RF433 Analizators: 7 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:56

Šī pamācība izveido mērinstrumentu, lai palīdzētu analizēt RF 433MHz pārraidi, ko parasti izmanto mazjaudas attāliem sakariem mājas automatizācijā un sensoros. To, iespējams, varētu viegli pārveidot, lai darbotos dažās valstīs izmantota 315 MHz pārraide. Tas būtu, izmantojot RXB6 315 MHz versiju, nevis pašreizējo 433 MHz versiju.

Instrumenta mērķis ir divkāršs. Pirmkārt, tas nodrošina signāla stipruma mērītāju (RSSI), ko var izmantot, lai pārbaudītu pārklājumu ap īpašumu un atrastu melnos punktus. Otrkārt, tas var uztvert tīrus datus no raidītājiem, lai atvieglotu dažādu ierīču izmantoto datu un protokolu analīzi. Tas ir noderīgi, mēģinot izveidot saderīgus papildinājumus esošajām vienībām. Parasti datu uztveršanu sarežģī uztvērējos esošais fona troksnis, kas rada daudz kļūdainu pāreju un apgrūtina patiesās pārraides atklāšanu.

Iekārta izmanto RXB6 superhet uztvērēju. Tas izmanto Synoxo-SYN500R uztvērēja mikroshēmu, kurai ir RSSI analogā izeja. Šī faktiski ir buferēta AGC signāla versija, ko izmanto, lai kontrolētu uztvērēja pastiprinājumu, un nodrošina signāla stiprumu plašā diapazonā.

Uztvērēju uzrauga ESP8266 (ESP-12F) modulis, kas pārveido RSSI signālu. Tas arī vada nelielu vietējo OLED displeju (SSD1306). Elektronika var arī uztvert laika informāciju par datu pārejām.

Uzņemšanu var aktivizēt lokāli, nospiežot ierīces pogu. Uzņemtie dati tiek saglabāti failos vēlākai analīzei.

ESP12 modulis vada tīmekļa serveri, lai dotu piekļuvi failiem, un no šejienes var tikt aktivizēta arī uzņemšana.

Instrumentu darbina neliels uzlādējams LIPO akumulators. Tas nodrošina saprātīgu darbības laiku, un elektronikai ir zema miera strāva, kad tā netiek izmantota.

1. darbība. Nepieciešamie komponenti un rīki

Svarīga piezīme:

Esmu atklājis, ka dažiem RXB6 433Mhz uztvērējiem nav funkcionējoša RSSI izeja, lai gan AGC un pārējā funkcionalitāte ir kārtībā. Man ir aizdomas, ka, iespējams, tiek izmantotas dažas klona Syn500R mikroshēmas. Es atklāju, ka uztvērēji, kas apzīmēti kā WL301-341, izmanto ar Syn5500R saderīgu mikroshēmu un RSSI ir funkcionāla. To priekšrocība ir arī tā, ka netiek izmantota skrīninga kārba, kas atvieglo AGC kondensatora modificēšanu. Es ieteiktu izmantot šīs vienības.

Ir nepieciešami šādi komponenti

ESP-12F wifi modulis

• 3.3V regulators xc6203
• 220uF 6V kondensators
• 2 schottky diodes
• 6 mm spiedpoga
• n kanāla MOSFET piem. AO3400
• p kanāls MOSFET piem. AO3401
• rezistori 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• neliels prototipēšanas dēļa gabals
• RXB6 vai WL301-341 superhet 433MHz uztvērējs
• SSD1306 0.96 OLED displejs (vienas krāsas SPI versija)
• LIPO akumulators 802030 400mAh
• 3 kontaktu savienotājs uzlādēšanai
• Pievienojiet vadu
• Emaljēta vara stieple pašplūstoša
• Epoksīda sveķi
• Divpusēja lente
• 3D drukāts korpuss

Nepieciešamie instrumenti

• Smalka lodēšanas gludeklis
• Atkausētāja pīte
• Pincetes
• Knaibles

2. darbība. Shēma

Ķēde ir diezgan vienkārša.

LDO 3.3V regulators pārveido LIP uz 3.3V, kas nepieciešams ESP-12F modulim.

Strāva tiek piegādāta gan displejam, gan uztvērējam, izmantojot divus komutācijas MOSFETS, lai tie būtu izslēgti, kad ESP modulis guļ.

Poga iedarbina sistēmu, piegādājot ESV8266 EN ieejai 3.3V. Pēc tam GPIO5 to saglabā, kamēr modulis ir aktīvs. Poga tiek uzraudzīta arī, izmantojot GPIO12. Atlaižot GPIO5, EN tiek noņemts un ierīce izslēdzas.

Uztvērēja datu līniju uzrauga GPIO4. RSSI signālu uzrauga AGC, izmantojot 2: 1 potenciālo dalītāju.

SSD1306 displeju kontrolē, izmantojot SPI, kas sastāv no 5 GPIO signāliem. Var būt iespējams izmantot I2C versiju, taču tam būs jāmaina izmantotā bibliotēka un jāpārveido daļa GPIO.

3. darbība: uztvērēja modificēšana

Kā piegādāts, RXB6 nepadara RSSI signālu pieejamu ārējās datu tapās.

Vienkārša modifikācija ļauj to izdarīt. Iekārtas DER signāla savienotājs faktiski ir tikai datu signāla signāla atkārtojums. Tie ir savienoti kopā, izmantojot 0 omu rezistoru ar apzīmējumu R6. Tas ir jānoņem, izmantojot lodāmuru. Komponents ar apzīmējumu R7 tagad ir jāsaista. Augšējais gals faktiski ir RSSI signāls, un apakšējais iet uz DER savienotāju. Varētu izmantot 0 omu rezistoru, bet es vienkārši sasaistīju ar mazliet vadu. Šīs vietas ir pieejamas ārpus metāla sieta kārbas, kas nav jānoņem šīs izmaiņas dēļ.

Modifikāciju var pārbaudīt, pievienojot voltmetru pāri DER un GND, kad uztvērējs ir ieslēgts. Tas parādīs spriegumu no aptuveni 0,4 V (bez saņemtas jaudas) līdz aptuveni 1,8 V ar vietējo avotu 433 MHz (piemēram, tālvadības pults).

Otrā modifikācija nav absolūti būtiska, bet ir ļoti vēlama. Piegādes laikā uztvērēja AGC reakcijas laiks ir iestatīts diezgan lēni, un tas prasa vairākus simtus milisekundes, lai reaģētu uz saņemto signālu. Tas samazina laika izšķirtspēju RSSI uztveršanas laikā, kā arī mazina RSSI izmantošanu kā datu uztveršanas ierosinātāju.

Ir viens kondensators, kas kontrolē AGC reakcijas laiku, bet diemžēl tas atrodas zem metāla skārda kārbas. Patiesībā ir diezgan viegli noņemt sietiņu, jo to tur tikai 3 cilpas, un to var novērtēt, sildot katru no tiem pēc kārtas un pacelot uz augšu ar nelielu skrūvgriezi. Pēc noņemšanas var iztīrīt caurumus atkārtotai montāžai, izmantojot lodēšanas pīti vai atkārtotu urbšanu ar apmēram 0,8 mm bitu.

Modifikācija ir noņemt esošo AGC kondensatoru C4 un aizstāt to ar 0,22uF kondensatoru. Tas paātrina AGC reakciju aptuveni 10 reizes. Tam nav nekādas kaitīgas ietekmes uz uztvērēja darbību. Attēlā es parādīju sliežu ceļa griezumu un saiti uz šo celiņu no AGC kondensatora. Tas nav nepieciešams, bet padara AGC punktu pieejamu uz spilventiņa ārpus skrīninga kārbas zem kristāla, ja kāds vēlas atkal pievienot papildu kapacitāti. Man tas nav jādara. Pēc tam skrīningu var nomainīt.

Ja izmantojat ierīci WL301-341 RX, tad fotoattēlā tas ir redzams ar iezīmētu AGC kondensatoru. Tiek parādīta arī RSSI signāla tapa. Tas faktiski nav saistīts ar neko. Var vienkārši pieslēgt smalku vadu tieši tapai. Alternatīvi, abas centrālās džemperu tapas ir savienotas kopā, un abas nodrošina datu izvadi. Izsekošanu starp tām var izgriezt un pēc tam savienot RSSI ar rezerves, lai padarītu RSSI signālu pieejamu džempera izejā.

4. solis: būvniecība

Ārpus ESP-12 moduļa ir nepieciešami aptuveni 10 komponenti. Tos var izveidot un savienot ar prototipēšanas dēļa gabalu. Es izmantoju ESP specifisku prototipēšanas plāksni, ko izmantoju, lai atvieglotu regulatora un citu smd komponentu uzstādīšanu. Tas tiek piestiprināts tieši ESP-12 moduļa augšpusē.

Kastīte, kuru izmantoju, ir 3D drukāts dizains ar 3 ievilkumiem pamatnē, lai uzņemtu uztvērēju, displeju un esp moduli. Tam ir izgriezums displejam un caurumi uzlādes punktam un spiedpogai, kas jāievieto un jānostiprina ar nelielu daudzumu poksi sveķu.

Lai izveidotu savienojumus starp 3 moduļiem, uzlādes punktu un pogām, es izmantoju savienojamu vadu. un pēc tam nostiprināja tos, izmantojot ESP un uztvērēja dubulto sānu lenti un nelielus epoksīda pilienus, lai displeja malas turētos vietā. Akumulators ir savienots ar uzlādes punktu un uzstādīts uztvērēja augšpusē, izmantojot divpusēju lenti.

5. darbība: programmatūra un konfigurācija

Programmatūra ir veidota Arduino vidē.

Šī avota kods ir pieejams vietnē https://github.com/roberttidey/RF433Analyser. Pirms apkopošanas un kvēlošanas ES8266 ierīcē, drošības nolūkos kodam var tikt mainītas dažas paroļu konstantes.

• WM_PASSWORD nosaka paroli, ko izmanto wifiManager, konfigurējot ierīci vietējā wifi tīklā
• update_password definē paroli, ko izmanto, lai atļautu atjaunināt programmaparatūru.

Pirmoreiz lietojot, ierīce pāriet wifi konfigurācijas režīmā. Izmantojiet tālruni vai planšetdatoru, lai izveidotu savienojumu ar ierīces iestatīto piekļuves punktu, pēc tam pārlūkojiet vietni 192.168.4.1. Šeit jūs varat izvēlēties vietējo wifi tīklu un ievadīt tā paroli. Tas jādara tikai vienu reizi vai mainot wifi tīklus vai paroles.

Kad ierīce ir izveidojusi savienojumu ar vietējo tīklu, tā klausās komandas. Pieņemot, ka tā IP adrese ir 192.168.0.100, vispirms izmantojiet failu 192.168.0.100:AP_PORT/upload, lai augšupielādētu failus datu mapē. Tādējādi 192.168.0.100/edit ļaus skatīt un augšupielādēt citus failus, kā arī 192.168.0.100 piekļūt lietotāja saskarnei.

Punkti, kas jāņem vērā programmatūrā, ir

• ESP8266 ADC var kalibrēt, lai uzlabotu tā precizitāti. Virkne konfigurācijas failā nosaka sasniegtās neapstrādātās vērtības diviem ieejas spriegumiem. Tas nav īpaši svarīgi, jo RSSI ir diezgan relatīvs signāls atkarībā no antenas utt.
• RSSI spriegums līdz db ir samērā lineārs, bet līknes galējībās. Programmatūrai ir kubiskais izmērs, lai uzlabotu precizitāti.
• Lielākā daļa aritmētikas tiek veikta, izmantojot mērogotus veselus skaitļus, tāpēc RSSI vērtības faktiski ir 100 reizes lielākas par faktiskajām. Failos ierakstītās vai parādītās vērtības tiek pārvērstas atpakaļ.
• Programmatūra izmanto vienkāršu stāvokļa mašīnu, lai kontrolētu RSSI uztveršanu un datu pārejas.
• Datu pārejas tiek uzraudzīta, izmantojot pārtraukuma pakalpojumu rutīnu. Parastā Arduino cilpas apstrāde tiek apturēta datu uztveršanas laikā, un sargsuns paliek dzīvs lokāli. Tas ir, lai mēģinātu uzlabot pārtraukuma latentumu, lai laika mērījumi būtu pēc iespējas precīzāki.

Konfigurācija

Tas tiek saglabāts failā esp433Config.txt.

RSSI uztveršanai var iestatīt paraugu ņemšanas intervālu un ilgumu.

Datu uztveršanai var iestatīt RSSI sprūda līmeni, pāreju skaitu un maksimālo ilgumu. Piemērots sprūda līmenis ir aptuveni +20dB fonā bez signāla līmeņa. PulseWidths virkne arī ļauj vienkārši klasificēt impulsu platumus, lai atvieglotu analīzi. Katrai reģistrētajai rindai ir pulseLevel, platums mikrosekundēs un kods, kas ir pulseWidths virknes indekss, kas ir lielāks par izmērīto platumu.

CalString var uzlabot ADC precizitāti.

idleTimeout kontrolē neaktivitātes milisekundes (bez uztveršanas), pirms ierīce automātiski izslēdzas. Iestatot to uz 0, tas nozīmē, ka taimauts netiks pārtraukts.

Trīs pogu iestatījumi nosaka, kas atšķir īsu vidēju un garu pogu nospiešanu.

displayUpdate norāda vietējā displeja atsvaidzināšanas intervālu.

6. darbība: lietošana

Iekārta tiek ieslēgta, īslaicīgi nospiežot pogu.

Sākotnēji dažas sekundes displejā tiks parādīta vietējā IP adrese, pirms reālā laikā tiks parādīts RSSI līmenis.

Īsi nospiežot pogu, tiks sākta RSSI uztveršana failā. Parasti tas tiek pārtraukts, kad RSSI ilgums ir beidzies, bet turpmāka īsa pogas nospiešana arī pārtrauc uztveršanu.

Nospiežot vidēju pogu, tiks uzsākta datu pārejas uztveršana. Ekrānā būs redzams gaidīšanas laiks. Kad RSSI pārsniegs sprūda līmeni, tas sāks fiksēt noteiktā laika pāreju noteiktam pāreju skaitam.

Turot pogu nospiestu ilgāk nekā ilgi, ierīce tiks izslēgta.

Uzņemšanas komandas var sākt arī no tīmekļa saskarnes.

7. darbība: tīmekļa saskarne

Piekļūstot ierīcei, izmantojot tās IP adresi, tiek parādīts tīmekļa interfeiss ar 3 cilnēm; Uzņem, statuss un konfigurācija.

Uzņemšanas ekrāns parāda pašlaik uzņemtos failus. Faila saturu var parādīt, noklikšķinot uz tā nosaukuma. Katram failam ir arī dzēšanas un lejupielādes pogas.

Ir arī RSSI uztveršanas un datu uztveršanas pogas, kuras var izmantot, lai sāktu uztveršanu. Ja tiek dots faila nosaukums, tas tiks izmantots, pretējā gadījumā tiks ģenerēts noklusējuma nosaukums.

Konfigurācijas cilne parāda pašreizējo konfigurāciju un ļauj mainīt un saglabāt vērtības.

Tīmekļa saskarne atbalsta šādus zvanus

/edit - piekļūt ierīces kartotēkai; var izmantot, lai lejupielādētu pasākumus Faili

• /status - atgriež virkni, kurā ir informācija par statusu
• /loadconfig -atgriezt virkni, kas satur konfigurācijas informāciju
• /saveconfig - nosūtiet un saglabājiet virkni, lai atjauninātu konfigurāciju
• /loadcapture - atgriež virkni, kas satur mērus no failiem
• /setmeasureindex - mainiet indeksu, kas tiks izmantots nākamajam mērījumam
• /getcapturefiles - iegūstiet virkni ar pieejamo mēru failu sarakstu
• /uztveršana - aktivizē RSSI vai datu uztveršanu
• /firmware - sākt programmaparatūras atjaunināšanu