RF433Analyser: 7 krokov

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:59

Tento pokyn vytvára merací prístroj, ktorý pomáha analyzovať prenosy RF 433 MHz, ktoré sa bežne používajú na diaľkovú komunikáciu s nízkym výkonom v domácej automatizácii a senzoroch. Pravdepodobne by sa dal ľahko upraviť tak, aby fungoval v niektorých krajinách s prenosmi 315 MHz. Dôvodom by bolo použitie 315 MHz verzie RXB6 namiesto súčasnej 433 MHz.

Účel nástroja je dvojaký. Najprv poskytuje merač sily signálu (RSSI), ktorý je možné použiť na preskúmanie pokrytia nehnuteľnosti a nájdenie čiernych škvŕn. Za druhé, môže zachytávať čisté údaje z vysielačov, čo umožňuje jednoduchšiu analýzu údajov a protokolov používaných rôznymi zariadeniami. Je to užitočné, ak sa pokúšate navrhnúť kompatibilné doplnky k existujúcim jednotkám. Zachytávanie údajov je zvyčajne komplikované hlukom pozadia prítomným v prijímačoch, ktoré produkujú veľa falošných prechodov a sťažujú odhalenie skutočných prenosov.

Jednotka používa superhetový prijímač RXB6. Používa čip prijímača Synoxo-SYN500R, ktorý má analógový výstup RSSI. Toto je v skutočnosti vyrovnávacia verzia signálu AGC používaného na ovládanie zosilnenia prijímača a poskytuje silu signálu v širokom rozsahu.

Prijímač je monitorovaný modulom ESP8266 (ESP-12F), ktorý prevádza signál RSSI. Poháňa tiež malý lokálny OLED displej (SSD1306). Elektronika môže tiež zachytávať informácie o časovaní o dátových prechodoch.

Zábery je možné spustiť lokálne pomocou tlačidla na jednotke. Zachytené údaje sa uložia do súborov na neskoršiu analýzu.

Modul ESP12 prevádzkuje webový server, ktorý poskytuje prístup k súborom, a odtiaľ sa dajú spustiť aj zachytávania.

Prístroj je napájaný malou nabíjateľnou batériou LIPO. To dáva rozumný čas chodu a elektronika má nízky pokojový prúd, keď sa nepoužíva.

Krok 1: Potrebné súčasti a nástroje

Dôležitá poznámka:

Zistil som, že niektoré prijímače RXB6 433 MHz majú nefungujúci výstup RSSI, aj keď AGC a ostatné funkcie sú v poriadku. Mám podozrenie, že môže byť použitý nejaký klon čipov Syn500R. Zistil som, že prijímače označené ako WL301-341 používajú čip kompatibilný s Syn5500R a RSSI je funkčné. Majú tiež výhodu v tom, že nepoužívajú tieniacu plechovku, čo uľahčuje úpravu kondenzátora AGC. Odporúčam používať tieto jednotky.

Sú potrebné nasledujúce komponenty

WiFi modul ESP-12F

• Regulátor 3,3 V xc6203
• 6u kondenzátor 220uF
• 2 schottky diódy
• 6 mm tlačidlo
• n kanál MOSFET napr. AO3400
• p kanál MOSFET napr. AO3401
• odpory 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• malý kus prototypovej dosky
• Super prijímač 433 MHz RXB6 alebo WL301-341
• Displej SSD1306 0,96 OLED (jednofarebná verzia SPI)
• Batéria LIPO 802030 400mAh
• 3 kolíkový konektor na nabíjanie
• Zapojte drôt
• Samonavíjací smaltovaný medený drôt
• Epoxidová živica
• Obojstranná lepiaca páska
• 3D tlačená skriňa

Potrebné nástroje

• Jemná bodová spájkovačka
• Odpájací cop
• Pinzeta
• Kliešte

Krok 2: Schéma

Okruh je pomerne jednoduchý.

Regulátor LDO 3,3 V prevádza LIP na 3,3 V, ktoré potrebuje modul ESP-12F.

Displej aj prijímač sú napájané dvoma spínacími MOSFETMI, takže sú vypnuté, keď modul ESP spí.

Toto tlačidlo spustí systém dodaním 3,3 V na vstup EN zariadenia ESP8266. GPIO5 to potom udržuje, kým je modul aktívny. Tlačidlo je monitorované aj pomocou GPIO12. Keď sa uvoľní GPIO5, EN sa odstráni a jednotka sa vypne.

Dátová linka z prijímača je monitorovaná GPIO4. Signál RSSI monitoruje AGC prostredníctvom rozdeľovača potenciálu 2: 1.

Displej SSD1306 sa ovláda pomocou SPI pozostávajúceho z 5 GPIO signálov. Je možné použiť verziu I2C, ale bude to vyžadovať zmenu použitej knižnice a premapovanie niektorých GPIO.

Krok 3: Úprava prijímača

RXB6, ako je dodávaný, nesprístupňuje signál RSSI na jeho externých dátových kolíkoch.

Umožňuje to jednoduchá úprava. Signálny konektor DER na jednotke je v skutočnosti iba opakovaním signálu dátového signálu. Sú prepojené dohromady cez odpor 0 Ohm označený R6. Toto je potrebné odstrániť pomocou spájkovačky. Komponent označený R7 musí byť teraz prepojený. Horný koniec je vlastne signál RSSI a spodný smeruje do konektora DER. Dalo by sa použiť odpor 0 Ohm, ale prepojil som sa trochou drôtu. Tieto miesta sú prístupné mimo kovovú clonu, ktorú pri tejto úprave nie je potrebné odstraňovať.

Modifikáciu je možné otestovať pripojením voltmetra na DER a GND pri zapnutom prijímači. Ukáže napätie medzi približne 0,4 V (bez prijatého výkonu) a približne 1,8 V s miestnym zdrojom 433 MHz (napr. Diaľkovým ovládaním).

Druhá úprava nie je úplne zásadná, ale je celkom žiaduca. Ako je dodané, doba odozvy AGC prijímača je nastavená tak, aby bola pomerne pomalá. Odpoveď na prijatý signál trvá niekoľko stoviek milisekúnd. Zníži sa tým časové rozlíšenie počas zachytávania RSSI a taktiež sa stane menej citlivé na používanie RSSI ako spúšťača zberu údajov.

Existuje jeden kondenzátor, ktorý riadi reakčné časy AGC, ale bohužiaľ je umiestnený pod kovovou clonou. V skutočnosti je celkom ľahké odstrániť skríningovú plechovku, pretože je držaná iba 3 okami, a dá sa oceniť zahriatím každého z nich a páčením malého skrutkovača. Hneď po vybratí je možné otvory vyčistiť a znova namontovať pomocou odpájkovacieho copu alebo prevŕtania vrtákom s priemerom 0,8 mm.

Úpravou je odstránenie existujúceho kondenzátora AGC C4 a jeho nahradenie kondenzátorom 0,22uF. To zrýchľuje reakciu AGC asi 10 -krát. Nemá žiadny škodlivý vplyv na výkon prijímača. Na obrázku zobrazujem prerušenie stopy a prepojenie na túto stopu z kondenzátora AGC. Nie je to potrebné, ale bod AGC je k dispozícii na podložke mimo skríningovej skrinky pod kryštálom pre prípad, že by niekto chcel pridať dodatočnú kapacitu späť. To som nepotreboval. Skríning je potom možné vymeniť.

Ak používate jednotku WL301-341 RX, fotografia to ukazuje so zvýrazneným kondenzátorom AGC. Zobrazený je aj signálny kolík RSSI. Toto v skutočnosti s ničím nesúvisí. Jemný drôt môžete pripojiť iba priamo ku kolíku. Alternatívne sú tam dva centrálne prepojovacie kolíky spojené dohromady a obidva nesú dátový výstup. Stopu medzi nimi je možné prerušiť a potom prepojiť RSSI s náhradným, aby bol signál RSSI dostupný na prepojovacom výstupe.

Krok 4: Konštrukcia

Mimo modulu ESP-12 je potrebných asi 10 komponentov. Môžu byť vyrobené a spojené na kus prototypovej dosky. Použil som prototypovú dosku špecifickú pre ESP, ktorú som použil na uľahčenie montáže regulátora a ďalších komponentov smd. Pripevňuje sa priamo na vrch modulu ESP-12.

Krabica, ktorú som použil, je 3D vytlačený dizajn s 3 priehlbinami v základni, kde je možné vziať modul prijímača, displeja a esp. Má výrez pre displej a otvory pre nabíjací bod a tlačidlo, ktoré je potrebné vložiť a zaistiť malým množstvom poxylovej živice.

Na pripojenie medzi 3 modulmi, nabíjacím bodom a tlačidlami som použil zapojovací vodič. a potom ich zaistite na mieste pomocou obojstrannej pásky pre ESP a prijímač a malých kvapiek epoxidu, ktoré držia boky displeja na mieste. Batéria je zapojená do nabíjacieho bodu a pomocou obojstrannej pásky je pripevnená k hornej časti prijímača.

Krok 5: Softvér a konfigurácia

Softvér je postavený v prostredí Arduino.

Zdrojový kód je k dispozícii na stránke https://github.com/roberttidey/RF433Analyser V kóde môže byť pred kompiláciou a vložením do zariadenia ES8266 z bezpečnostných dôvodov zmenené niektoré konštanty pre heslá.

• WM_PASSWORD definuje heslo, ktoré používa wifiManager pri konfigurácii zariadenia do lokálnej siete Wi -Fi
• update_password definuje heslo používané na povolenie aktualizácií firmvéru.

Pri prvom použití zariadenie prejde do režimu konfigurácie wifi. Pomocou telefónu alebo tabletu sa pripojte k prístupovému bodu nastavenému zariadením a potom prejdite na adresu 192.168.4.1. Tu si môžete vybrať miestnu sieť Wi -Fi a zadať jej heslo. Toto je potrebné vykonať iba raz alebo pri zmene sietí Wi -Fi alebo hesiel.

Keď sa zariadenie pripojí k miestnej sieti, bude počúvať príkazy. Za predpokladu, že jeho adresa IP je 192.168.0.100, potom najskôr pomocou 192.168.0.100:AP_PORT/upload nahrajte súbory do priečinka s údajmi. To potom umožní 192.168.0.100/edit zobrazovať a nahrávať ďalšie súbory a tiež 192.168.0.100 umožní prístup k používateľskému rozhraniu.

Body, ktoré je potrebné poznamenať v softvéri, sú

• ADC v ESP8266 je možné kalibrovať, aby sa zlepšila jeho presnosť. Reťazec v konfiguračnom súbore nastavuje dosiahnuté prvotné hodnoty pre dve vstupné napätia. To nie je obzvlášť dôležité, pretože RSSI je pomerne relatívny signál v závislosti od antény atď.
• Napätie RSSI na db je primerane lineárne, ale krivky v extrémoch. Softvér má kubický tvar na zvýšenie presnosti.
• Väčšina aritmetiky sa vykonáva pomocou škálovaných celých čísel, takže hodnoty RSSI sú v skutočnosti stonásobkom skutočných. Hodnoty zapísané do súborov alebo zobrazené sú skonvertované späť.
• Softvér používa jednoduchý stavový stroj na riadenie zachytávania RSSI a dátových prechodov.
• Dátové prechody sú monitorované pomocou rutiny služby prerušenia. Bežné spracovanie slučky Arduino je počas zberu údajov pozastavené a strážny pes je lokálne udržiavaný nažive. Cieľom je pokúsiť sa zlepšiť latenciu prerušenia, aby boli merania časovania čo najvernejšie.

Konfigurácia

Je uložený v súbore esp433Config.txt.

Pre zachytenie RSSI je možné nastaviť interval vzorkovania a trvanie.

Pre zber dát je možné nastaviť spúšťaciu úroveň RSSI, počet prechodov a maximálne trvanie. Vhodná spúšťacia úroveň je asi +20 dB na pozadí bez úrovne signálu. Reťazec pulseWidths tiež umožňuje jednoduchú kategorizáciu šírok impulzov, aby bola analýza jednoduchšia. Každý zaznamenaný riadok má hodnotu pulseLevel, šírku v mikorsekundách a kód, ktorý je indexom v reťazci pulseWidths, ktorý je väčší ako nameraná šírka.

CalString môže zlepšiť presnosť ADC.

idleTimeout riadi počet milisekúnd nečinnosti (žiadne zachytenia), než sa zariadenie automaticky vypne. Nastavenie na 0 znamená, že časový limit uplynie.

Tri nastavenia tlačidiel ovládajú to, čo rozlišuje krátke stredné a dlhé stlačenie tlačidiel.

displayUpdate udáva interval obnovenia lokálneho displeja.

Krok 6: Použitie

Zariadenie sa zapína krátkym stlačením tlačidla.

Displej spočiatku na niekoľko sekúnd zobrazí lokálnu adresu IP, než sa začne zobrazovať úroveň RSSI v reálnom čase.

Krátke stlačenie tlačidla spustí zachytenie RSSI do súboru. Normálne sa to skončí, keď skončí trvanie RSSI, ale ďalšie krátke stlačenie tlačidla tiež ukončí snímanie.

Stredné stlačenie tlačidla spustí snímanie prechodu údajov. Na obrazovke sa zobrazí čakanie na spustenie. Akonáhle RSSI prejde nad úroveň spúšťača, začne zachytávať časové prechody údajov pre určený počet prechodov.

Podržaním tlačidla dlhšie ako dlho sa jednotka vypne.

Príkazy na zachytenie je možné spustiť aj z webového rozhrania.

Krok 7: Webové rozhranie

Prístup k zariadeniu pomocou jeho IP adresy zobrazuje webové rozhranie s 3 kartami; Zachytáva, stav a konfigurácia.

Obrazovka snímok zobrazuje aktuálne zachytené súbory. Obsah súboru sa môže zobraziť kliknutím na jeho názov. Pre každý súbor sú tiež k dispozícii tlačidlá na odstránenie a stiahnutie.

K dispozícii sú tiež tlačidlá na zachytenie RSSI a zachytenie údajov, ktoré je možné použiť na spustenie snímania. Ak zadáte názov súboru, použije sa, inak sa vygeneruje predvolený názov.

Karta config zobrazuje aktuálnu konfiguráciu a umožňuje meniť a ukladať hodnoty svalu.

Webové rozhranie podporuje nasledujúce hovory

/editovať - prístup k záznamovému systému zariadenia; môžu byť použité na sťahovanie súborov opatrení

• /status - vráti reťazec obsahujúci podrobnosti o stave
• /loadconfig -vráti reťazec obsahujúci podrobnosti o konfigurácii
• /saveconfig - odoslanie a uloženie reťazca na aktualizáciu konfigurácie
• /loadcapture - vráti reťazec obsahujúci miery zo súborov
• /setmeasureindex - zmeňte index, ktorý sa použije na ďalšie meranie
• /getcapturefiles - získa reťazec so zoznamom dostupných súborov mier
• /zachytiť - spustí zachytávanie RSSI alebo údajov
• /firmware - spustenie aktualizácie firmvéru