🧑🏿‍🤝‍🧑🏾 🙅 🤾 RandomRace.ru - تحديد الاتجاه لبضعة دولارات (تابع) 🥠 👨🏿‍✈️ 🤜

ابدأ من هناك .

ثم فجأة أجد وحدات HC-11 على aliexpress. هذا موسع UART مصنوع من نفس جهاز الإرسال والاستقبال الرقمي STM8S003F3P6 وجهاز الإرسال والاستقبال الرقمي TI CC1101 sub gigahertz. يسر تكلفة الوحدة أيضًا - $ 3.5- $ 8 جنبًا إلى جنب مع التسليم.

ونذهب بعيدا. ورقة البيانات ، اللفت الصفر ، ورقة البيانات مرة أخرى ، النورس ، ورقة البيانات ، أين بطاقة الائتمان الخاصة بي؟ متعقب ، متعقب ، متعقب ... ماذا بحق الجحيم ، كيف تم توصيله إلى سنغافورة ؟؟؟ على عكس العادات ، ولأول مرة في حياتي ، لم أتحقق من عنوان التسليم ... بواسطة نزوة غريبة من aliexpress ، ذهبت الحزمة مع بطاقات الاختبار إلى عنوان الفندق حيث مكثت قبل عام وأمرت بشيء في نفس الوقت. لذا ، في سنغافورة ، زميل معار. يمكن أن تذهب إلى الفندق؟ ربما. ألي ، هل هذا فندق؟ هل تلقيت طردا باسمي؟ سيأتي زميلي إليك ، و ... وقد أرسلوا بالفعل ... شكرا لك ، كل شيء على ما يرام ، آسف على الإزعاج ... :-(
لا يوجد شيء لأفعله ، الوقت ينفد ، كان علي أن أطلب دفعة اختبار مرة أخرى ، وأفرط في الدفع بشكل مبالغ فيه بالنسبة إلى em. ، وصل الطرد الثمين أخيرا.

المحاولة رقم 2

إلكترونيات ، جهاز إرسال.

ساعة من الالتقاط باستخدام جهاز اختبار ، والانتهاء من الهندسة العكسية الجزئية. تركت اللوحة انطباعًا جيدًا - تم تصفية الطاقة ، ومحولات المستوى على مخرجات الإشارة جماعية ، ولكنها تعمل تمامًا. من حيث المبدأ ، تبين أن كل شيء كان متوقعًا - ينظر spi الخاص بأجهزة التحكم الدقيقة (PC5-PC7) إلى جهاز الإرسال والاستقبال ، ويبحث UART (PD5 ، PD6) من خلال محولات المستوى ، ويتم دفع الأرجل الوامضة إلى منصات الاختبار من أسفل الوحدة. ذكرت الذكاء الهندسي الخفايا فقط - أي المحطة المخصصة لإشارة CS (PD4) لجهاز الإرسال والاستقبال ، وأيها - لمدخلات SET (PC3) للوحدة بأكملها. الآن الخطوة التالية هي ~~خرائط الفضاء التي تم~~ تحميلها في الأجهزة اللوحيةتكساس داتاشيتا. يمكن للوحدة استقبال البيانات وإرسالها في نطاق تردد واسع من 300-900 ميجاهرتز (تقريبًا) ، وتدعم التشكيلات والسرعات والقدرات المختلفة. تعد الشركة المصنعة بتردد ثابت وانتقائية وكل ذلك.يحتاج جهاز الإرسال والاستقبال إلى 3.3 فولت ، وتحتاج وحدة التحكم إلى 3 ... 5.5 فولت ، عندما يكون الجهد أقل ، يتم إيقاف تشغيل وحدة التحكم فقط. LDO ملحوم على الوحدة ، بحيث يمكن توصيل الوحدة مباشرة ببطاريات الليثيوم 1s ، والتي يبلغ أقصى جهد لها ، كما تعلمون ، 4.2 فولت. تم استخدام خرج TX UART لتوصيل LED يعطي نبضات قصيرة. وضعت الشركة المصنعة محول مستوى بسيط ومقاوم ، والذي لحسن الحظ ، يحد بنجاح من الصمام الثنائي الحالي. أود أن أقدم المزيد من التيار ، عند حد الصمام الثنائي TTX ، لكنه اتضح بشكل جيد.

وبالتالي ، فإن تصنيع جهاز الإرسال يتلخص في لحام الصمام العاري ، وسلك الطاقة وهوائي قياسي. من أجل حماية الأسلاك من التلف ، والدوائر نفسها من الترطيب ، تمتلئ أجهزة الإرسال المختومة بمادة لاصقة تذوب الساخنة وشددت في تقلص الحرارة.

البرامج الثابتة ، جهاز الإرسال.

يتم التحكم في رقاقة C1101 بواسطة بروتوكول spi القياسي عن طريق تسجيل وكتابة السجلات ، كما يوجد مخزن مؤقت FIFO لتبادل حزم البيانات. من المستحسن أن معلمات الشريحة (أي قيم هذه السجلات) لم يتم تكوينها بالمظهر الدقيق ، ولكن بمساعدة أداة SmartRF Studio التي تم تنزيلها من موقع TI. الأداة جيدة وبديهية حقًا ، وتتيح لك أيضًا إنشاء شفرة مصدر من قالب.

بعد سلسلة من التجارب مع الرقاقة ، كان من الممكن جعله يعمل بقدرات مختلفة ، في أي قناة في نطاق LPD. الخطوة التالية هي الهيكل الفعلي للبيانات المرسلة. من ناحية ، أود أن يتم التعرف على صوت المنارة بشكل فريد من خلال الاستماع من الراديو. من ناحية أخرى ، من الغباء عدم الاستفادة من قدرات الشريحة وعدم نقل شيء مفيد. من ناحية أخرى ، يجب ألا تؤدي كل هذه الألعاب مع الراديو إلى زيادة البطارية. الرقاقة نفسها رقمية ، ترسل أولاً نمط البت في الديباجة ، ثم كلمة المزامنة ، ثم حزمة البيانات و CRC الاختياري. تم اختراع تنسيق الإرسال على النحو التالي - يرسل جهاز الإرسال مرة واحدة كل 3 ثوانٍ ، سلسلة من النبضات من 5 حزم. وتتكون كل رزمة من نمطين من البتات بينهما - 3 بايتات من الحمولة. هذا هو العدد وقدرة المرسل الحالي بالديسيبل والبايت المتحكم فيه هو انعكاس القدرة.التشكيل هو GFSK ، وأنماط البت هي 101010 ... و 110110 .... عندما تمر هذه الإشارة عبر مسار استقبال FM للراديو ، يكون الصوت بلونين ، حوالي 300 و 200 هرتز ، ويمكن التعرف عليه بسهولة على خلفية الضوضاء الطبيعية والضوضاء من صنع الإنسان. يتم إرسال كل حزمة بطاقة مختلفة: -30 ، -20 ، -10 ، 0 ، 10 ديسيبل. عندما يقترب شخص لديه جهاز اتصال لاسلكي من جهاز الإرسال ، تبدأ حزم متزايدة من السلسلة في التغلب على الضوضاء ، ويستمع جهاز لاسلكي إلى سلسلة أطول من الإشارات. وبالتالي ، من الممكن تقدير المسافة تقريبًا إلى المنارة باستخدام جهاز اتصال لاسلكي LPD عادي ، والذي يتعارض ، بحكم طبيعته FM ، مع العمل كمحدد اتجاه.ويمكن التعرف عليها بسهولة على خلفية الضوضاء الطبيعية والتي من صنع الإنسان. يتم إرسال كل حزمة بطاقة مختلفة: -30 ، -20 ، -10 ، 0 ، 10 ديسيبل. عندما يقترب شخص لديه جهاز اتصال لاسلكي من جهاز الإرسال ، تبدأ حزم متزايدة من السلسلة في التغلب على الضوضاء ، ويستمع جهاز لاسلكي إلى سلسلة أطول من الإشارات. وبالتالي ، من الممكن تقدير المسافة تقريبًا إلى المنارة باستخدام جهاز الإرسال اللاسلكي LPD العادي ، والذي يتناقض ، بحكم طبيعته FM ، مع العمل كمحدد اتجاه.ويمكن التعرف عليها بسهولة على خلفية الضوضاء الطبيعية والتي من صنع الإنسان. يتم إرسال كل حزمة بطاقة مختلفة: -30 ، -20 ، -10 ، 0 ، 10 ديسيبل. عندما يقترب شخص لديه جهاز اتصال لاسلكي من جهاز الإرسال ، تبدأ حزم متزايدة من السلسلة في التغلب على الضوضاء ، ويستمع جهاز لاسلكي إلى سلسلة أطول من الإشارات. وبالتالي ، من الممكن تقدير المسافة تقريبًا إلى المنارة باستخدام جهاز اتصال لاسلكي LPD عادي ، والذي يتعارض ، بحكم طبيعته FM ، مع العمل كمحدد اتجاه.والتي تتناقض ، بحكم طبيعتها FM ، مع العمل كمحدد اتجاه.والتي تتناقض ، بحكم طبيعتها FM ، مع العمل كمحدد اتجاه.
يتم إرسال النبضات مرة واحدة كل ثلاث ثوانٍ ، وتبلغ مدة السلسلة نصف ثانية تقريبًا. تستهلك CC1101 في وضع الإرسال 20 إلى 30 مللي أمبير ، اعتمادًا على القدرة المرسلة. وبالتالي ، يبلغ متوسط استهلاك المرسل بأكمله حوالي 5 مللي أمبير. استخدمنا بطاريات مختلفة لأجهزة الإرسال ، ولكن الخيار الأفضل من حيث نسبة السعر إلى السعة كان بطاريات احتياطية للهواتف المحمولة. بطارية Nokiev بتكلفة 250 روبل بسعة 1350 مللي أمبير ، أي يكفي لمدة 11 يومًا من تشغيل جهاز الإرسال. من أجل تقليل الاستهلاك ، تضع وحدة التحكم بعد إرسال سلسلة من النبضات جهاز الإرسال / الاستقبال في وضع الاستعداد ، وتنتقل إلى وضع التوقف. لإعادة تشغيل وحدة التحكم ، يتم استخدام جهاز مراقبة IWDG ، والذي يعمل من المولدات الخاصة به ويمكنه تنبيه عضو الكنيست المتوقف والمتعطل. لا يمكن استبعاد تجميد الصملأن المسبار ، مع المنارة ، يرتفع إلى ارتفاع كبير ، حيث يمكن أن تصل درجة الحرارة إلى -60 درجة مئوية. لسوء الحظ ، في وحدات التحكم stm8s ، فإن المدة القصوى لهذه الساعة هي أكثر من ثانية بقليل ، ومن الواضح أنها ليست كافية. لذلك ، يجب أن تضع في اعتبارك عداد تشغيل الكلب وتنقل سلسلة من النبضات مرة واحدة من أصل ثلاثة.

إلكترونيات ، استقبال

وباعتبارها العقدة المستقبلة للباحث عن اتجاه جهاز الاستقبال ، تم أخذ نفس وحدة HC-11 ، ولكن بالطبع مع برنامج ثابت مختلف. لم يكن لديه ما يكفي من أرجل الإخراج لبدء كل من برنامج تشغيل LED والصوت ، ولكن لدي بالفعل مكتشف اتجاه تجريبي غير ملحوم من الجيل 1+ ، على لوحة دوائر مطبوعة صناعية ، بالفعل مع ميكروفون وسائق ومؤشر.

ونتيجة لذلك ، أصبح محدد الاتجاه "ثنائي النواة". واحد STMka كجزء من جهاز الإرسال والاستقبال يتلقى إشارة ، يتم إرسال النتيجة عبر واجهة UART إلى STMka الثاني ، وهذا بدوره يخدم المؤشر ويضرب في باعث البيزو. بقي الهوائي دون تغيير ، مزق جهاز الاستقبال القديم من اللوحة ومزق مسار الهوائي. تم لحام الوحدة الجديدة على أقدام وحدة التحكم والهوائي ولصقها على اللوح على ركض ثنائي الجانب.
تعمل كل من وحدة HC-11 و MK التي تستقبل المعلومات بشكل مثالي بجهد إمداد يبلغ 3.0..5.5 فولت ، بحيث يمكنك تشغيلها جميعًا من بطارية ليثيوم أحادية الخلية (مرة أخرى عبر الهاتف) ، وقد ترك منظم الجهد الدائرة.
يبدو المخطط النهائي شيء من هذا القبيل:

كما هو الحال دائمًا ، كان الوقت يجرني بوحشية ، وكان لابد من جعل قضية الجزء الإلكتروني من جهاز الاستقبال في اللحظة الأخيرة من أي شيء. اتضح أنه "صندوق مجوهرات" مثير للاشمئزاز (للوهلة الأولى) في متجر "كل شيء مقابل 37 روبل". جعلني الروشكي والمرآة التي تم تجهيزها بهما أبكي الدماء ، لكنهما سرعان ما ذهبتا إلى سلة المهملات. خلاف ذلك ، فإن الصندوق هو معجزة جيدة - يخفي البلاستيك الأبيض الشفاف "تفاصيل التنفيذ" ، ولكنه يسمح لك برؤية أرقام المؤشر المضيئة بشكل مثالي. الحجم مثالي ، فقط اللوحة + البطارية + التبديل ، وحتى الغطاء بمزلاج.

استقبال البرامج الثابتة.

كما ذكرنا من قبل ، تبين أن جهاز الاستقبال هو ثنائي النواة ، وهناك أيضًا برنامجان ثابتان. تقرأ وحدة hc-11 المعكوسة باستمرار قيمة RSSI وتتحقق لمعرفة ما إذا كانت حزمة البيانات المحددة بواسطة جهاز الإرسال والاستقبال وتحتوي على ثلاث بايتات حمولة مقابلة لتنسيق الإرسال (انظر أعلاه). ويبلغ جميع ملاحظاته عبر واجهة UART إلى "الرؤساء". يستمع عضو الكنيست الثاني إلى البيانات القادمة من الأول ، ويروي قيم RSSI في "الببغاوات" التالية ، ويشكل الأرقام على المؤشر والصرير. إذا لم يتم الكشف عن حزمة البيانات من جهاز الإرسال ، يتم استخدام قراءة RSSI كقيمة أولية ، وإذا تم الكشف عن الحزمة ، فسيتم استخدام مجموع قراءة RSSI وقيمة طاقة جهاز الإرسال من الحزمة المستلمة. الأولوية ، بالطبع ، هي البيانات التي يتم تلقيها من جهاز الإرسال.إذا تم قبول عدة حزم لفترة معينة من الوقت ، فإننا نأخذ أكبر كمية.
كما هو الحال في الإصدار الأول من جهاز الاستقبال ، يقرأ جهاز الاستقبال القيمة المحسوبة لـ "معامل التقريب" ويعرضها على المؤشر. يعرض المؤشر بالتناوب إما معامل أو رقم الإرسال. إذا لم يتم قبول رقم جهاز الإرسال ، فسيتم عرض الشرطات بدلاً من الرقم. يعتمد التشوير الصوتي أيضًا على طبيعة الإشارة المستقبلة - يعتمد تكرار تكرار "التنبيهات" على ما إذا كانت الإشارة المستقبلة إشارة معترف بها للمرسل - في هذه الحالة ، تتبع "التنبيهات" مرتين كما هو متكرر. إن شدة "الصفارة" ، كما كان من قبل ، هي مؤشر على التقارب.

التجارب الميدانية.

لسوء الحظ ، لم يتم إجراء اختبارات أولية شاملة ، لمجرد ضيق الوقت. تم اختبار كل شيء مباشرة "في الميدان". ومع ذلك ، تم إجراء بعض الاختبارات في المدينة. جنبا إلى جنب مع جهاز الإرسال ، تم استخدام واحد من أكثر أجهزة الاتصال اللاسلكي LPD بأسعار معقولة للاختبار - Midland LTX-325.

المدينة

يبلغ أقصى نطاق مسموع لجهاز الإرسال في خط مستقيم إلى جهاز الاتصال اللاسلكي 600 متر مع إيقاف تشغيل جهاز قطع الضوضاء ، 280 - مع تشغيله. وبطبيعة الحال ، فإن نطاق 433 ميجاهرتز في المدينة صاخب تمامًا مع أجهزة إنذار السيارة وأجهزة اتصال لاسلكية للبناة وحراس الأمن. يعرض جهاز الاستقبال باستمرار 15 "الببغاوات".

خارج المدينة

خارج الحضارة ، تكون إشارة تداخل الخلفية أقل قليلاً ، وعادة ما تكون 12-13 وحدة. عادة في الغابة ، يمكن سماع منارة باستخدام جهاز اتصال لاسلكي من مسافة حوالي 300 متر. وادعى أحد المنافسين أنه سمع المنارة من مسافة 1500 متر عبر جهاز الاتصال اللاسلكي Yaesu. بمجرد أن سمعت منارة مسبار تم إطلاقه لعدة دقائق. بالنظر إلى سرعة الرياح في ذلك اليوم (حوالي 50 كم / ساعة) ، كانت مسافة السمع من عدة كيلومترات. عادةً ما يتتبع مكتشف الاتجاه المحطة من مسافة أقصر قليلاً من جهاز الاتصال اللاسلكي ، في الغابة 150-300 متر. تسمح لك اتجاهية الهوائي بإمساك مكان المنارة بشكل عام. يظهر مؤشر مكتشف الاتجاه حوالي 12-15 وحدة على حافة منطقة الاستقبال ، تقريبًا 80-90 بالقرب من المنارة. في بعض الحالات ، كان هذا الرقم حوالي 60.

النتائج

استخدمنا هذه المعدات لكل من مسابقات randomrace.ru ولعمليات الإطلاق الأخرى. لقد أظهر النظام ككل موثوقيته وفائدته بتكلفة وتعقيد معتدلين للغاية. كانت هناك أوقات أدى فيها العثور على الاتجاه إلى إعفائنا من البحث الطويل والممل عن مسبار ساقط في غابة مستنقعات. من حيث المبدأ ، يمكن تنفيذ المشروع بأكمله من قبل أي هواة.

المال

كل جهاز إرسال يكلف حوالي 10 دولارات - وحدة بهوائي (3.5 دولار) + بطارية (~ 5 دولارات) + ذيل كهربائي + انكماش + تذوب ساخن.
يصعب حساب تكلفة جهاز الاستقبال ، حيث لم يتم إنتاجها بكميات كبيرة ، وقد تم إنفاق الكثير من المال والجهد على التجارب.

الروابط:

الجزء الأول: geektimes.ru/post/270168
حول الشيء نفسه باللغة الإنجليزية: www.randomrace.ru/2015/gsbc/preparation/transmitter/eng
RandomRace: randomrace.ru (أقرب المسابقات: www.randomrace.ru/2016/ الربيع )
مصادر الثابتة: sourceforge.net/projects/randomracebeacon
GBSC: www.balloonchallenge.org/teams/15

RandomRace.ru - تحديد الاتجاه لبضعة دولارات (تابع)