RF433 آنالیز: 7 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:55

این دستورالعمل یک ابزار اندازه گیری برای کمک به تجزیه و تحلیل گیربکس های RF 433 مگاهرتز ایجاد می کند که معمولاً برای ارتباطات راه دور کم مصرف در اتوماسیون و حسگرهای خانه استفاده می شود. احتمالاً می توان آن را به آسانی برای انتقال 315 مگاهرتز مورد استفاده در برخی از کشورها تغییر داد. این می تواند با استفاده از نسخه 315 مگاهرتز RXB6 به جای نسخه فعلی 433 مگاهرتز باشد.

هدف از این ساز دو برابر است. اول ، یک دستگاه اندازه گیری قدرت سیگنال (RSSI) ارائه می دهد که می تواند برای بررسی پوشش اطراف یک ملک و پیدا کردن نقاط سیاه استفاده شود. در مرحله دوم ، می تواند داده های پاک از فرستنده ها را ضبط کند تا تجزیه و تحلیل راحت تر داده ها و پروتکل های مورد استفاده دستگاه های مختلف امکان پذیر باشد. این در صورت طراحی افزونه های سازگار با واحدهای موجود مفید است. به طور معمول ضبط داده ها با سر و صدای پس زمینه موجود در گیرنده ها که انتقالهای جعلی زیادی ایجاد کرده و کشف انتقالهای واقعی را دشوارتر می کند ، پیچیده می شود.

این دستگاه از گیرنده فوق العاده RXB6 استفاده می کند. این از تراشه گیرنده Synoxo-SYN500R استفاده می کند که دارای خروجی آنالوگ RSSI است. این به طور موثر یک نسخه بافر از سیگنال AGC است که برای کنترل افزایش گیرنده استفاده می شود و قدرت سیگنال را در طیف وسیعی ارائه می دهد.

گیرنده توسط یک ماژول ESP8266 (ESP-12F) کنترل می شود که سیگنال RSSI را تبدیل می کند. همچنین دارای یک صفحه نمایش کوچک OLED محلی (SSD1306) است. دستگاه های الکترونیکی همچنین می توانند اطلاعات زمان بندی در مورد انتقال داده ها را ضبط کنند.

ضبط ها را می توان به صورت محلی با یک دکمه روی دستگاه فعال کرد. داده های ضبط شده برای تجزیه و تحلیل بعدی در پرونده ها ذخیره می شوند.

ماژول ESP12 یک سرور وب را برای دسترسی به فایل ها اجرا می کند و ممکن است ضبط ها نیز از اینجا فعال شوند.

این دستگاه از یک باتری کوچک قابل شارژ LIPO تغذیه می کند. این زمان کار معقولی را ارائه می دهد و وسایل الکترونیکی در زمان عدم استفاده از جریان آرام آرام پایینی برخوردار هستند.

مرحله 1: اجزا و ابزار مورد نیاز

یادداشت مهم:

من دریافتم که برخی از گیرنده های RXB6 433 مگاهرتز خروجی RSSI ندارند ، حتی اگر AGC و بقیه عملکردها خوب است. من فکر می کنم ممکن است از تراشه های Syl500R کلون استفاده شده باشد. من دریافتم که گیرنده های دارای برچسب WL301-341 از تراشه سازگار با Syn5500R استفاده می کنند و RSSI عملکردی است. آنها همچنین این مزیت را دارند که استفاده از غربالگری نمی تواند خازن AGC را آسان تر تغییر دهد. من استفاده از این دستگاه ها را توصیه می کنم.

اجزای زیر مورد نیاز است

ماژول وای فای ESP-12F

• تنظیم کننده 3.3V xc6203
• خازن 220 ولت 6 ولت
• 2 دیود schottky
• دکمه 6 میلی متری
• n کانال MOSFET به عنوان مثال AO3400
• p کانال MOSFET به عنوان مثال AO3401
• مقاومت 2x4k7 ، 3 x 100K ، 1 x 470K
• تکه کوچکی از تخته نمونه سازی
• گیرنده RXB6 یا WL301-341 فوق العاده 433 مگاهرتز
• صفحه نمایش SSD1306 0.96 OLED (نسخه SPI تک رنگ)
• باتری LIPO 802030 400 میلی آمپر ساعت
• اتصال 3 پین برای شارژ
• سیم را وصل کنید
• سیم مسی میناکاری شده خود شار است
• رزین اپوکسی
• نوار دو طرفه
• محفظه چاپ سه بعدی

ابزار مورد نیاز

• لحیم کاری نقطه ظریف
• بافت Desolder
• موچین
• انبر

مرحله 2: شماتیک

مدار نسبتاً ساده است.

یک تنظیم کننده LDO 3.3V LIP را به 3.3V مورد نیاز ماژول ESP-12F تبدیل می کند.

منبع تغذیه هم به صفحه نمایش و هم به گیرنده از طریق دو MOSFETS کلید تعویض می شود تا هنگام خواب ماژول ESP خاموش شوند.

دکمه سیستم را با تأمین 3.3 ولت به ورودی EN ESP8266 راه اندازی می کند. GPIO5 سپس این حالت را تا زمانی که ماژول فعال است حفظ می کند. همچنین دکمه با استفاده از GPIO12 کنترل می شود. هنگامی که GPIO5 آزاد می شود EN حذف می شود و دستگاه خاموش می شود.

خط داده از گیرنده توسط GPIO4 نظارت می شود. سیگنال RSSI توسط AGC از طریق تقسیم کننده بالقوه 2: 1 کنترل می شود.

صفحه نمایش SSD1306 از طریق SPI متشکل از 5 سیگنال GPIO کنترل می شود. ممکن است بتوان از نسخه I2C استفاده کرد ، اما این امر نیاز به تغییر کتابخانه مورد استفاده و بازنگری برخی از GPIO دارد.

مرحله 3: تغییر گیرنده

همانطور که ارائه می شود ، RXB6 سیگنال RSSI را در پین های داده خارجی خود در دسترس نمی گذارد.

یک اصلاح ساده این امکان را فراهم می کند. اتصال سیگنال DER روی دستگاه در واقع فقط یک تکرار سیگنال سیگنال Data است. آنها از طریق مقاومت 0 اهم با برچسب R6 به یکدیگر متصل می شوند. این باید با استفاده از آهن لحیم کاری برداشته شود. کامپوننت با برچسب R7 اکنون باید به صورت متصل باشد. قسمت بالایی در واقع سیگنال RSSI است و قسمت پایینی به کانکتور DER می رسد. می توان از یک مقاومت 0 اهم استفاده کرد ، اما من فقط با کمی سیم به آن متصل شدم. این مکانها خارج از قوطی فلزی قابل دسترسی هستند که برای این اصلاح نیازی به حذف آنها نیست.

اصلاح را می توان با اتصال یک ولت متر در DER و GND با گیرنده روشن کرد. این ولتاژ بین 0.4 ولت (بدون قدرت دریافتی) و حدود 1.8 ولت را با منبع محلی 433 مگاهرتز (به عنوان مثال کنترل از راه دور) نشان می دهد.

اصلاح دوم کاملاً ضروری نیست ، اما کاملاً مطلوب است. همانطور که گفته شد زمان پاسخ AGC گیرنده بسیار کند است و چند صد میلی ثانیه طول می کشد تا به سیگنال دریافتی پاسخ دهد. این امر باعث کاهش وضوح زمان در هنگام ضبط RSSI می شود و همچنین استفاده از RSSI به عنوان محرک برای ضبط داده ها را کمتر پاسخگو می سازد.

یک خازن وجود دارد که زمان پاسخ AGC را کنترل می کند اما متأسفانه در زیر قوطی محافظ فلزی قرار دارد. در واقع برداشتن قوطی غربالگری بسیار آسان است زیرا فقط با 3 لنگ نگه داشته می شود و می توان با گرم کردن هر یک از آنها به نوبه خود و بالا آوردن با یک پیچ گوشتی کوچک ، آن را گران کرد. پس از برداشتن ، می توانید سوراخ ها را برای مونتاژ مجدد با استفاده از نوار لحیم کاری یا حفاری مجدد با قطر 0.8 میلی متر تمیز کنید.

اصلاح به منظور حذف خازن AGC موجود C4 و جایگزینی آن با خازن 0.22uF است. این پاسخ AGC را تا حدود 10 برابر سرعت می بخشد. هیچ تاثیری بر عملکرد گیرنده ندارد. در تصویر من یک برش آهنگ و پیوندی به این مسیر از خازن AGC نشان می دهم. این مورد ضروری نیست ، اما باعث می شود نقطه AGC در یک پد خارج از قوطی غربال در زیر کریستال موجود باشد ، در صورتی که بخواهید خازن اضافی را دوباره وارد کنید. من نیازی به این کار ندارم. سپس می توان غربالگری را جایگزین کرد.

اگر از واحد WL301-341 RX استفاده می کنید ، عکس این مورد را با خازن AGC برجسته نشان می دهد. پین سیگنال RSSI نیز نشان داده شده است. این در واقع به هیچ چیز مرتبط نیست. فقط می توان یک سیم خوب را مستقیماً به پین وصل کرد. متناوباً در آنجا دو پین بلوز مرکزی به هم متصل شده و هر دو خروجی داده را حمل می کنند. می توان ردپای بین آنها را قطع کرد و سپس RSSI را به یکی دیگر متصل کرد تا سیگنال RSSI در خروجی بلوز در دسترس قرار گیرد.

مرحله 4: ساخت و ساز

حدود 10 جزء خارج از ماژول ESP-12 مورد نیاز است. اینها را می توان روی تکه ای از تخته نمونه سازی وصل کرد. من از تخته نمونه اولیه ESP استفاده کردم که برای تسهیل نصب رگولاتور و سایر اجزای smd استفاده کردم. این به طور مستقیم در بالای ماژول ESP-12 متصل می شود.

جعبه ای که من استفاده کردم یک طرح چاپ سه بعدی با 3 فرورفتگی در پایه است که گیرنده ، صفحه نمایش و ماژول esp را می گیرد. دارای یک برش برای صفحه نمایش و سوراخ هایی برای نقطه شارژ و دکمه فشاری است که باید با مقدار کمی رزین پکسی وارد و محکم شود.

از سیم قلاب برای اتصال بین 3 ماژول ، نقطه شارژ و دکمه ها استفاده کردم. و سپس با استفاده از نوار دو طرفه برای ESP و گیرنده و قطرات کوچک اپوکسی آنها را در جای خود محکم کنید. باتری به نقطه شارژ متصل شده و با استفاده از نوار دو طرفه در بالای گیرنده نصب می شود.

مرحله 5: نرم افزار و پیکربندی

این نرم افزار در محیط آردوینو ساخته شده است.

کد منبع برای این در https://github.com/roberttidey/RF433Analyser کد می تواند برخی از رمزهای عبور را برای اهداف امنیتی قبل از کامپایل و تغییر به دستگاه ES8266 تغییر دهد.

• WM_PASSWORD رمز عبور مورد استفاده wifiManager هنگام پیکربندی دستگاه بر روی شبکه wifi محلی را تعریف می کند
• update_password رمز عبور مورد استفاده برای اجازه به روزرسانی سیستم عامل را تعریف می کند.

هنگام استفاده از دستگاه برای اولین بار وارد حالت پیکربندی wifi می شوید. از تلفن یا رایانه لوحی برای اتصال به نقطه دسترسی تنظیم شده توسط دستگاه استفاده کنید و سپس به 192.168.4.1 بروید. از اینجا می توانید شبکه wifi محلی را انتخاب کرده و رمز عبور آن را وارد کنید. این کار فقط باید یکبار انجام شود یا در صورت تغییر شبکه های wifi یا گذرواژه ها انجام شود.

هنگامی که دستگاه به شبکه محلی خود متصل می شود ، به دستورات گوش می دهد. با فرض اینکه آدرس IP آن 192.168.0.100 است سپس ابتدا از 192.168.0.100:AP_PORT/upload برای بارگذاری فایل ها در پوشه داده استفاده کنید. سپس به 192.168.0.100/edit اجازه مشاهده و بارگذاری فایل های بیشتر را می دهد و همچنین به 192.168.0.100 اجازه دسترسی به رابط کاربر را می دهد.

نکاتی که باید در نرم افزار به آنها توجه کنید عبارتند از:

• ADC در ESP8266 را می توان کالیبره کرد تا دقت آن افزایش یابد. یک رشته در فایل پیکربندی مقادیر خام به دست آمده را برای دو ولتاژ ورودی تنظیم می کند. این امر اهمیت چندانی ندارد زیرا RSSI یک سیگنال نسبتاً نسبی است که بستگی به آنتن و غیره دارد.
• ولتاژ RSSI به db به طور منطقی خطی است اما در انتها منحنی است. این نرم افزار دارای عملکرد مکعبی برای افزایش دقت است.
• بیشتر محاسبات با استفاده از اعداد صحیح مقیاس شده انجام می شود ، بنابراین مقادیر RSSI در واقع 100 برابر واقعی است. مقادیر نوشته شده روی فایلها یا نمایش داده شده به عقب برمی گردند.
• این نرم افزار از یک دستگاه حالت ساده برای کنترل ضبط RSSI و انتقال داده ها استفاده می کند.
• انتقال داده ها با استفاده از روال سرویس وقفه نظارت می شود. پردازش معمولی حلقه آردوینو در حین ضبط داده ها به حالت تعلیق درآمده و نگهبان در محلی زنده نگه داشته می شود. این به منظور تلاش برای بهبود تأخیر وقفه برای حفظ اندازه گیری زمان بندی تا حد ممکن است.

پیکربندی

این در esp433Config.txt نگهداری می شود.

برای گرفتن RSSI می توان فاصله نمونه برداری و مدت زمان آن را تنظیم کرد.

برای ضبط داده می توان سطح ماشه RSSI ، تعداد انتقال و حداکثر مدت زمان را تنظیم کرد. سطح ماشه مناسب حدود 20 دسی بل در پس زمینه بدون سطح سیگنال است. یک رشته pulseWidths همچنین امکان دسته بندی ساده عرض پالس را برای سهولت تجزیه و تحلیل فراهم می کند. هر خط ثبت شده دارای pulseLevel ، عرض بر ثانیه میکروثانیه و کدی است که شاخص در رشته pulseWidths است که بیشتر از عرض اندازه گیری شده است.

CalString می تواند دقت ADC را بهبود بخشد.

idleTimeout قبل از خاموش شدن خودکار دستگاه تعداد میلی ثانیه عدم فعالیت (بدون ضبط) را کنترل می کند. تنظیم آن روی 0 به این معنی است که زمان آن تمام نمی شود.

تنظیمات سه دکمه ، چیزی را که فشار کوتاه و متوسط دکمه را متمایز می کند ، کنترل می کند.

displayUpdate به بازه بازخوانی صفحه محلی می دهد.

مرحله 6: استفاده

دستگاه با فشردن دکمه برای مدت کوتاهی روشن می شود.

صفحه نمایش ابتدا IP محلی محلی را برای چند ثانیه نمایش می دهد و سپس سطح RSSI را در زمان واقعی نمایش می دهد.

با فشردن یک دکمه کوتاه ، ضبط RSSI به فایل آغاز می شود. به طور معمول این کار با پایان مدت زمان RSSI خاتمه می یابد ، اما با فشار دادن دکمه کوتاه ، ضبط نیز پایان می یابد.

با فشار یک دکمه متوسط ، انتقال داده شروع می شود. صفحه نمایش منتظر ماشه را نشان می دهد. هنگامی که RSSI از سطح ماشه بالاتر می رود ، شروع به ضبط انتقال داده های زمان بندی شده برای تعداد انتقال های مشخص شده می کند.

نگه داشتن دکمه برای مدت طولانی تر از دکمه باعث خاموش شدن دستگاه می شود.

دستورات ضبط را می توان از رابط وب شروع کرد.

مرحله 7: رابط وب

دسترسی به دستگاه با آدرس IP آن رابط وب را با 3 زبانه نشان می دهد. ضبط ، وضعیت و پیکربندی.

صفحه ضبط ، فایل های ضبط شده فعلی را نشان می دهد. محتویات یک فایل با کلیک روی نام آن نشان داده می شود. همچنین برای هر فایل دکمه های حذف و بارگیری وجود دارد.

همچنین دکمه های RSSI ضبط و ضبط داده وجود دارد که ممکن است برای شروع تصویربرداری استفاده شود. اگر نام فایل داده شود از آن استفاده می شود در غیر این صورت یک نام پیش فرض ایجاد می شود.

برگه پیکربندی پیکربندی فعلی را نشان می دهد و اجازه می دهد تا مقدارها تغییر کرده و ذخیره شوند.

رابط وب تماس های زیر را پشتیبانی می کند

/ویرایش - دسترسی به سیستم پرونده سازی دستگاه ؛ ممکن است برای بارگیری اندازه اقدامات مورد استفاده قرار گیرد

• /status - یک رشته حاوی جزئیات وضعیت را برمی گرداند
• /loadconfig -یک رشته حاوی جزئیات پیکربندی را بازگردانید
• /saveconfig - یک رشته را برای به روزرسانی پیکربندی ارسال و ذخیره کنید
• /loadcapture - یک رشته حاوی اندازه گیری ها از یک فایل را برمی گرداند
• /setmeasureindex - نمایه ای را که برای اندازه گیری بعدی استفاده می شود تغییر دهید
• /getcapturefiles - رشته ای با لیست فایل های اندازه گیری موجود دریافت کنید
• /capture - باعث ضبط RSSI یا داده می شود
• /سیستم عامل - شروع به روز رسانی سیستم عامل