RF433Analysaattori: 7 vaihetta

2024 Kirjoittaja: John Day | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-30 09:02

Tämä opettavainen luo mittauslaitteen, joka auttaa analysoimaan 433 MHz: n RF -lähetyksiä, joita käytetään yleisesti pienitehoiseen etäviestintään kotiautomaatiossa ja antureissa. Sitä voidaan luultavasti helposti muokata toimimaan joissakin maissa käytettävillä 315 MHz: n lähetyksillä. Tämä tapahtuisi käyttämällä RXB6: n 315 MHz: n versiota nykyisen 433 MHz: n sijasta.

Laitteen tarkoitus on kaksiosainen. Ensinnäkin se tarjoaa signaalinvoimakkuusmittarin (RSSI), jota voidaan käyttää kiinteistön ympärillä olevan peiton tutkimiseen ja mustien pisteiden löytämiseen. Toiseksi se voi kerätä puhdasta dataa lähettimistä helpottaakseen eri laitteiden käyttämien tietojen ja protokollien analysointia. Tästä on hyötyä, jos yrität suunnitella yhteensopivia lisäosia olemassa oleviin yksiköihin. Normaalisti tietojen keräämistä vaikeuttaa vastaanottimissa esiintyvä taustamelu, joka tuottaa paljon vääriä siirtymiä ja vaikeuttaa todellisen lähetyksen löytämistä.

Laite käyttää RXB6 -superhetkivastaanotinta. Tämä käyttää Synoxo-SYN500R-vastaanotinsirua, jossa on RSSI-analogilähtö. Tämä on käytännössä puskuroitu versio AGC -signaalista, jota käytetään vastaanottimen vahvistuksen säätämiseen, ja antaa signaalin voimakkuuden laajalla alueella.

Vastaanotinta valvoo ESP8266 (ESP-12F) -moduuli, joka muuntaa RSSI-signaalin. Se käyttää myös pientä paikallista OLED -näyttöä (SSD1306). Elektroniikka voi myös kaapata ajoitustietoja tiedonsiirroista.

Sieppaukset voidaan käynnistää paikallisesti laitteen painikkeella. Tallennetut tiedot tallennetaan tiedostoihin myöhempää analysointia varten.

ESP12 -moduuli käyttää verkkopalvelinta, joka antaa pääsyn tiedostoihin ja sieppaukset voidaan myös käynnistää täältä.

Laite saa virtansa pienestä ladattavasta LIPO -akusta. Tämä antaa kohtuullisen käyttöajan ja elektroniikan lepovirta on alhainen, kun sitä ei käytetä.

Vaihe 1: Tarvittavat komponentit ja työkalut

Tärkeä muistiinpano:

Olen huomannut, että joillakin RXB6 433Mhz -vastaanottimilla ei ole toimivaa RSSI -lähtöä, vaikka AGC ja muut toiminnot ovat kunnossa. Epäilen, että käytössä voi olla joitain Syn500R -klooneja. Olen huomannut, että WL301-341-merkillä varustetut vastaanottimet käyttävät Syn5500R-yhteensopivaa sirua ja RSSI on toimiva. Niillä on myös se etu, että ne eivät käytä suojaseinää, mikä tekee AGC -kondensaattorin muokkaamisesta helpompaa. Suosittelen näiden yksiköiden käyttöä.

Seuraavia komponentteja tarvitaan

ESP-12F wifi-moduuli

• 3.3V säädin xc6203
• 220uF 6V kondensaattori
• 2 schottky -diodia
• 6 mm painike
• n -kanavainen MOSFET, esim. AO3400
• p -kanava MOSFET esim. AO3401
• vastukset 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• pieni pala prototyyppikorttia
• RXB6- tai WL301-341-superheitin, 433 MHz: n vastaanotin
• SSD1306 0,96 OLED -näyttö (yksivärinen SPI -versio)
• LIPO -akku 802030 400 mAh
• 3 -nastainen liitin latausta varten
• Liitä johto
• Emaloitu kuparilanka itsestään juokseva
• Epoksihartsi
• Kaksipuolinen teippi
• 3D -painettu kotelo

Tarvittavat työkalut

• Hieno pisteen juotosrauta
• Desolder punos
• Pinsetit
• Pihdit

Vaihe 2: Kaavio

Kierros on melko suoraviivainen.

LDO 3.3V -säädin muuttaa LIP: n 3,3 V: ksi, jota ESP-12F-moduuli tarvitsee.

Sekä näyttöön että vastaanottimeen syötetään virtaa kahden kytkentämoduulin kautta, joten ne ovat pois päältä, kun ESP -moduuli nukkuu.

Painike käynnistää järjestelmän syöttämällä 3.3V ESP8266: n EN -tuloon. GPIO5 ylläpitää tätä, kun moduuli on aktiivinen. Painiketta seurataan myös GPIO12: lla. Kun GPIO5 vapautetaan, EN poistetaan ja laite sammuu.

GPIO4 valvoo vastaanottimen datalinjaa. AGC valvoo RSSI -signaalia 2: 1 -potentiaalijakajan kautta.

SSD1306 -näyttöä ohjataan SPI: n kautta, joka koostuu viidestä GPIO -signaalista. Voi olla mahdollista käyttää I2C -versiota, mutta tämä edellyttää käytetyn kirjaston vaihtamista ja osan GPIO: n uudelleenmäärittämistä.

Vaihe 3: Vastaanottimen muokkaus

Toimitettuna RXB6 ei anna RSSI -signaalia saataville ulkoisissa datanastakoissaan.

Yksinkertainen muutos mahdollistaa tämän. Yksikön DER -signaaliliitin on itse asiassa vain datasignaalin toistoa. Ne on kytketty yhteen 0 ohmin vastuksen kautta, joka on merkitty R6. Tämä on poistettava juotosraudalla. Komponentti, joka on merkitty R7, on nyt linkitettävä poikki. Yläpää on itse asiassa RSSI -signaali ja alaosa DER -liittimeen. Voisi käyttää 0 ohmin vastusta, mutta linkitin vain vähän lankaa. Näihin paikkoihin pääsee käsiksi metallisen suojaverkon ulkopuolelta, jota ei tarvitse poistaa tämän muutoksen vuoksi.

Muutos voidaan testata liittämällä voltimittari DER: n ja GND: n poikki vastaanottimen ollessa päällä. Se näyttää jännitteen välillä noin 0,4 V (ei vastaanotettua virtaa) ja noin 1,8 V, kun paikallinen lähde on 433 MHz (esim. Kaukosäädin).

Toinen muutos ei ole ehdottoman välttämätön, mutta erittäin toivottava. Vastaanottimen AGC -vasteaika on toimitettuna toimitettuna melko hidas ja kestää useita satoja millisekunteja vastatakseen vastaanotettuun signaaliin. Tämä vähentää RSSI -sieppausten aikaresoluutiota ja vähentää myös RSSI: n käyttöä tiedonsiirron laukaisimena.

On olemassa yksi kondensaattori, joka ohjaa AGC -vasteaikoja, mutta valitettavasti se sijaitsee metallisen suojakotelon alla. Seulontapurkin irrottaminen on itse asiassa melko helppoa, koska se pitää kiinni vain 3 korvakkeesta, ja se voidaan arvostaa lämmittämällä kukin näistä vuorotellen ja kääntämällä ylös pienellä ruuvimeisselillä. Poistamisen jälkeen reiät voidaan puhdistaa uudelleen kokoonpanoa varten käyttämällä juotteenpoistopunosta tai poraamalla uudelleen noin 0,8 mm: n poranterällä.

Muutos on poistaa olemassa oleva AGC -kondensaattori C4 ja korvata se 0,22 uF: n kondensaattorilla. Tämä nopeuttaa AGC -vastausta noin 10 kertaa. Sillä ei ole haitallista vaikutusta vastaanottimen toimintaan. Kuvassa näytän radan leikkauksen ja linkin tähän raitaan AGC -kondensaattorista. Tämä ei ole välttämätöntä, mutta tekee AGC -pisteen saataville suojalevyn ulkopuolelle kiteen alla, jos halutaan lisätä ylimääräistä kapasitanssia takaisin sisään. Minun ei tarvitse tehdä sitä. Seulonta voidaan sitten vaihtaa.

Jos käytät WL301-341 RX -laitetta, kuva näyttää tämän AGC-kondensaattorin ollessa korostettuna. Myös RSSI -signaalitappi näkyy. Tämä ei oikeastaan liity mihinkään. Voidaan vain liittää hieno johto suoraan nastaan. Vaihtoehtoisesti kaksi keskimmäistä hyppytappia on kytketty yhteen ja molemmat kuljettavat datalähtöä. Niiden välinen jälki voidaan leikata ja sitten RSSI linkittää varaosiin, jotta RSSI -signaali olisi käytettävissä hyppyjohtolähdössä.

Vaihe 4: Rakentaminen

ESP-12-moduulin ulkopuolella tarvitaan noin 10 komponenttia. Ne voidaan valmistaa ja yhdistää prototyyppikortille. Käytin ESP -erityistä prototyyppikorttia, jota käytin helpottamaan säätimen ja muiden smd -komponenttien asentamista. Tämä kiinnitetään suoraan ESP-12-moduulin päälle.

Käytetty laatikko on 3D -tulostettu malli, jossa on 3 sisennystä pohjassa vastaanottimen, näytön ja esp -moduulin ottamiseksi. Siinä on aukko näytölle ja reiät latauspisteelle ja painikkeelle, jotka on asetettava paikalleen ja kiinnitettävä pienellä määrällä poksihartsia.

Käytin liitäntäjohtoa kolmen moduulin, latauspisteen ja painikkeiden välisten yhteyksien tekemiseen. ja kiinnitä ne sitten paikalleen käyttämällä ESP: n ja vastaanottimen kaksipuolista teippiä ja pieniä epoksipisaroita pitämään näytön sivut paikallaan. akku on kytketty latauspisteeseen ja kiinnitetty vastaanottimen päälle kaksipuolisella teipillä.

Vaihe 5: Ohjelmisto ja kokoonpano

Ohjelmisto on rakennettu Arduino -ympäristöön.

Tämän lähdekoodi on osoitteessa https://github.com/roberttidey/RF433Analyser Koodissa voi olla joitakin salasanojen vakioita, jotka on muutettu turvallisuussyistä ennen kääntämistä ja vilkkumista ES8266 -laitteeseen.

• WM_PASSWORD määrittää salasanan, jota wifiManager käyttää, kun laite määritetään paikalliseen wifi -verkkoon
• update_password määrittää salasanan, jota käytetään laiteohjelmistopäivitysten sallimiseen.

Kun laite otetaan käyttöön ensimmäisen kerran, se siirtyy wifi -määritystilaan. Muodosta yhteys puhelimen tai tabletin avulla laitteen määrittämään tukiasemaan ja selaa sitten kohtaan 192.168.4.1. Täältä voit valita paikallisen wifi -verkon ja antaa sen salasanan. Tämä on tehtävä vain kerran tai jos vaihdat wifi -verkkoja tai salasanoja.

Kun laite on muodostanut yhteyden lähiverkkoonsa, se kuuntelee komentoja. Jos oletetaan, että sen IP -osoite on 192.168.0.100, käytä ensin 192.168.0.100:AP_PORT/upload tiedostojen lataamiseen datakansioon. Tällöin 192.168.0.100/edit voi tarkastella ja ladata muita tiedostoja ja myös 192.168.0.100 käyttää käyttöliittymää.

Huomautuksia ohjelmistossa ovat

• ESP8266: n ADC voidaan kalibroida tarkkuuden parantamiseksi. Konfigurointitiedoston merkkijono asettaa saavutetut raaka -arvot kahdelle tulojännitteelle. Tämä ei ole erityisen tärkeää, koska RSSI on melko suhteellinen signaali riippuen antennista jne.
• RSSI -jännite db: iin on kohtuullisen lineaarinen, mutta käyrät ääripäässä. Ohjelmistossa on kuutiomainen sovitus tarkkuuden parantamiseksi.
• Suurin osa laskutoimituksista tehdään skaalatuilla kokonaisluvuilla, joten RSSI -arvot ovat itse asiassa 100 kertaa todelliset. Tiedostoihin kirjoitetut tai näytetyt arvot muunnetaan takaisin.
• Ohjelmisto käyttää yksinkertaista tilakonetta RSSI -kaappauksen ja tiedonsiirtojen ohjaamiseen.
• Tiedonsiirtoja valvotaan keskeytyspalvelurutiinilla. Normaali Arduino -silmukan käsittely keskeytetään tiedonsiirron ajaksi ja vahtikoira pidetään hengissä paikallisesti. Tällä pyritään parantamaan keskeytysviivettä, jotta ajoitusmittaukset pysyvät mahdollisimman uskollisina.

Asetukset

Tämä säilytetään tiedostossa esp433Config.txt.

RSSI -kaappausta varten voidaan määrittää näytteenottoväli ja kesto.

RSSI -laukaisutason tiedonsiirtoa varten voidaan määrittää siirtymien määrä ja enimmäiskesto. Sopiva liipaisutaso on noin +20dB taustalla ilman signaalia. PulseWidths -merkkijono mahdollistaa myös pulssileveyksien yksinkertaisen luokittelun analyysin helpottamiseksi. Jokaisella kirjattavalla rivillä on pulseLevel, leveys mikrosekunneissa ja koodi, joka on pulseWidths -merkkijonon indeksi, joka on suurempi kuin mitattu leveys.

CalString voi parantaa ADC -tarkkuutta.

idleTimeout ohjaa käyttämättömyyden millisekuntia (ei sieppauksia), ennen kuin laite sammuu automaattisesti. Jos asetat sen arvoon 0, se ei aikakatkaise.

Kolmen painikkeen asetukset säätelevät lyhyiden keskipitkien ja pitkien painallusten erot.

displayUpdate antaa paikallisen näytön päivitysvälin.

Vaihe 6: Käyttö

Laite kytketään päälle painamalla painiketta lyhyen aikaa.

Näyttö näyttää aluksi paikallisen IP -osoitteen muutaman sekunnin ajan, ennen kuin alkaa näyttää RSSI -tasoa reaaliajassa.

Lyhyt painikkeen painallus käynnistää RSSI -sieppauksen tiedostoon. Normaalisti tämä päättyy, kun RSSI -kesto on päättynyt, mutta lyhyt painalluksen painallus lopettaa myös sieppauksen.

Keskipainikkeen painallus käynnistää tiedonsiirron kaappauksen. Näytössä näkyy laukaisun odottaminen. Kun RSSI ylittää liipaisutason, se alkaa kerätä ajastettuja datasiirtymiä määritettyjen siirtymien lukumäärälle.

Jos pidät painiketta painettuna pidempään kuin painiketta pitkään, laite sammuu.

Sieppauskomennot voidaan käynnistää myös verkkokäyttöliittymästä.

Vaihe 7: Web -käyttöliittymä

Laitteen käyttäminen sen IP -osoitteen kautta näyttää web -käyttöliittymän, jossa on 3 välilehteä; Sieppaa, tila ja kokoonpano.

Tallennusnäyttö näyttää tällä hetkellä kaapatut tiedostot. Tiedoston sisältö voidaan näyttää napsauttamalla sen nimeä. Jokaiselle tiedostolle on myös poisto- ja latauspainikkeet.

On myös kaapata RSSI ja kaapata tietoja -painikkeita, joita voidaan käyttää kaappauksen aloittamiseen. Jos tiedostonimi annetaan, sitä käytetään muuten, oletusnimi luodaan.

Asetukset -välilehti näyttää nykyisen kokoonpanon ja sallii arvojen muuttamisen ja tallentamisen.

Web -käyttöliittymä tukee seuraavia puheluita

/edit - pääsy laitteen arkistointijärjestelmään; voidaan käyttää toimenpiteiden lataamiseen Tiedostot

• /status - palauttaa merkkijonon, joka sisältää tilatiedot
• /loadconfig -palaa merkkijono, joka sisältää asetustiedot
• /saveconfig - lähetä ja tallenna merkkijono päivittääksesi määritykset
• /loadcapture - palauttaa merkkijonon, joka sisältää mitat tiedostosta
• /setmeasureindex - muuta seuraavan mittauksen indeksiä
• /getcapturefiles - hae merkkijono, jossa on luettelo käytettävissä olevista mittaustiedostoista
• /sieppaus - laukaisee RSSI: n tai datan sieppaamisen
• /firmware - käynnistää laiteohjelmiston päivityksen