מנתח RF433: 7 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:15

מדריך זה יוצר מכשיר מדידה המסייע בניתוח שידורי RF 433MHz המשמשים בדרך כלל לתקשורת מרחוק בעוצמה נמוכה באוטומציה וחיישנים ביתיים. סביר להניח שניתן לשנות אותו לעבודה בשידורי 315MHz המשמשים במדינות מסוימות. זה יהיה על ידי שימוש בגרסת 315 מגה -הרץ של ה- RXB6 במקום בזו הנוכחית של 433 מגה -הרץ.

מטרת הכלי היא כפולה. ראשית, הוא מספק מד עוצמת אות (RSSI) שניתן להשתמש בו כדי לבחון כיסוי סביב נכס ולמצוא כתמים שחורים. שנית הוא יכול ללכוד נתונים נקיים ממשדרים כדי לאפשר ניתוח קל יותר של הנתונים והפרוטוקולים בהם משתמשים מכשירים שונים. זה שימושי אם מנסים לעצב תוספים תואמים ליחידות קיימות. בדרך כלל לכידת הנתונים מסובכת על ידי רעש הרקע הקיים במקלטים שמייצרים הרבה מעברים מזויפים ומקשה על גילוי השידורים האמיתיים.

היחידה משתמשת במקלט Superhet RXB6. זה משתמש בשבב המקלט Synoxo-SYN500R בעל פלט אנלוגי RSSI. זוהי למעשה גרסה שנאגרה של האות AGC המשמש לשליטה ברווח המקלט ונותנת עוצמת אותות בטווח רחב.

המקלט מנוטר על ידי מודול ESP8266 (ESP-12F) הממיר אות RSSI. הוא גם מניע צג OLED מקומי קטן (SSD1306). האלקטרוניקה יכולה ללכוד גם מידע תזמון על מעברי נתונים.

ניתן להפעיל לכידות מקומיות באמצעות לחצן ביחידה. הנתונים שנלכדו נשמרים בקבצים לניתוח מאוחר יותר.

מודול ESP12 מפעיל שרת אינטרנט בכדי לתת גישה לקבצים וייתכנו גם לכידות מכאן.

המכשיר מופעל על ידי סוללה נטענת LIPO קטנה. זה נותן זמן ריצה סביר ולאלקטרוניקה יש זרם שקט נמוך כאשר הוא אינו בשימוש.

שלב 1: דרושים רכיבים וכלים

הערה חשובה:

מצאתי כמה מקלטי RXB6 433Mhz בעלי פלט RSSI לא מתפקד למרות שה- AGC ושאר הפונקציונליות תקינים. אני חושד שאולי יש שימוש בשבבי Syn500R משובטים. גיליתי שמקלטים המסומנים כ- WL301-341 משתמשים בשבב תואם Syn5500R וה- RSSI מתפקד. יש להם גם את היתרון בכך שהם לא משתמשים בפחית סינון שהופכת את קבל ה- AGC לקל יותר לשינוי. אני ממליץ להשתמש ביחידות אלה.

יש צורך ברכיבים הבאים

מודול wifi ESP-12F

• ווסת 3.3V xc6203
• קבל 6 וולט 220uF
• 2 דיודות שוטקי
• כפתור לחיצה 6 מ"מ
• n ערוץ MOSFET למשל AO3400
• ערוץ p MOSFET למשל AO3401
• נגדים 2x4k7, 3 x 100K, 1 x 470K
• חתיכה קטנה של לוח אב טיפוס
• מקלט RXB6 או WL301-341 superhet 433MHz
• תצוגת OLED מסוג SSD1306 0.96 (גרסת SPI בצבע אחד)
• סוללת LIPO 802030 400mAh
• מחבר 3 פינים לטעינה
• תחבר חוט
• חוט נחושת אמייל מתנפח בעצמו
• שרף אפוקסי
• קלטת דו צדדית
• מארז מודפס בתלת מימד

יש צורך בכלים

• ברזל הלחמה נקודתי
• צמה מדוממת
• מַלְקֶטֶת
• צְבָת

שלב 2: סכמטי

המעגל די פשוט.

וסת 3.3V LDO ממיר את ה- LIP ל- 3.3V הדרוש למודול ESP-12F.

הספק מסופק הן לתצוגה והן למקלט באמצעות שני MOSFETS מיתוג כך שהם כבויים כאשר מודול ה- ESP ישן.

הכפתור מפעיל את המערכת על ידי אספקת 3.3V לכניסת EN של ה- ESP8266. לאחר מכן ה- GPIO5 מקיים זאת כשהמודול פעיל. הכפתור מנוטר גם באמצעות GPIO12. כאשר GPIO5 משוחרר אז ה- EN מוסר והיחידה נכבית.

קו הנתונים מהמקלט מנוטר על ידי GPIO4. האות RSSI מנוטר על ידי ה- AGC באמצעות מחלק פוטנציאלי 2: 1.

תצוגת SSD1306 נשלטת באמצעות SPI המורכב מ -5 אותות GPIO. ייתכן שיהיה אפשר להשתמש בגרסת I2C אך הדבר ידרוש שינוי הספרייה המשמשת ומיפוי חלק מה- GPIO.

שלב 3: שינוי מקלט

כפי שסופק ה- RXB6 אינו הופך את אות ה- RSSI לזמין בסיכות הנתונים החיצוניות שלו.

שינוי פשוט מאפשר זאת. מחבר אות ה- DER ביחידה הוא למעשה רק חזרה על אות אות הנתונים. הם מחוברים יחד באמצעות הנגד 0 אוהם המסומן R6. יש להסיר זאת באמצעות מלחם. כעת יש לקשר את הרכיב המסומן R7. הקצה העליון הוא בעצם אות ה- RSSI והתחתון עובר למחבר DER. אפשר להשתמש בנגד 0 אוהם אבל פשוט התחברתי עם קצת חוט. מיקומים אלה נגישים מחוץ לפח המיון המתכתי אשר אין צורך להסירו לשם שינוי זה.

ניתן לבדוק את השינוי על ידי חיבור מד מתח על פני DER ו- GND כשהמקלט מופעל. הוא יראה מתח בין כ 0.4V (ללא הספק שהתקבל) לכ -1.8V עם מקור מקומי של 433MHz (למשל שלט רחוק).

השינוי השני אינו חיוני לחלוטין אך הוא די רצוי. כפי שסופק, זמן התגובה של ה- AGC של המקלט אמור להיות איטי למדי ונדרש מספר מאות אלפיות השנייה להגיב לאות שהתקבל. זה מקטין את רזולוציית הזמן במהלך לכידות RSSI וגם הופך אותו פחות מגיב לשימוש ב- RSSI כטריגר ללכידת נתונים.

יש קבל יחיד השולט על זמני התגובה של AGC אך, למרבה הצער, הוא ממוקם מתחת לפחית הסינון ממתכת. למעשה די קל להסיר את פחית ההקרנה מכיוון שהיא מוחזקת רק על ידי 3 זיזים וניתן להעריך אותה על ידי חימום כל אחד בתורו והעלאתו בעזרת מברג קטן. לאחר ההסרה אפשר לנקות את החורים להרכבה מחדש באמצעות צמת דה הלחמה או קידוח מחדש עם מעט 0.8 מ מ.

השינוי הוא להסיר את קבל ה- AGC הקיים C4 ולהחליף אותו בקבל 0.22uF. זה מאיץ את תגובת AGC בערך פי 10. אין לו השפעה מזיקה על ביצועי המקלט. בתמונה אני מציג חיתוך מסלול וקישור לרצועה הזו מהקבל AGC. זה לא הכרחי אבל הופך את נקודת ה- AGC לזמינה על משטח מחוץ לפחית ההקרנה מתחת לגביש למקרה שתרצה להוסיף קיבול נוסף פנימה. לא הייתי צריך לעשות זאת. לאחר מכן ניתן להחליף את ההקרנה.

אם משתמשים ביחידת WL301-341 RX אז התמונה מראה זאת כשהקבל AGC מודגש. מוצג גם סיכת האות RSSI. זה בעצם לא קשור לשום דבר. אפשר פשוט לחבר חוט דק ישירות לסיכה. לחלופין שם שני סיכות המגשר המרכזיות מחוברות יחד ושתיהן נושאות את פלט הנתונים. ניתן לחתוך את העקבות ביניהם ולאחר מכן לחבר את ה- RSSI לחלקי חילוף כדי להפוך את אות ה- RSSI לזמין בפלט מגשר.

שלב 4: בנייה

יש צורך בערך 10 רכיבים מחוץ למודול ESP-12. אלה ניתן להמציא ולחבר על פיסת לוח אב טיפוס. השתמשתי בלוח אב טיפוס ספציפי ל- ESP בו השתמשתי כדי להקל על הרכבה של הרגולטור ורכיבי SMD אחרים. זה מתחבר ישירות על גבי מודול ESP-12.

הקופסה בה השתמשתי היא עיצוב מודפס בתלת מימד עם 3 שקעים בבסיס כדי לקחת את מקלט, התצוגה והמודול esp. יש לו חיתוך לתצוגה וחורים לנקודת הטעינה ולחצן לחיצה שצריך להכניס ולאבטח בכמות קטנה של שרף פוקסי.

השתמשתי בחוט חיבור כדי ליצור את החיבורים בין 3 המודולים, נקודת הטעינה והכפתורים. ולאחר מכן אבטח אותם במקומם באמצעות קלטת צד כפולה עבור ה- ESP והמקלט וטיפות אפוקסי קטנות כדי להחזיק את צדי התצוגה במקומם. הסוללה מחוברת לנקודת הטעינה ומותקנת על גבי המקלט באמצעות סרט דו צדדי.

שלב 5: תוכנה ותצורה

התוכנה בנויה בסביבת Arduino.

קוד המקור לכך הוא בכתובת https://github.com/roberttidey/RF433Analyser הקוד יכול לשנות כמה קבועים של סיסמאות לצורכי אבטחה לפני הידור והבזק למכשיר ES8266.

• WM_PASSWORD מגדיר את הסיסמה המשמשת את wifiManager בעת הגדרת המכשיר לרשת wifi מקומית
• update_password מגדיר סיסמה המשמשת לאפשר עדכוני קושחה.

בעת השימוש הראשון המכשיר נכנס למצב תצורה של wifi. השתמש בטלפון או בטאבלט כדי להתחבר לנקודת הגישה שהוגדרה על ידי המכשיר ואז עיין אל 192.168.4.1. מכאן תוכל לבחור את רשת ה- wifi המקומית ולהזין את הסיסמה שלה. זה צריך להיעשות רק פעם אחת או אם מחליפים רשתות WiFi או סיסמאות.

לאחר שהמכשיר יתחבר לרשת המקומית שלו הוא יקשיב לפקודות. בהנחה שכתובת ה- IP שלה היא 192.168.0.100 ואז תחילה השתמש ב- 192.168.0.100:AP_PORT/upload כדי להעלות את הקבצים בתיקיית הנתונים. לאחר מכן הדבר יאפשר ל- 192.168.0.100/edit לצפות ולהעלות קבצים נוספים וגם לאפשר ל- 192.168.0.100 לגשת לממשק המשתמש.

נקודות לציון בתוכנה הן

• ניתן לכייל את ה- ADC ב- ESP8266 כדי לשפר את הדיוק שלו. מחרוזת בקובץ התצורה קובעת את ערכי הגלם שהושגו עבור שני מתח כניסה. זה לא חשוב במיוחד מכיוון ש- RSSI הוא אות יחסית יחסית תלוי באנטנה וכו '.
• מתח RSSI ל- db הוא ליניארי למדי אך מתעקל בקיצוניות. התוכנה בעלת התאמה מעוקבת לשיפור הדיוק.
• רוב החשבון מתבצע באמצעות מספרים שלמים בקנה מידה ולכן ערכי RSSI הם למעשה פי 100 מהמציאות. ערכים שנכתבו לקבצים או מוצגים מומרים בחזרה.
• התוכנה משתמשת במכשיר מצב פשוט לשליטה על לכידת RSSI ומעברי נתונים.
• מעברי הנתונים מנוטרים באמצעות שגרת שירות קטיעה. העיבוד הרגיל של לולאת Arduino מושעה במהלך לכידת נתונים וכלב השמירה נשמר בחיים מקומית. זה כדי לנסות לשפר את זמן ההשהיה כדי להשאיר מדידות תזמון נאמנות ככל האפשר.

תְצוּרָה

זה נשמר ב- esp433Config.txt.

עבור לכידת RSSI ניתן להגדיר את מרווח הדגימה ואת משך הזמן.

לצורך לכידת נתונים ניתן להגדיר את רמת ההדק RSSI, מספר מעברים ומשך מרבי. רמת ההדק המתאימה היא בערך 20dB ברקע ללא רמת אות. מחרוזת pulseWidths מאפשרת גם סיווג פשוט של רוחבי הדופק כדי להקל על הניתוח. לכל שורה שנרשמה יש pulseLevel, רוחב במיקרו -שניות והקוד שהוא האינדקס במחרוזת pulseWidths שהוא גדול מהרוחב הנמדד.

CalString יכול לשפר את דיוק ה- ADC.

idleTimeout שולט במספר אלפיות השנייה של חוסר פעילות (ללא לכידות) לפני שהמכשיר יכבה אוטומטית. הגדרתו ל- 0 פירושה שהיא לא תפסק זמן.

שלוש הגדרות הכפתורים שולטות במייחדים לחיצות כפתורים קצרות בינוניות וארוכות.

displayUpdate נותן את מרווח הרענון המקומי של התצוגה.

שלב 6: שימוש

היחידה מופעלת על ידי לחיצה על הכפתור לזמן קצר.

התצוגה תציג בתחילה את כתובת ה- IP המקומית למשך מספר שניות לפני תחילת הצגת רמת ה- RSSI בזמן אמת.

לחיצה קצרה על הכפתור תתחיל לכידת RSSI לקובץ. בדרך כלל זה יסתיים כאשר משך ה- RSSI יסתיים, אך לחיצה נוספת על כפתור קצר תסיים את הצילום.

לחיצה על לחצן בינוני תתחיל לכידת מעבר נתונים. המסך יראה מחכה לטריגר. כאשר ה- RSSI יעלה על רמת ההדק הוא יתחיל ללכוד מעברי נתונים מתוזמנים למספר המעברים שצוין.

לחיצה ממושכת על הלחצן למשך זמן ארוך יותר מהכפתור תכבה את היחידה.

ניתן גם להתחיל פקודות לכידה מממשק האינטרנט.

שלב 7: ממשק אינטרנט

גישה למכשיר באמצעות כתובת ה- ip שלו מציגה ממשק אינטרנט עם 3 כרטיסיות; לכידות, סטטוס ותצורה.

מסך הלכידות מציג את הקבצים שנלכדו כעת. ניתן להציג את תוכן הקובץ על ידי לחיצה על שמו. ישנם גם לחצני מחיקה והורדה לכל קובץ.

ישנם גם כפתורי RSSI ולכידת נתוני לכידה אשר עשויים לשמש אותם ליזום צילום. אם יינתן שם קובץ הוא ישמש אותו אחרת ייווצר שם ברירת מחדל.

כרטיסיית התצורה מציגה את התצורה הנוכחית ומאפשרת לשנות ולשמור קובצי svalues.

ממשק האינטרנט תומך בשיחות הבאות

/עריכה - מערכת הגשת גישה של המכשיר; עשוי לשמש להורדת אמצעי קבצים

• /status - החזר מחרוזת המכילה פרטי סטטוס
• /loadconfig -החזר מחרוזת המכילה פרטי תצורה
• /saveconfig - שלח ושמור מחרוזת לעדכון התצורה
• /loadcapture - החזר מחרוזת המכילה מידות מקבצים
• /setmeasureindex - שנה את האינדקס שישמש למדידה הבאה
• /getcapturefiles - קבל מחרוזת עם רשימת קבצי מדידה זמינים
• /capture - לכידת טריגר של RSSI או נתונים
• /קושחה - התחל עדכון קושחה