RF433 Analizatorius: 7 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:47

Ši instrukcija sukuria matavimo prietaisą, padedantį analizuoti 433MHz RF transliacijas, kurios dažniausiai naudojamos mažos galios nuotoliniams ryšiams namų automatikoje ir jutikliuose. Jį tikriausiai būtų galima lengvai modifikuoti, kad jis veiktų kai kuriose šalyse naudojamas 315MHz perdavimas. Tai būtų naudojant 315MHz RXB6 versiją, o ne dabartinę 433MHz versiją.

Instrumento paskirtis yra dvejopa. Pirma, jame pateikiamas signalo stiprumo matuoklis (RSSI), kuriuo galima ištirti aprėptį aplink turtą ir rasti juodųjų dėmių. Antra, jis gali užfiksuoti švarius duomenis iš siųstuvų, kad būtų lengviau analizuoti įvairių įrenginių naudojamus duomenis ir protokolus. Tai naudinga, jei bandoma kurti suderinamus priedus prie esamų įrenginių. Paprastai duomenų surinkimą apsunkina foninis triukšmas, esantis imtuvuose, sukuriantis daug klaidingų perėjimų ir apsunkinantis tikrojo perdavimo atradimą.

Įrenginys naudoja RXB6 superheptį. Tam naudojamas „Synoxo-SYN500R“imtuvo lustas, turintis RSSI analoginį išėjimą. Tai iš tikrųjų yra buferinė AGC signalo versija, naudojama imtuvo stiprinimui valdyti, ir suteikia signalo stiprumą plačiame diapazone.

Imtuvą stebi ESP8266 (ESP-12F) modulis, kuris konvertuoja RSSI signalą. Jis taip pat valdo nedidelį vietinį OLED ekraną (SSD1306). Elektronika taip pat gali užfiksuoti laiko informaciją apie duomenų perėjimus.

Fiksavimą galima suaktyvinti vietoje, paspaudus įrenginio mygtuką. Užfiksuoti duomenys įrašomi į failus vėlesnei analizei.

ESP12 modulis valdo žiniatinklio serverį, kad suteiktų prieigą prie failų, o fiksavimas taip pat gali būti suaktyvintas iš čia.

Prietaisą maitina maža įkraunama LIPO baterija. Tai suteikia pagrįstą veikimo laiką, o elektronikos nenaudojama srovė yra silpna.

1 žingsnis: reikalingi komponentai ir įrankiai

Svarbi pastaba:

Radau, kad kai kurie RXB6 433Mhz imtuvai turi neveikiančią RSSI išvestį, nors AGC ir visos kitos funkcijos yra tinkamos. Įtariu, kad gali būti naudojami kai kurie „Syn500R“klono lustai. Radau, kad imtuvai, pažymėti kaip WL301-341, naudoja su Syn5500R suderinamą mikroschemą, o RSSI veikia. Jie taip pat turi pranašumą, nes nenaudoja ekranavimo skardinės, todėl AGC kondensatorių lengviau modifikuoti. Aš rekomenduočiau naudoti šiuos įrenginius.

Reikalingi šie komponentai

ESP-12F belaidis modulis

• 3.3V reguliatorius xc6203
• 220uF 6V kondensatorius
• 2 Schottky diodai
• 6 mm mygtukas
• n kanalo MOSFET pvz. AO3400
• p kanalas MOSFET pvz. AO3401
• rezistoriai 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• mažas prototipų plokštės gabalas
• RXB6 arba WL301-341 superherta 433MHz imtuvas
• SSD1306 0,96 OLED ekranas (vienspalvė SPI versija)
• LIPO baterija 802030 400mAh
• 3 kontaktų jungtis įkrovimui
• Prijunkite laidą
• Emaliuota varinė viela savaime tekanti
• Epoksidinė derva
• Dvipusė juosta
• 3D spausdintas korpusas

Reikalingi įrankiai

• Smulkaus taško lituoklis
• Atitirpinimo pynė
• Pincetai
• Replės

2 žingsnis: schema

Grandinė yra gana paprasta.

LDO 3.3V reguliatorius paverčia LIP į 3.3V, reikalingą ESP-12F moduliui.

Tiek ekranas, tiek imtuvas tiekiami per du perjungiamus MOSFETS, todėl jie yra išjungti, kai ESP modulis miega.

Mygtukas paleidžia sistemą, tiekdamas 3.3V į ESP8266 EN įvestį. Tada GPIO5 palaiko tai, kol modulis yra aktyvus. Mygtukas taip pat stebimas naudojant GPIO12. Atleidus GPIO5, EN pašalinamas ir įrenginys išsijungia.

Duomenų liniją iš imtuvo stebi GPIO4. RSC signalą AGC stebi per 2: 1 potencialo daliklį.

SSD1306 ekranas valdomas naudojant SPI, sudarytą iš 5 GPIO signalų. Gali būti įmanoma naudoti I2C versiją, tačiau tam reikės pakeisti naudojamą biblioteką ir iš naujo nustatyti kai kuriuos GPIO.

3 žingsnis: imtuvo modifikavimas

Tiekiamas RXB6 nerodo RSSI signalo prie išorinių duomenų kaiščių.

Paprastas pakeitimas leidžia tai padaryti. Prietaiso DER signalo jungtis iš tikrųjų yra tik duomenų signalo signalo kartojimas. Jie sujungiami per 0 omų rezistorių, pažymėtą R6. Tai reikia pašalinti naudojant lituoklį. Dabar komponentas, pažymėtas R7, turi būti susietas. Viršutinis galas iš tikrųjų yra RSSI signalas, o apatinis - prie DER jungties. Galima naudoti 0 omų rezistorių, bet aš tiesiog susiejau šiek tiek vielos. Šios vietos yra prieinamos už metalinės apsauginės skardinės, kurios nereikia pašalinti dėl šio pakeitimo.

Modifikaciją galima patikrinti prijungus voltmetrą prie DER ir GND, kai imtuvas įjungtas. Jis parodys įtampą tarp maždaug 0,4 V (be gaunamos galios) ir apie 1,8 V, kai vietinis 433 MHz šaltinis (pvz., Nuotolinio valdymo pultas).

Antrasis pakeitimas nėra būtinas, bet labai pageidautinas. Pateikta, kad imtuvo AGC atsako laikas yra gana lėtas ir užtrunka kelis šimtus milisekundžių, kad reaguotų į gautą signalą. Tai sumažina laiko skiriamąją gebą RSSI fiksavimo metu ir taip pat mažiau reaguoja į RSSI naudojimą kaip duomenų surinkimo aktyviklį.

Yra vienas kondensatorius, kuris kontroliuoja AGC atsako laiką, bet, deja, jis yra po metaline ekranavimo skardine. Iš tikrųjų yra gana lengva nuimti apsauginę skardinę, nes ją laiko tik 3 antgaliai, ir ją galima įvertinti pakaitinus kiekvieną iš jų ir pasukant į viršų mažu atsuktuvu. Nuėmus galima išvalyti skylutes pakartotiniam surinkimui, naudojant lituoklio pynę arba pakartotinai gręžiant maždaug 0,8 mm antgaliu.

Modifikacija yra pašalinti esamą AGC kondensatorių C4 ir pakeisti jį 0.22uF kondensatoriumi. Tai pagreitina AGC atsaką maždaug 10 kartų. Tai neturi jokio neigiamo poveikio imtuvo veikimui. Paveikslėlyje rodomas takelio pjūvis ir nuoroda į šį takelį iš AGC kondensatoriaus. Tai nėra būtina, tačiau AGC tašką galima rasti ant padėklo, esančio už apsauginio skardinės, esančio po kristalu, jei norima vėl pridėti papildomos talpos. Man to daryti nereikėjo. Tada atranką galima pakeisti.

Jei naudojate WL301-341 RX įrenginį, nuotraukoje tai parodyta su paryškintu AGC kondensatoriumi. Taip pat parodytas RSSI signalo kaištis. Tai iš tikrųjų nėra su niekuo susiję. Galima tiesiog prijungti ploną laidą tiesiai prie kaiščio. Arba du centriniai jungiamieji kaiščiai yra sujungti ir abu perduoda duomenis. Pėdsakas tarp jų gali būti iškirptas, o tada RSSI susietas su atsarginiu, kad RSSI signalas būtų pasiekiamas trumpuoju išėjimu.

4 žingsnis: statyba

Už ESP-12 modulio ribų reikia apie 10 komponentų. Jie gali būti sudaryti ir prijungti prie prototipų plokštės gabalo. Aš naudoju ESP specifinę prototipų plokštę, kurią naudoju reguliatoriaus ir kitų smd komponentų montavimui palengvinti. Jis tvirtinamas tiesiai ant ESP-12 modulio.

Dėžutė, kurią naudoju, yra 3D spausdinta konstrukcija su 3 įdubomis pagrinde imtuvui, ekranui ir esp moduliui paimti. Jame yra išpjova ekranui ir skylės įkrovimo taškui bei mygtukui, kuriuos reikia įdėti ir užfiksuoti nedideliu kiekiu dervos.

Aš naudoju prijungimo laidą, kad sujungčiau 3 modulius, įkrovimo tašką ir mygtukus. tada pritvirtinkite juos vietoje, naudodami dvigubą šoninę juostą ESP ir imtuvui bei mažus lašus epoksidinės dervos, kad ekrano šonai būtų tvirtai pritvirtinti. Akumuliatorius prijungtas prie įkrovimo vietos ir pritvirtintas ant imtuvo, naudojant dvipusę juostą.

5 veiksmas: programinė įranga ir konfigūracija

Programinė įranga sukurta „Arduino“aplinkoje.

Šaltinio kodas yra šiuo adresu: https://github.com/roberttidey/RF433Analyser Prieš sukompiliuodami kodą ir pakeisdami jį į ES8266 įrenginį, saugumo sumetimais gali būti pakeistos kai kurios slaptažodžių konstantos.

• WM_PASSWORD apibrėžia slaptažodį, kurį naudoja „wifiManager“, konfigūruodamas įrenginį vietiniame „Wi -Fi“tinkle
• update_password apibrėžia slaptažodį, leidžiamą atnaujinti programinę -aparatinę įrangą.

Pirmą kartą naudojant įrenginį įjungiamas „wifi“konfigūracijos režimas. Naudodami telefoną ar planšetinį kompiuterį prisijunkite prie įrenginio nustatyto prieigos taško, tada naršykite adresu 192.168.4.1. Čia galite pasirinkti vietinį „Wi -Fi“tinklą ir įvesti jo slaptažodį. Tai reikia padaryti tik vieną kartą arba keičiant „Wi -Fi“tinklus ar slaptažodžius.

Kai įrenginys prisijungs prie vietinio tinklo, jis klausys komandų. Darant prielaidą, kad jo IP adresas yra 192.168.0.100, tada pirmiausia naudokite 192.168.0.100:AP_PORT/upload, norėdami įkelti failus į duomenų aplanką. Tada 192.168.0.100/edit leis peržiūrėti ir įkelti kitus failus, taip pat 192.168.0.100 galės pasiekti vartotojo sąsają.

Į programinę įrangą reikia atkreipti dėmesį

• ESP8266 ADC gali būti kalibruojamas, siekiant pagerinti jo tikslumą. Konfigūracijos failo eilutė nustato pasiektas neapdorotas dviejų įvesties įtampų vertes. Tai nėra ypač svarbu, nes RSSI yra gana santykinis signalas, priklausomai nuo antenos ir pan.
• RSSI įtampa iki db yra pakankamai linijinė, tačiau kreivė kraštutinumuose. Programinė įranga yra kubinė, kad būtų pagerintas tikslumas.
• Didžioji dalis aritmetikos atliekama naudojant pakeistus sveikuosius skaičius, todėl RSSI reikšmės iš tikrųjų yra 100 kartų didesnės už faktines. Į failus įrašytos arba rodomos vertės grąžinamos atgal.
• Programinė įranga naudoja paprastą būsenos mašiną RSSI fiksavimui ir duomenų perėjimams valdyti.
• Duomenų perėjimai stebimi naudojant pertraukimo paslaugų rutiną. Įprastas „Arduino“kilpos apdorojimas sustabdomas duomenų surinkimo metu, o stebėtojas lieka gyvas vietoje. Taip bandoma pagerinti pertraukos delsą, kad laiko matavimai būtų kuo tikslesni.

Konfigūracija

Tai saugoma faile esp433Config.txt.

RSSI fiksavimui gali būti nustatytas mėginių ėmimo intervalas ir trukmė.

Norint surinkti duomenis, galima nustatyti RSSI aktyviklio lygį, perėjimų skaičių ir maksimalią trukmę. Tinkamas trigerio lygis yra apie +20dB fone be signalo lygio. „PulseWidths“eilutė taip pat leidžia paprastai suskirstyti impulsų pločius į kategorijas, kad būtų lengviau analizuoti. Kiekvienoje užregistruotoje eilutėje yra pulseLevel, plotis mikrosekundėmis ir kodas, kuris yra eilutės pulseWidths indeksas, didesnis už išmatuotą plotį.

„CalString“gali pagerinti ADC tikslumą.

„idleTimeout“valdo neveiklumo milisekundes (nefiksuoja), kol įrenginys automatiškai išsijungia. Nustačius jį į 0 reiškia, kad jis nesibaigs.

Trijų mygtukų nustatymai valdo, kas išskiria trumpus vidutinius ir ilgus mygtukų paspaudimus.

displayUpdate nurodo vietinio ekrano atnaujinimo intervalą.

6 žingsnis: naudojimas

Įrenginys įjungiamas trumpai paspaudus mygtuką.

Prieš pradedant rodyti RSSI lygį realiuoju laiku, ekrane iš pradžių bus rodomas vietinis IP adresas.

Trumpas mygtuko paspaudimas inicijuos RSSI fiksavimą į failą. Paprastai tai baigiasi, kai RSSI trukmė pasibaigia, tačiau dar trumpas mygtuko paspaudimas taip pat nutraukia fiksavimą.

Paspaudus vidutinį mygtuką, bus inicijuotas duomenų perkėlimas. Ekrane bus rodoma laukianti trigerio. Kai RSSI pakyla virš trigerio lygio, jis pradės fiksuoti laiko perėjimus pagal nurodytą perėjimų skaičių.

Laikydami nuspaudę mygtuką ilgiau nei ilgai, įrenginys išsijungs.

Fiksavimo komandas taip pat galima inicijuoti iš žiniatinklio sąsajos.

7 žingsnis: žiniatinklio sąsaja

Prieiga prie įrenginio naudojant jo IP adresą rodo žiniatinklio sąsają su 3 skirtukais; Fiksuoja, būsena ir konfigūracija.

Fiksavimo ekrane rodomi šiuo metu užfiksuoti failai. Failo turinys gali būti parodytas spustelėjus jo pavadinimą. Taip pat yra kiekvieno failo ištrynimo ir atsisiuntimo mygtukai.

Taip pat yra RSSI ir duomenų fiksavimo mygtukai, kurie gali būti naudojami fotografavimui inicijuoti. Jei bus suteiktas failo pavadinimas, jis bus naudojamas kitaip, bus sukurtas numatytasis vardas.

Skirtuke konfigūracija rodoma dabartinė konfigūracija ir leidžiama keisti bei išsaugoti vertes.

Žiniatinklio sąsaja palaiko šiuos skambučius

/edit - prieiga prie įrenginio failų sistemos; gali būti naudojamas priemonėms atsisiųsti Failai

• /status - grąžina eilutę, kurioje yra išsami būsenos informacija
• /loadconfig -grąžinkite eilutę, kurioje yra išsami konfigūracijos informacija
• /saveconfig - siųskite ir išsaugokite eilutę, kad atnaujintumėte konfigūraciją
• /loadcapture - grąžina eilutę, kurioje yra failų matai
• /setmeasureindex - pakeiskite indeksą, kuris bus naudojamas kitai matai
• /getcapturefiles - gaukite eilutę su galimų matavimo failų sąrašu
• /užfiksuoti - sukelti RSSI ar duomenų fiksavimą
• /firmware - inicijuoti programinės įrangos atnaujinimą