RF433Analyser: 7 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:09

Instruksional ini membuat instrumen pengukuran untuk membantu menganalisis transmisi RF 433MHz yang biasanya digunakan untuk komunikasi jarak jauh daya rendah dalam automasi rumah dan sensor. Ia mungkin dapat diubahsuai dengan mudah untuk menjalankan transmisi 315MHz yang digunakan di beberapa negara. Ini akan dilakukan dengan menggunakan versi RXB6 315MHz dan bukan versi 433MHz semasa.

Tujuan instrumen adalah dua kali ganda. Pertama, ia menyediakan meter kekuatan isyarat (RSSI) yang dapat digunakan untuk memeriksa liputan di sekitar harta tanah dan mencari bintik hitam. Kedua, ia dapat menangkap data bersih dari pemancar untuk membolehkan analisis data dan protokol yang lebih mudah digunakan oleh peranti yang berbeza. Ini berguna jika cuba merancang tambahan yang serasi ke unit yang ada. Biasanya penangkapan data rumit oleh kebisingan latar yang terdapat pada penerima yang menghasilkan banyak peralihan palsu dan menjadikannya lebih sukar untuk menemui penghantaran yang sebenarnya.

Unit ini menggunakan penerima superhet RXB6. Ini menggunakan cip penerima Synoxo-SYN500R yang mempunyai output analog RSSI. Ini secara efektif adalah versi penyangga isyarat AGC yang digunakan untuk mengawal keuntungan penerima dan memberikan kekuatan isyarat pada jarak yang luas.

Penerima dipantau oleh modul ESP8266 (ESP-12F) yang menukar isyarat RSSI. Ia juga memacu paparan OLED tempatan kecil (SSD1306). Elektronik juga dapat menangkap maklumat masa pada peralihan data.

Tangkapan dapat dipicu secara tempatan dengan butang pada unit. Data yang dirakam disimpan ke fail untuk analisis kemudian.

Modul ESP12 menjalankan pelayan web untuk memberi akses ke fail dan tangkapan juga boleh dicetuskan dari sini.

Instrumen ini dikuasakan oleh bateri boleh dicas semula LIPO kecil. Ini memberikan masa berjalan yang wajar dan elektronik mempunyai arus tenang yang rendah ketika tidak digunakan.

Langkah 1: Komponen dan Alat Diperlukan

Nota PENTING:

Saya dapati beberapa penerima RXB6 433Mhz mempunyai output RSSI yang tidak berfungsi walaupun AGC dan fungsi yang lain tidak apa-apa. Saya mengesyaki mungkin terdapat beberapa cip Syn500R klon yang digunakan. Saya telah mendapati bahawa penerima yang dilabel sebagai WL301-341 menggunakan cip serasi Syn5500R dan RSSI berfungsi. Mereka juga mempunyai kelebihan kerana tidak menggunakan penyaringan dapat membuat kapasitor AGC lebih mudah diubah. Saya akan mengesyorkan menggunakan unit ini.

Komponen berikut diperlukan

Modul wifi ESP-12F

• Pengawal selia 3.3V xc6203
• Kapasitor 220uF 6V
• 2 diod schottky
• Butang tekan 6mm
• n saluran MOSFET mis. AO3400
• saluran MOSFET cth. AO3401
• perintang 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• sekeping kecil papan prototaip
• Penerima RXB6 atau WL301-341 superhet 433MHz
• Paparan SSD1306 0.96 OLED (versi SPI warna tunggal)
• Bateri LIPO 802030 400mAh
• Penyambung 3 pin untuk pengecasan
• Memasang wayar
• Dawai tembaga yang dilekatkan sendiri
• Resin epoksi
• Pita dua sisi
• Lampiran bercetak 3D

Alat yang diperlukan

• Besi pematerian titik halus
• Jalinan pemisah
• Pinset
• Tang

Langkah 2: Skematik

Litarnya agak lurus.

Pengatur LDO 3.3V menukar LIP ke 3.3V yang diperlukan oleh modul ESP-12F.

Kuasa dibekalkan ke kedua-dua paparan dan Penerima melalui dua MOSFET beralih, sehingga mereka mati ketika modul ESP sedang tidur.

Butang memulakan sistem dengan membekalkan 3.3V ke input EN ESP8266. GPIO5 kemudian mengekalkan ini semasa modul aktif. Butang juga dipantau menggunakan GPIO12. Apabila GPIO5 dilepaskan maka EN dikeluarkan dan unit dimatikan.

Talian data dari penerima dipantau oleh GPIO4. Isyarat RSSI dipantau oleh AGC melalui pembahagi berpotensi 2: 1.

Paparan SSD1306 dikendalikan melalui SPI yang terdiri daripada 5 isyarat GPIO. Mungkin menggunakan versi I2C tetapi ini memerlukan menukar perpustakaan yang digunakan dan memetakan semula beberapa GPIO.

Langkah 3: Pengubahsuaian Penerima

Seperti yang dibekalkan, RXB6 tidak menjadikan isyarat RSSI tersedia pada pin data luarannya.

Pengubahsuaian sederhana menjadikan ini mungkin. Penyambung isyarat DER pada unit sebenarnya hanyalah pengulangan isyarat isyarat Data. Mereka disambungkan bersama melalui perintang 0 Ohm berlabel R6. Ini mesti dikeluarkan dengan menggunakan besi pematerian. Komponen berlabel R7 kini mesti dihubungkan. Hujung atas sebenarnya adalah isyarat RSSI dan bahagian bawah menuju ke penyambung DER. Seseorang boleh menggunakan perintang 0 Ohm tetapi saya hanya menghubungkan dengan sedikit wayar. Lokasi-lokasi ini dapat diakses di luar tin penyaringan logam yang tidak perlu dikeluarkan untuk pengubahsuaian ini.

Pengubahsuaian dapat diuji dengan memasang voltmeter di DER dan GND dengan penerima dihidupkan. Ia akan menunjukkan voltan antara sekitar 0.4V (tidak ada kuasa yang diterima) dan sekitar 1.8V dengan sumber tempatan 433MHz (mis. Alat kawalan jauh).

Pengubahsuaian kedua tidak semestinya penting tetapi sangat diinginkan. Seperti yang dibekalkan, masa tindak balas AGC dari penerima diatur untuk menjadi agak lambat mengambil beberapa ratus milisaat untuk bertindak balas terhadap isyarat yang diterima. Ini mengurangkan resolusi masa semasa pengambilan RSSI dan juga menjadikannya kurang responsif untuk menggunakan RSSI sebagai pencetus untuk menangkap data.

Terdapat kapasitor tunggal yang mengawal masa tindak balas AGC tetapi, sayangnya, ia terletak di bawah tin penyaringan logam. Ia sebenarnya cukup mudah untuk membuang kaleng penyaring kerana hanya dipegang oleh 3 lug dan ia dapat dihargai dengan memanaskan masing-masing secara bergantian dan menggunakan pemutar skru kecil. Setelah dikeluarkan, seseorang dapat membersihkan lubang untuk pemasangan semula dengan menggunakan braid de-soldering atau penggerudian semula dengan bit 0.8mm.

Pengubahsuaiannya adalah untuk membuang kapasitor AGC C4 yang ada dan menggantinya dengan kapasitor 0.22uF. Ini mempercepat tindak balas AGC sekitar 10 kali. Ia tidak memberi kesan buruk terhadap prestasi penerima. Dalam gambar saya menunjukkan potongan lagu dan pautan ke trek ini dari kapasitor AGC. Ini tidak perlu tetapi menjadikan titik AGC tersedia pada pad di luar kotak penyaring di bawah kristal sekiranya seseorang ingin menambahkan kapasitansi tambahan. Saya tidak perlu melakukan itu. Pemeriksaan kemudian boleh diganti.

Sekiranya menggunakan unit WL301-341 RX maka foto menunjukkan ini dengan kapasitor AGC diserlahkan. Pin isyarat RSSI juga ditunjukkan. Ini sebenarnya tidak berkaitan dengan apa-apa. Seseorang hanya boleh menyambungkan wayar halus terus ke pin. Sebagai alternatif terdapat dua pin pelompat tengah yang dihubungkan bersama dan kedua-duanya membawa output data. Jejak di antara mereka dapat dipotong dan kemudian RSSI dihubungkan dengan yang lain untuk membuat isyarat RSSI tersedia pada output jumper.

Langkah 4: Pembinaan

Terdapat kira-kira 10 komponen yang diperlukan di luar modul ESP-12. Ini boleh dibuat dan disambungkan pada sekeping papan prototaip. Saya menggunakan papan prototaip khusus ESP yang saya gunakan untuk memudahkan pemasangan regulator dan komponen smd lain. Ini melekat tepat di bahagian atas modul ESP-12.

Kotak yang saya gunakan adalah reka bentuk bercetak 3D dengan 3 lekukan di dasar untuk mengambil modul penerima, paparan dan esp. Ini memiliki potongan untuk tampilan dan lubang untuk titik pengisian dan tombol tekan yang harus dimasukkan dan diamankan dengan sejumlah kecil resin poxy.

Saya menggunakan wayar cangkuk untuk membuat hubungan antara 3 modul, titik pengecasan dan butang. dan kemudian pasangkannya di tempatnya menggunakan pita sisi ganda untuk ESP dan penerima dan tetes epoksi kecil untuk menahan sisi paparan di tempatnya. Bateri disambungkan ke titik pengecasan dan dipasang di atas penerima menggunakan pita dua sisi.

Langkah 5: Perisian dan Konfigurasi

Perisian ini dibina di persekitaran Arduino.

Kod sumber untuk ini terdapat di https://github.com/roberttidey/RF433Analyser Kod boleh mempunyai beberapa pemalar untuk kata laluan diubah untuk tujuan keselamatan sebelum dikompilasi dan dimuat ke peranti ES8266.

• WM_PASSWORD menentukan kata laluan yang digunakan oleh wifiManager semasa mengkonfigurasi peranti ke rangkaian wifi tempatan
• update_password menentukan kata laluan yang digunakan untuk membenarkan kemas kini firmware.

Semasa pertama kali digunakan peranti memasuki mod konfigurasi wifi. Gunakan telefon atau tablet untuk menyambung ke titik Akses yang disediakan oleh peranti, kemudian semak ke 192.168.4.1. Dari sini anda boleh memilih rangkaian wifi tempatan dan memasukkan kata laluannya. Ini hanya perlu dilakukan sekali atau jika menukar rangkaian atau kata laluan wifi.

Setelah peranti disambungkan ke rangkaian tempatannya, ia akan mendengar perintah. Dengan mengandaikan alamat IPnya adalah 192.168.0.100 maka pertama kali gunakan 192.168.0.100:AP_PORT/upload untuk memuat naik fail dalam folder data. Ini kemudian akan membolehkan 192.168.0.100/edit melihat dan memuat naik fail selanjutnya dan juga membolehkan 192.168.0.100 mengakses antara muka pengguna.

Perkara yang perlu diberi perhatian dalam perisian adalah

• ADC dalam ESP8266 dapat dikalibrasi untuk meningkatkan ketepatannya. Rentetan dalam fail konfigurasi menetapkan nilai mentah yang dicapai untuk dua voltan input. Ini tidak begitu penting kerana RSSI adalah isyarat yang agak relatif bergantung pada antena dll.
• Voltan RSSI ke db agak linier tetapi melengkung di hujungnya. Perisian ini sesuai untuk meningkatkan ketepatan.
• Sebilangan besar aritmetik dilakukan menggunakan integer berskala sehingga nilai RSSI sebenarnya 100 kali ganda daripada yang sebenarnya. Nilai yang ditulis ke fail atau dipaparkan ditukar kembali.
• Perisian ini menggunakan mesin keadaan sederhana untuk mengawal penangkapan RSSI dan peralihan data.
• Peralihan data dipantau menggunakan rutin perkhidmatan gangguan. Pemprosesan gelung Arduino yang normal ditangguhkan semasa tangkapan data dan pengawas tetap hidup di dalam negara. Ini bertujuan untuk meningkatkan latensi interupsi agar pengukuran masa setepat mungkin.

Konfigurasi

Ini disimpan dalam esp433Config.txt.

Untuk RSSI menangkap selang dan jangka masa pengambilan sampel dapat disiapkan.

Untuk menangkap data tahap pemicu RSSI, jumlah peralihan, dan jangka waktu maksimum dapat disiapkan. Tahap pencetus yang sesuai ialah kira-kira + 20dB di latar belakang tanpa tahap isyarat. Rentetan pulseWidths juga memungkinkan pengkategorian lebar nadi mudah untuk membuat analisis lebih mudah. Setiap garis log mempunyai pulseLevel, lebar dalam mikrodetik dan kod yang merupakan indeks dalam rentetan pulseWidths yang lebih besar daripada lebar yang diukur.

CalString dapat meningkatkan ketepatan ADC.

idleTimeout mengawal bilangan tidak aktif milisaat (tiada tangkapan) sebelum peranti dimatikan secara automatik. Menetapkannya ke 0 bermaksud tidak akan habis masa.

Ketiga tetapan butang mengawal apa yang membezakan penekanan butang sederhana dan panjang pendek.

displayUpdate memberikan selang penyegaran paparan tempatan.

Langkah 6: Penggunaan

Unit dihidupkan dengan menekan butang untuk waktu yang singkat.

Paparan pada mulanya akan memaparkan alamat IP tempatan selama beberapa saat sebelum mula memaparkan tahap RSSI dalam masa nyata.

Tekan butang pendek akan memulakan tangkapan RSSI ke fail. Biasanya ini akan berakhir apabila tempoh RSSI selesai tetapi tekan butang pendek yang lebih jauh juga akan menghentikan tangkapan.

Tekan butang medium akan memulakan tangkapan peralihan data. Skrin akan menunjukkan menunggu pencetus. Apabila RSSI berada di atas tahap pencetus, ia akan mula menangkap peralihan data masa untuk bilangan peralihan yang ditentukan.

Memegang butang ke bawah lebih lama daripada jangka masa butang akan mematikan unit.

Perintah tangkapan juga dapat dimulai dari antara muka web.

Langkah 7: Antara Muka Web

Mengakses peranti dengan alamat ipnya menunjukkan antara muka web dengan 3 tab; Tangkapan, status dan konfigurasi.

Skrin tangkapan menunjukkan fail yang sedang ditangkap. Kandungan fail dapat ditunjukkan dengan mengklik namanya. Terdapat juga butang hapus dan muat turun untuk setiap fail.

Ada juga menangkap RSSI dan menangkap butang Data yang dapat digunakan untuk memulai tangkapan. Sekiranya nama fail diberikan, ia akan digunakan sebaliknya nama lalai akan dihasilkan.

Tab konfigurasi menunjukkan konfigurasi semasa dan membenarkan nilai diubah dan disimpan.

Antara muka web menyokong panggilan berikut

/ edit - mengakses sistem pemfailan peranti; boleh digunakan untuk memuat turun ukuran Files

• / status - mengembalikan rentetan yang mengandungi butiran status
• / loadconfig -kembalikan rentetan yang mengandungi perincian konfigurasi
• / saveconfig - hantar dan simpan rentetan untuk mengemas kini konfigurasi
• / loadcapture - mengembalikan rentetan yang mengandungi ukuran dari fail
• / setmeasureindex - ubah indeks yang akan digunakan untuk ukuran seterusnya
• / getcapturefiles - dapatkan rentetan dengan senarai fail ukuran yang tersedia
• / menangkap - mencetuskan tangkapan RSSI atau data
• / firmware - memulakan kemas kini firmware