RF433Analyser: 7 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

ينشئ هذا التوجيه أداة قياس للمساعدة في تحليل عمليات إرسال RF 433MHz التي تُستخدم عادةً للاتصالات عن بُعد منخفضة الطاقة في التشغيل الآلي للمنزل وأجهزة الاستشعار. ربما يمكن تعديله بسهولة للعمل على إرسالات 315 ميجاهرتز المستخدمة في بعض البلدان. سيكون هذا باستخدام إصدار 315 ميجاهرتز من RXB6 بدلاً من الإصدار الحالي الذي يبلغ 433 ميجاهرتز.

الغرض من الأداة ذو شقين. أولاً ، يوفر مقياس قوة الإشارة (RSSI) الذي يمكن استخدامه لفحص التغطية حول أحد الممتلكات والعثور على أي نقاط سوداء. ثانيًا ، يمكنه التقاط بيانات نظيفة من أجهزة الإرسال للسماح بتحليل أسهل للبيانات والبروتوكولات التي تستخدمها الأجهزة المختلفة. هذا مفيد إذا كنت تحاول تصميم إضافات متوافقة للوحدات الموجودة. عادةً ما يكون التقاط البيانات معقدًا بسبب ضوضاء الخلفية الموجودة في المستقبلات التي تنتج الكثير من الانتقالات الزائفة وتجعل من الصعب اكتشاف الإرسالات الحقيقية.

تستخدم الوحدة مستقبل RXB6 superhet. يستخدم هذا شريحة جهاز الاستقبال Synoxo-SYN500R التي لها خرج تناظري RSSI. هذه نسخة مخزنة بشكل فعال من إشارة AGC المستخدمة للتحكم في كسب جهاز الاستقبال وتعطي قوة إشارة على نطاق واسع.

تتم مراقبة جهاز الاستقبال بواسطة وحدة ESP8266 (ESP-12F) التي تقوم بتحويل إشارة RSSI. كما أنه يقود شاشة OLED محلية صغيرة (SSD1306). يمكن للإلكترونيات أيضًا التقاط معلومات التوقيت الخاصة بانتقالات البيانات.

يمكن تشغيل اللقطات محليًا بواسطة زر في الوحدة. يتم حفظ البيانات الملتقطة في الملفات لتحليلها لاحقًا.

تقوم وحدة ESP12 بتشغيل خادم ويب لإتاحة الوصول إلى الملفات ويمكن أيضًا تشغيل اللقطات من هنا.

يتم تشغيل الجهاز بواسطة بطارية LIPO صغيرة قابلة لإعادة الشحن. هذا يعطي وقت تشغيل معقول والإلكترونيات لديها تيار هادئ منخفض عندما لا تكون قيد الاستخدام.

الخطوة 1: المكونات والأدوات المطلوبة

ملاحظة مهمة:

لقد وجدت أن بعض أجهزة استقبال RXB6 433 ميجا هرتز بها إخراج RSSI لا يعمل على الرغم من أن AGC وبقية الوظائف على ما يرام. أظن أنه قد يكون هناك بعض رقائق Syn500R المستنسخة المستخدمة. لقد اكتشفت أن أجهزة الاستقبال التي تحمل علامة WL301-341 تستخدم شريحة متوافقة مع Syn5500R وأن RSSI تعمل. لديهم أيضًا ميزة عدم استخدام الغربلة التي تجعل من السهل تعديل مكثف AGC. أوصي باستخدام هذه الوحدات.

المكونات التالية مطلوبة

وحدة واي فاي ESP-12F

• 3.3 فولت منظم xc6203
• مكثف 220 فائق التوهج 6 فولت
• 2 ثنائيات شوتكي
• زر ضغط 6 مللي متر
• n قناة MOSFET على سبيل المثال AO3400
• قناة ع MOSFET على سبيل المثال AO3401
• المقاومات 2x4k7، 3 x 100K، 1 x 470K
• قطعة صغيرة من لوحة النماذج الأولية
• RXB6 أو WL301-341 جهاز استقبال 433 ميجا هرتز
• عرض SSD1306 0.96 OLED (إصدار SPI أحادي اللون)
• بطارية ليبو 802030400 مللي أمبير
• 3 دبوس موصل للشحن
• وصل الأسلاك
• سلك نحاسي مطلي بالمينا ذاتي التدفق
• راتنجات الايبوكسي
• شريط مزدوج
• حاوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد

الادوات المحتاجة

• غرامة نقطة لحام الحديد
• جديلة Desolder
• ملاقيط
• كماشة

الخطوة 2: التخطيطي

الدائرة مباشرة إلى حد ما.

يحول منظم LDO 3.3V LIP إلى 3.3V التي تحتاجها وحدة ESP-12F.

يتم توفير الطاقة لكل من الشاشة وجهاز الاستقبال من خلال وحدتي تبديل موسفتين بحيث يتم إيقاف تشغيلهما عندما تكون وحدة ESP في وضع السكون.

يبدأ الزر تشغيل النظام عن طريق توفير 3.3 فولت لمدخل EN الخاص بـ ESP8266. ثم يحافظ GPIO5 على هذا أثناء تنشيط الوحدة. يتم أيضًا مراقبة الزر باستخدام GPIO12. عند تحرير GPIO5 ، يتم إزالة EN وإيقاف تشغيل الوحدة.

يتم مراقبة خط البيانات من جهاز الاستقبال بواسطة GPIO4. يتم مراقبة إشارة RSSI بواسطة AGC عبر فاصل محتمل 2: 1.

يتم التحكم في شاشة SSD1306 عبر SPI تتكون من 5 إشارات GPIO ، وقد يكون من الممكن استخدام إصدار I2C ولكن هذا سيتطلب تغيير المكتبة المستخدمة وإعادة تعيين بعض من GPIO.

الخطوة 3: تعديل جهاز الاستقبال

كما تم توفيره ، لا يجعل RXB6 إشارة RSSI متاحة على أطراف البيانات الخارجية.

تعديل بسيط يجعل هذا ممكنا. موصل إشارة DER على الوحدة هو في الواقع مجرد تكرار لإشارة إشارة البيانات. يتم توصيلها ببعضها البعض من خلال المقاوم 0 أوم المسمى R6. يجب إزالة هذا باستخدام مكواة لحام. يجب الآن ربط المكون المسمى R7 عبر. الطرف العلوي هو في الواقع إشارة RSSI والجزء السفلي يذهب إلى موصل DER. يمكن للمرء استخدام المقاوم 0 أوم ولكني قمت بالربط عبر القليل من الأسلاك. يمكن الوصول إلى هذه المواقع خارج علبة الفرز المعدنية التي لا تحتاج إلى إزالتها لهذا التعديل.

يمكن اختبار التعديل عن طريق توصيل الفولتميتر عبر DER و GND مع تشغيل جهاز الاستقبال. سيُظهر جهدًا بين حوالي 0.4 فولت (بدون طاقة مستلمة) وحوالي 1.8 فولت بمصدر محلي يبلغ 433 ميجاهرتز (مثل جهاز التحكم عن بعد).

التعديل الثاني ليس ضروريًا تمامًا ولكنه مرغوب فيه تمامًا. كما تم توفيره ، فإن وقت استجابة AGC لجهاز الاستقبال يكون بطيئًا للغاية ويستغرق عدة مئات من الألف من الثانية للاستجابة للإشارة المستقبلة. يؤدي ذلك إلى تقليل دقة الوقت أثناء التقاطات RSSI كما يجعلها أقل استجابة لاستخدام RSSI كمحفز لالتقاط البيانات.

يوجد مكثف واحد يتحكم في أوقات استجابة AGC ولكن للأسف يقع تحت علبة الفرز المعدنية. في الواقع ، من السهل جدًا إزالة علبة الغربلة حيث يتم تثبيتها فقط بواسطة 3 عروات ويمكن تقديرها عن طريق تسخين كل منها بدوره ورفعها باستخدام مفك براغي صغير. بمجرد إزالتها ، يمكن للمرء تنظيف الثقوب لإعادة التجميع باستخدام جديلة فك اللحام أو إعادة الحفر بقطر 0.8 مم تقريبًا.

التعديل هو إزالة مكثف AGC الحالي C4 واستبداله بمكثف 0.22 فائق التوهج. يؤدي هذا إلى تسريع استجابة AGC بحوالي 10 مرات. ليس له أي تأثير ضار على أداء جهاز الاستقبال. في الصورة ، أعرض مقطوعة للمسار ورابطًا لهذا المسار من مكثف AGC. هذا ليس ضروريًا ولكنه يجعل نقطة AGC متاحة على وسادة خارج علبة الفرز أسفل البلورة في حالة رغبة المرء في إضافة سعة إضافية مرة أخرى. لم أكن بحاجة إلى القيام بذلك. يمكن بعد ذلك استبدال الغربلة.

إذا كنت تستخدم وحدة WL301-341 RX ، فستظهر الصورة ذلك مع تمييز مكثف AGC. يتم أيضًا عرض دبوس إشارة RSSI. هذا في الواقع لا يرتبط بأي شيء. يمكن للمرء فقط توصيل سلك رفيع مباشرة بالمسمار. بدلاً من ذلك ، يتم توصيل دبابيس العبور المركزية معًا وكلاهما يحمل إخراج البيانات. يمكن قطع التتبع بينهما ثم ربط RSSI بالقطع الاحتياطية لإتاحة إشارة RSSI على خرج العبور.

الخطوة 4: البناء

هناك حوالي 10 مكونات مطلوبة خارج وحدة ESP-12. يمكن تكوينها وتوصيلها على قطعة من لوحة النماذج الأولية. لقد استخدمت لوحة نماذج أولية خاصة بـ ESP استخدمتها لتسهيل تركيب المنظم ومكونات smd الأخرى. يتم إرفاق هذا مباشرة أعلى وحدة ESP-12.

المربع الذي استخدمته هو تصميم مطبوع ثلاثي الأبعاد مع 3 مسافات بادئة في القاعدة لأخذ وحدة الاستقبال والعرض والوحدة esp. يحتوي على فتحة للعرض وثقوب لنقطة الشحن وزر الضغط الذي يجب إدخاله وتأمينه بكمية صغيرة من راتنجات البوكسي.

لقد استخدمت سلك التوصيل لإجراء التوصيلات بين الوحدات الثلاث ونقطة الشحن والأزرار. ثم قم بتثبيتها في مكانها باستخدام شريط مزدوج الجانب لـ ESP وجهاز الاستقبال وقطرات صغيرة من الإيبوكسي لتثبيت جوانب الشاشة في مكانها. يتم توصيل البطارية بنقطة الشحن ويتم تثبيتها أعلى جهاز الاستقبال باستخدام شريط مزدوج الجوانب.

الخطوة 5: البرامج والتكوين

تم بناء البرنامج في بيئة Arduino.

كود المصدر لهذا موجود في https://github.com/roberttidey/RF433Analyser يمكن أن يحتوي الكود على بعض الثوابت لكلمات المرور التي تم تغييرها لأغراض أمنية قبل تجميعها ووميضها إلى جهاز ES8266.

• يحدد WM_PASSWORD كلمة المرور التي يستخدمها wifiManager عند تكوين الجهاز على شبكة wifi المحلية
• يعرّف update_password كلمة المرور المستخدمة للسماح بتحديثات البرامج الثابتة.

عند الاستخدام لأول مرة ، يدخل الجهاز في وضع تكوين wifi. استخدم هاتفًا أو جهازًا لوحيًا للاتصال بنقطة الوصول التي تم إعدادها بواسطة الجهاز ثم انتقل إلى 192.168.4.1. من هنا يمكنك تحديد شبكة wifi المحلية وإدخال كلمة المرور الخاصة بها. يجب القيام بذلك مرة واحدة فقط أو في حالة تغيير شبكات wifi أو كلمات المرور.

بمجرد اتصال الجهاز بشبكته المحلية ، سيستمع للأوامر. بافتراض أن عنوان IP الخاص به هو 192.168.0.100 ، فاستخدم أولاً 192.168.0.100:AP_PORT/upload لتحميل الملفات في مجلد البيانات. سيسمح هذا بعد ذلك لـ 192.168.0.100/edit بعرض وتحميل المزيد من الملفات والسماح أيضًا لـ 192.168.0.100 بالوصول إلى واجهة المستخدم.

النقاط التي يجب ملاحظتها في البرنامج هي

• يمكن معايرة ADC في ESP8266 لتحسين دقتها. تحدد سلسلة في ملف التكوين القيم الأولية المحققة لجهدتي إدخال. هذا ليس مهمًا بشكل خاص لأن RSSI هي إشارة نسبية إلى حد ما اعتمادًا على الهوائي وما إلى ذلك.
• جهد RSSI إلى ديسيبل خطي بشكل معقول ولكنه منحنيات في أقصى الحدود. البرنامج لديه تناسب مكعب لتحسين الدقة.
• يتم إجراء معظم العمليات الحسابية باستخدام أعداد صحيحة متدرجة ، لذا فإن قيم RSSI هي في الواقع 100 ضعف القيمة الفعلية. يتم تحويل القيم المكتوبة إلى الملفات أو المعروضة مرة أخرى.
• يستخدم البرنامج آلة حالة بسيطة للتحكم في التقاط RSSI وانتقالات البيانات.
• تتم مراقبة انتقالات البيانات باستخدام روتين خدمة المقاطعة. يتم تعليق معالجة حلقة Arduino العادية أثناء التقاط البيانات وتبقى المراقبة على قيد الحياة محليًا. هذا لمحاولة تحسين وقت استجابة المقاطعة للحفاظ على دقة قياسات التوقيت قدر الإمكان.

إعدادات

يتم الاحتفاظ بهذا في ملف esp433Config.txt.

بالنسبة لالتقاط RSSI ، يمكن إعداد الفاصل الزمني والمدة لأخذ العينات.

بالنسبة لالتقاط البيانات ، يمكن إعداد مستوى مشغل RSSI وعدد الانتقالات والحد الأقصى للمدة. مستوى الزناد المناسب هو حوالي + 20 ديسيبل في الخلفية بدون مستوى إشارة. تتيح سلسلة عرض النبضات أيضًا تصنيفًا بسيطًا لعرض النبضة لتسهيل التحليل. يحتوي كل سطر تم تسجيله على pulseLevel والعرض بالميكروثانية والرمز الذي يمثل الفهرس في سلسلة PulseWidths أكبر من العرض المقاس.

يمكن لـ CalString تحسين دقة ADC.

يتحكم idleTimeout في عدد المللي ثانية من عدم النشاط (بدون التقاطات) قبل إيقاف تشغيل الجهاز تلقائيًا. تعيينه على 0 يعني أنه لن ينتهي.

تتحكم إعدادات الأزرار الثلاثة في ما يميز ضغطات الأزرار القصيرة والمتوسطة والطويلة.

يعطي displayUpdate الفاصل الزمني لتحديث العرض المحلي.

الخطوة 6: الاستخدام

يتم تشغيل الوحدة بالضغط على الزر لفترة قصيرة.

ستعرض الشاشة مبدئيًا عنوان IP المحلي لبضع ثوانٍ قبل البدء في عرض مستوى RSSI في الوقت الفعلي.

سيؤدي الضغط على الزر القصير إلى بدء التقاط RSSI للملف. سينتهي هذا عادةً عند انتهاء مدة RSSI ولكن الضغط على زر قصير آخر سيؤدي أيضًا إلى إنهاء الالتقاط.

الضغط على زر متوسط سيبدأ في التقاط نقل البيانات. ستظهر الشاشة في انتظار الزناد. عندما يتجاوز RSSI مستوى المشغل ، سيبدأ بعد ذلك في التقاط انتقالات البيانات الموقوتة لعدد الانتقالات المحددة.

سيؤدي الضغط على الزر لفترة أطول من مدة الزر إلى إيقاف تشغيل الوحدة.

يمكن أيضًا بدء أوامر الالتقاط من واجهة الويب.

الخطوة 7: واجهة الويب

يظهر الوصول إلى الجهاز عن طريق عنوان IP الخاص به واجهة ويب بها 3 علامات تبويب ؛ يلتقط والحالة والتكوين.

تعرض شاشة اللقطات الملفات الملتقطة حاليًا. يمكن عرض محتويات الملف من خلال النقر على اسمه. هناك أيضًا أزرار حذف وتنزيل لكل ملف.

هناك أيضًا أزرار لالتقاط RSSI والتقاط البيانات التي يمكن استخدامها لبدء الالتقاط. إذا تم إعطاء اسم ملف ، فسيتم استخدامه وإلا فسيتم إنشاء اسم افتراضي.

تعرض علامة تبويب التكوين التكوين الحالي وتسمح بتغيير وحفظ قيم svalues.

تدعم واجهة الويب المكالمات التالية

/ تحرير - الوصول إلى نظام الملفات للجهاز ؛ يمكن استخدامها لتنزيل ملفات المقاييس

• / الحالة - إرجاع سلسلة تحتوي على تفاصيل الحالة
• / loadconfig -إرجاع سلسلة تحتوي على تفاصيل التكوين
• / saveconfig - إرسال سلسلة وحفظها لتحديث التكوين
• / loadcapture - إرجاع سلسلة تحتوي على مقاييس من الملفات
• / setmeasureindex - قم بتغيير الفهرس لاستخدامه في القياس التالي
• / getcapturefiles - احصل على سلسلة بها قائمة بملفات القياس المتاحة
• / الالتقاط - تشغيل التقاط RSSI أو البيانات
• / البرامج الثابتة - بدء تحديث البرامج الثابتة