiipi ja RSSI on funktsionaalne. Nende eeliseks on ka see, et nad ei kasuta sõelumispurki, mis muudab AGC kondensaatori muutmise lihtsamaks. Soovitan neid seadmeid kasutada.

Vaja on järgmisi komponente

ESP-12F wifi moodul

• 3.3V regulaator xc6203
• 220uF 6V kondensaator
• 2 schottky dioodi
• 6 mm nupp
• n kanaliga MOSFET nt. AO3400
• p kanal MOSFET nt. AO3401
• takistid 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• väike tükk prototüüpimisplaati
• RXB6 või WL301-341 ülihea 433MHz vastuvõtja
• SSD1306 0,96 OLED -ekraan (ühevärviline SPI -versioon)
• LIPO aku 802030 400mAh
• 3 -kontaktiline pistik laadimiseks
• Ühendage traat
• Emaileeritud vasktraat isevoolav
• Epoksiidvaik
• Kahepoolne teip
• 3D trükitud korpus

Vajalikud tööriistad

• Peene jootekolb
• Lahusti palmik
• Pintsetid
• Tangid

2. samm: skemaatiline

Ringlus on üsna lihtne.

LDO 3,3 V regulaator muudab LIP-i 3,3 V-ks, mida ESP-12F moodul vajab.

Nii ekraanile kui ka vastuvõtjale antakse toide kahe lülitusmooduli kaudu, nii et need on ESP -mooduli magamise ajal välja lülitatud.

Nupp käivitab süsteemi, toites ESP8266 EN sisendisse 3.3V. GPIO5 säilitab selle siis, kui moodul on aktiivne. Nuppu jälgitakse ka GPIO12 abil. GPIO5 vabastamisel eemaldatakse EN ja seade lülitub välja.

Vastuvõtja andmeliini jälgib GPIO4. RSSI signaali jälgib AGC 2: 1 potentsiaalijagaja kaudu.

SSD1306 ekraani juhitakse SPI kaudu, mis koosneb viiest GPIO signaalist. Võib olla võimalik kasutada I2C versiooni, kuid see nõuab kasutatava kogu muutmist ja osa GPIO ümbertegemist.

3. samm: vastuvõtja muutmine

Komplekti kuuluv RXB6 ei tee RSSI -signaali kättesaadavaks oma välistel andmekandjatel.

Lihtne muudatus võimaldab seda. Seadme DER -signaali pistik on tegelikult vaid andmesignaali kordus. Need on ühendatud juhtmega 0 oomi takisti R6. See tuleb eemaldada jootekolvi abil. Komponent nimega R7 peab nüüd olema omavahel ühendatud. Ülemine ots on tegelikult RSSI signaal ja alumine läheb DER -pistikule. Võib kasutada 0 oomi takistit, kuid ma ühendasin selle lihtsalt natuke juhtmega. Need kohad on juurdepääsetavad väljaspool metallist sõelumispurki, mida ei ole selle muudatuse jaoks vaja eemaldada.

Modifikatsiooni saab testida, ühendades voltmeetri DER -i ja GND -ga, kui vastuvõtja on sisse lülitatud. See näitab pinget vahemikus umbes 0,4 V (puudub vastuvõetud toide) kuni umbes 1,8 V kohaliku 433 MHz allikaga (nt kaugjuhtimispult).

Teine muudatus ei ole hädavajalik, kuid üsna soovitav. Komplektis on vastuvõtja AGC reageerimisaeg üsna aeglane ja vastuvõetud signaalile reageerimiseks kulub mitusada millisekundit. See vähendab RSSI jäädvustamise ajal eraldusvõimet ja muudab RSSI kasutamise andmete kogumise käivitajana vähem reageerivaks.

AGC reageerimisaegu kontrollib üks kondensaator, kuid kahjuks asub see metallist sõelumispurgi all. Sõelumispurki on tegelikult üsna lihtne eemaldada, kuna seda hoiavad lihtsalt 3 korki ja seda saab hinnata, kuumutades neid kordamööda ja tõstes väikese kruvikeerajaga üles. Pärast eemaldamist saab avad uuesti kokkupanekuks puhastada, kasutades jootetõrjepunutist või uuesti puurides umbes 0,8 mm otsikuga.

Muudatus seisneb olemasoleva AGC kondensaatori C4 eemaldamises ja selle asendamises 0,22 uF kondensaatoriga. See kiirendab AGC reageerimist umbes 10 korda. See ei mõjuta vastuvõtja jõudlust halvasti. Pildil näen rööbastee lõikamist ja linki sellele rajale AGC kondensaatorist. See pole vajalik, kuid teeb AGC -punkti kristallide all asuvale padjandile kristallide all kasutamiseks juhuks, kui soovitakse lisamahtuvust tagasi lisada. Mul pole seda vaja olnud. Seejärel saab sõela asendada.

Kui kasutate seadet WL301-341 RX, näitab foto seda, kui AGC kondensaator on esile tõstetud. Samuti on näidatud RSSI signaali tihvt. See pole tegelikult millegagi seotud. Tihvtiga saab ühendada lihtsalt peene traadi. Teise võimalusena on kaks keskmist hüppajanuppu omavahel ühendatud ja mõlemad edastavad andmeid. Nendevahelise jälje saab lõigata ja seejärel RSSI siduda varuosaga, et muuta RSSI -signaal hüppajaväljundis kättesaadavaks.

4. samm: ehitamine

Väljaspool ESP-12 moodulit on vaja umbes 10 komponenti. Neid saab koostada ja ühendada prototüüpimisplaadi tükiga. Kasutasin ESP -spetsiifilist prototüüpimisplaati, mida kasutasin regulaatori ja muude smd -komponentide paigaldamise hõlbustamiseks. See kinnitatakse otse ESP-12 mooduli peale.

Kast, mida ma kasutasin, on 3D -trükitud kujundus, mille aluses on 3 süvendit vastuvõtja, ekraani ja esp -mooduli võtmiseks. Sellel on ekraani jaoks väljalõige ning augud laadimispunkti ja nupu jaoks, mis tuleb sisestada ja kinnitada väikese koguse polüoksüvaikuga.

3 mooduli, laadimispunkti ja nuppude ühendamiseks kasutasin haaketraati. ja seejärel kinnitage need oma kohale, kasutades ESP ja vastuvõtja jaoks kahepoolset küljeteipi ja väikesi epoksüpiike, et hoida ekraani külgi paigal. Aku ühendatakse laadimispunktiga ja kinnitatakse kahepoolse teibiga vastuvõtja peale.

Samm: tarkvara ja konfiguratsioon

Tarkvara on ehitatud Arduino keskkonda.

Selle lähtekood on aadressil https://github.com/roberttidey/RF433Analyser Kood võib enne kompileerimist ja ES8266 seadmesse vilkumist muuta turvalisuse huvides paroolide mõnda konstandit.

• WM_PASSWORD määrab parooli, mida wifiManager kasutab seadme seadistamisel kohalikku wifi -võrku
• update_password määratleb parooli, mida kasutatakse püsivara värskenduste lubamiseks.

Esmakordsel kasutamisel lülitub seade WiFi -seadistusrežiimi. Kasutage seadme seadistatud pääsupunktiga ühenduse loomiseks telefoni või tahvelarvutit, seejärel sirvige lehele 192.168.4.1. Siit saate valida kohaliku WiFi -võrgu ja sisestada selle parooli. Seda tuleb teha ainult üks kord või wifi -võrkude või paroolide vahetamisel.

Kui seade on kohaliku võrguga ühendatud, kuulab see käske. Eeldades, et selle IP -aadress on 192.168.0.100, kasutage esmalt andmekausta failide üleslaadimiseks 192.168.0.100:AP_PORT/upload. See võimaldab seejärel 192.168.0.100/edit vaadata ja üles laadida täiendavaid faile ning lubada ka 192.168.0.100 kasutajaliidesele juurde pääseda.

Tarkvaras tuleb tähelepanu pöörata järgmistele punktidele

• ESP8266 ADC -d saab täpsuse parandamiseks kalibreerida. Konfiguratsioonifaili string seab kahe sisendpinge jaoks saavutatud toorväärtused. See pole eriti oluline, kuna RSSI on suhteliselt suhteline signaal sõltuvalt antennist jne.
• RSSI pinge db -ni on suhteliselt lineaarne, kuid kõverdab äärmustes. Tarkvara on kuubikujuline, et parandada täpsust.
• Enamik aritmeetikast tehakse skaleeritud täisarvudega, nii et RSSI väärtused on tegelikust 100 korda suuremad. Failidesse kirjutatud või kuvatud väärtused teisendatakse tagasi.
• Tarkvara kasutab lihtsat olekumasinat RSSI hõivamise ja andmete ülemineku juhtimiseks.
• Andmete üleminekuid jälgitakse katkestusteenuse abil. Tavaline Arduino silmuse töötlemine on andmete kogumise ajaks peatatud ja valvekoer hoitakse kohapeal elus. Selle eesmärk on parandada katkestuste latentsusaega, et ajamõõtmised oleksid võimalikult täpsed.

Seadistamine

Seda hoitakse failis esp433Config.txt.

RSSI püüdmise jaoks saab määrata proovivõtmise intervalli ja kestuse.

Andmete kogumiseks saab seadistada RSSI päästiku taseme, üleminekute arvu ja maksimaalse kestuse. Sobiv päästiku tase on taustal signaali puudumisel umbes +20dB. String pulseWidths võimaldab analüüsi hõlbustamiseks ka impulsi laiuste lihtsat kategoriseerimist. Igal logitud real on pulseLevel, laius mikrosekundites ja kood, mis on pulseWidths stringi indeks, mis on suurem kui mõõdetud laius.

CalString võib parandada ADC täpsust.

idleTimeout juhib mitteaktiivsuse millisekundite arvu (jäädvustusi pole) enne seadme automaatset väljalülitamist. Selle seadmine väärtusele 0 tähendab, et see ei aegu.

Kolme nupu seaded juhivad seda, mis eristab lühikesi keskmiseid ja pikki nupuvajutusi.

displayUpdate annab kohaliku kuva värskendamise intervalli.

6. samm: kasutamine

Seade lülitatakse sisse, vajutades lühikest aega nuppu.

Enne RSSI taseme reaalajas kuvamist kuvatakse ekraanil mõneks sekundiks kohalik IP -aadress.

Lühike nupuvajutus käivitab faili RSSI püüdmise. Tavaliselt lõpeb see, kui RSSI kestus on lõppenud, kuid edasine lühike nupuvajutus lõpetab ka jäädvustamise.

Keskmise nupuvajutusega käivitatakse andmete üleminek. Ekraanil kuvatakse päästiku ootamine. Kui RSSI ületab päästiku taseme, hakkab see ajastatud andmete üleminekuid jäädvustama määratud üleminekute arvu jaoks.

Kui hoiate nuppu all kauem kui nuppu kaua, lülitub seade välja.

Jäädvustuskäske saab käivitada ka veebiliidese kaudu.

Samm: veebiliides

Seadme juurde pääsemine selle ip -aadressi kaudu näitab 3 vahekaardiga veebiliidest; Jäädvustab, olek ja konfiguratsioon.

Pildistamisekraanil kuvatakse praegu jäädvustatud failid. Faili sisu saab kuvada, klõpsates selle nimel. Iga faili jaoks on olemas ka kustutamis- ja allalaadimisnupud.

Samuti on jäädvustamise algatamiseks kasutada RSSI ja andmete hõivamise nuppe. Kui failinimi on antud, kasutatakse seda, vastasel juhul luuakse vaikenimi.

Konfiguratsiooni vahekaart näitab praegust konfiguratsiooni ning võimaldab väärtusi muuta ja salvestada.

Veebiliides toetab järgmisi kõnesid

/edit - juurdepääs seadme failisüsteemile; võib kasutada meetmete allalaadimiseks Failid

• /status - tagastab stringi, mis sisaldab oleku üksikasju
• /loadconfig -tagasta string, mis sisaldab konfiguratsiooni üksikasju
• /saveconfig - saatke ja salvestage string konfiguratsiooni värskendamiseks
• /loadcapture - tagastab stringi, mis sisaldab mõõtmeid failidest
• /setmeasureindex - järgmise indeksi jaoks kasutatava indeksi muutmine
• /getcapturefiles - saate stringi saadaolevate mõõtmisfailide loendiga
• /püüdmine - vallandab RSSI või andmete hõivamise
• /firmware - püsivara värskendamise algatamine