RandomRace.ru - radiogoniométrie pour quelques dollars (suite)
Commencez par là .Et puis tout d'un coup, je trouve les modules HC-11 sur aliexpress. Il s'agit d'un prolongateur UART fabriqué à partir du même STM8S003F3P6 et de l'émetteur-récepteur numérique sub-gigahertz TI CC1101. Le coût du module a également plu - 3,5 $ - 8 $ avec la livraison.Et c'est parti. Fiche technique, navets à gratter, fiche technique à nouveau, mouette, fiche technique, où est ma carte de crédit? Tracker, tracker, tracker ... Qu'est-ce qui a bien pu être livré à Singapour ??? Contrairement aux habitudes, pour la première fois de ma vie, je n'ai pas vérifié l'adresse de livraison ... Par un étrange caprice d'aliexpress, le colis avec les cartes d'essai est allé à l'adresse de l'hôtel où je suis resté un an et j'ai commandé quelque chose en même temps. Donc, à Singapour, un collègue détaché. Peut aller à l'hôtel? Peut-être. Alle, c'est un hôtel? Avez-vous reçu un colis à mon nom? Mon collègue viendra vers vous, et ... Et, ils ont déjà renvoyé ... Merci, tout va bien, désolé pour la peine ... :-(Il n'y a rien à faire, le temps presse, j'ai dû commander à nouveau un lot de test, surpayé avec aigre pour eux. Ayant déroulé le nombre de nerfs requis , le précieux colis est enfin arrivé.
Tentative # 2
Electronique, émetteur.
Une heure de préparation avec un testeur, et une rétro-ingénierie partielle est terminée. La carte a fait bonne impression - la puissance a été filtrée, les convertisseurs de niveau sur les sorties de signal sont collectifs, mais fonctionnent assez bien. En principe, tout s'est avéré normal - le matériel du microcontrôleur spi (PC5-PC7) regarde l'émetteur-récepteur, UART (PD5, PD6) regarde à travers les convertisseurs de niveau, les pattes clignotantes sont dirigées vers les tampons de test depuis le bas du module. L'intelligence de l'ingénieur n'a signalé que des subtilités - quelle jambe est affectée au signal CS (PD4) de l'émetteur-récepteur, et laquelle - à l'entrée SET (PC3) de l'ensemble du module. Maintenant, la prochaine étape est les cartes spatiales chargées dans les tablettes
Ainsi, la fabrication de l'émetteur se résume à souder une LED nue, un fil d'alimentation et une antenne standard. Afin de protéger les fils contre les dommages et le circuit lui-même de l'amortissement, les émetteurs scellés ont été remplis d'adhésif thermofusible et serrés dans un rétrécissement thermique.Firmware, émetteur.
La puce C1101 est contrôlée par le protocole spi standard en lisant et en écrivant des registres, il existe également un tampon FIFO pour l'échange de données par paquets. Il est recommandé que les paramètres de la puce (c'est-à-dire les valeurs de ces registres) ne soient pas configurés par un examen attentif, mais en utilisant l'utilitaire SmartRF Studio téléchargé sur le site Web de TI. L'utilitaire est vraiment bon, intuitif et vous permet même de générer du code source à partir d'un modèle.
Après une série d'expériences avec la puce, il a été possible de le faire travailler à différentes capacités, dans n'importe quel canal de la gamme LPD. L'étape suivante est la structure réelle des données transmises. D'une part, j'aimerais que le son du phare soit identifié de manière unique en écoutant la radio. D'un autre côté, il est insensé de ne pas profiter des capacités de la puce et de ne pas transmettre quelque chose d'utile. D'un autre côté, tous ces jeux avec la radio ne doivent pas mettre la batterie en excès. La puce elle-même est numérique, transmettant d'abord la configuration binaire du préambule, puis le mot de synchronisation, puis le paquet de données et le CRC facultatif. Le format de transmission a été inventé comme suit - environ une fois toutes les 3 secondes, l'émetteur transmet une série d'impulsions de 5 paquets. Chaque paquet se compose de modèles de 2 bits, entre eux - 3 octets de charge utile. Il s'agit du nombre et de la puissance actuelle de l'émetteur en dB et l'octet de commande est l'inversion de puissance.La modulation est GFSK, les motifs binaires sont 101010 ... et 110110 .... Lorsqu'un tel signal passe par le chemin de réception FM de la radio, le son est à deux tons, environ 300 et 200 Hz, et est facilement reconnu sur fond de bruits naturels et artificiels. Chaque paquet est transmis avec une puissance différente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. Lorsqu'une personne avec un talkie-walkie s'approche de l'émetteur, de plus en plus de paquets de la série commencent à prévaloir sur le bruit, et le talkie-walkie entend une plus longue série de signaux. Ainsi, il est possible d'estimer très approximativement la distance jusqu'au phare en utilisant le banal talkie-walkie LPD, qui, par sa nature FM, contredit le travail de radiogoniomètre.et est facilement reconnaissable sur fond de bruits naturels et artificiels. Chaque paquet est transmis avec une puissance différente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. Lorsqu'une personne avec un talkie-walkie s'approche de l'émetteur, de plus en plus de paquets de la série commencent à prévaloir sur le bruit, et le talkie-walkie entend une plus longue série de signaux. Ainsi, il est possible d'estimer très approximativement la distance jusqu'au phare en utilisant le banal talkie-walkie LPD, qui, par sa nature FM, contredit le travail de radiogoniomètre.et est facilement reconnaissable sur fond de bruits naturels et artificiels. Chaque paquet est transmis avec une puissance différente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. Lorsqu'une personne avec un talkie-walkie s'approche de l'émetteur, de plus en plus de paquets de la série commencent à prévaloir sur le bruit, et le talkie-walkie entend une plus longue série de signaux. Ainsi, il est possible d'estimer très approximativement la distance jusqu'au phare en utilisant le banal talkie-walkie LPD, qui, par sa nature FM, contredit le travail de radiogoniomètre.ce qui, de par sa nature FM, contredit le travail de radiogoniomètre.ce qui, de par sa nature FM, contredit le travail de radiogoniomètre.Les impulsions sont transmises une fois toutes les trois secondes, la durée de la série est d'environ une demi-seconde. CC1101 en mode transmission consomme de 20 à 30 mA, selon la puissance transmise. Ainsi, la consommation moyenne de l'ensemble de l'émetteur est d'environ 5 mA. Nous avons utilisé différentes piles pour les émetteurs, mais la meilleure option en termes de rapport prix-capacité était des piles de rechange pour les téléphones portables. La batterie Nokiev au coût de 250 roubles a une capacité de 1350 mAh, soit il suffit pour environ 11 jours de fonctionnement de l'émetteur. Afin de réduire la consommation, le contrôleur après avoir transmis une série d'impulsions met l'émetteur-récepteur en mode veille et il passe en mode d'arrêt. Pour redémarrer le contrôleur, le chien de garde IWDG est utilisé, qui fonctionne à partir de son propre générateur et peut réveiller un MK arrêté et même solidement suspendu. Le gel des sourds ne peut être exclupuisque la sonde, avec le phare, s'élève à une hauteur considérable, où la température peut aller jusqu'à -60. Malheureusement, dans les contrôleurs stm8s, la durée maximale de cette montre est un peu plus d'une seconde, ce qui n'est clairement pas suffisant. Par conséquent, vous devez garder à l'esprit le compteur du fonctionnement du chien et transmettre une série d'impulsions une fois sur trois.Electronique, récepteur
En tant que nœud de réception du radiogoniomètre, le même module HC-11 a été pris, mais, bien sûr, avec un firmware différent. Il n'a pas assez de jambes de sortie pour démarrer à la fois le pilote LED et le son, mais j'avais déjà un radiogoniomètre expérimental non soudé de la génération 1+, sur une carte de circuit imprimé industrielle, déjà avec un micro, un pilote et un indicateur.
En conséquence, le radiogoniomètre est devenu "dual core". Un STMka dans le cadre de l'émetteur-récepteur reçoit un signal, le résultat est transmis via l'interface UART au deuxième STMka, et qui, à son tour, sert l'indicateur et souffle dans l'émetteur piézo. L'antenne est restée inchangée, l'ancien récepteur a arraché la carte et a arraché la piste d'antenne. Le nouveau module a été soudé aux pieds du contrôleur et de l'antenne et collé à la carte sur un galop bilatéral.Le module HC-11 et les informations recevant MK fonctionnent parfaitement avec une tension d'alimentation de 3,0 à 5,5 V, vous pouvez donc tout alimenter à partir d'une batterie au lithium monocellulaire (à nouveau un téléphone), et le régulateur de tension a quitté le circuit.Le schéma final ressemblait à ceci:
Comme toujours, le temps me traînait brutalement, et le dossier de la partie électronique du récepteur devait être fait au dernier moment à partir de n'importe quoi. Il s'est avéré être une «boîte à bijoux» dégoûtante (à première vue) dans le magasin «Tout pour 37 roubles». Le rushechki et le miroir dont il était équipé m'ont fait crier du sang, mais ils sont allés très vite à la poubelle. Sinon, la boîte est un miracle comme bon - le plastique blanc translucide cache les "détails de mise en œuvre", mais vous permet de voir parfaitement les numéros des indicateurs lumineux. La taille est idéale, juste la carte + batterie + interrupteur, et même le couvercle avec un loquet.
Récepteur, firmware.
Comme déjà mentionné, le récepteur s'est avéré être dual-core, et il y a aussi deux firmware. Le module hc-11 inversé lit en permanence la valeur RSSI et vérifie si le paquet de données identifié par l'émetteur-récepteur et contenant trois octets de charge utile correspondant au format de transmission est arrivé (voir ci-dessus). Il rapporte toutes ses observations via l'interface UART aux «supérieurs». Le second MK écoute les données provenant du premier, raconte les valeurs RSSI dans les "perroquets" suivants, forme les chiffres sur l'indicateur et grince. Si le paquet de données de l'émetteur n'est pas détecté, alors le RSSI lu est utilisé comme valeur initiale, et si le paquet est détecté, alors la somme du RSSI lu et la valeur de puissance de l'émetteur du paquet reçu sont utilisées. La priorité, bien sûr, est les données reçues de l'émetteur.Si plusieurs colis sont acceptés pour une certaine période, nous prenons le montant le plus élevé.Comme dans la première version du récepteur, le récepteur lit la valeur calculée du "coefficient d'approximation" et l'affiche sur l'indicateur. L'indicateur affiche alternativement un coefficient ou un numéro d'émetteur. Si le numéro de l'émetteur n'est pas accepté, des tirets s'affichent à la place du numéro. La signalisation sonore dépend également de la nature du signal reçu - la fréquence de répétition des «bips» dépend de la question de savoir si le signal reçu est un signal reconnu de l'émetteur - dans ce cas, les «bips» suivent deux fois plus souvent. La rigidité des «bips», comme précédemment, est un indicateur de rapprochement.Essais sur le terrain.
Malheureusement, aucun test préliminaire à grande échelle n'a été effectué, simplement par manque de temps. Tout a été testé directement "sur le terrain". Cependant, certains tests ont été effectués dans la ville. Avec son émetteur, l'un des talkies-walkies LPD les plus abordables a été utilisé pour les tests - Midland LTX-325.Ville
La portée d'audibilité maximale de l'émetteur en ligne droite avec le talkie-walkie est de 600 m avec le coupe-bruit désactivé, 280 - avec celui-ci allumé. Naturellement, dans la ville, la gamme 433 MHz est assez bruyante avec des alarmes de voiture, des talkies-walkies de constructeurs et des agents de sécurité. Le récepteur affiche en permanence 15 «perroquets».Hors de la ville
En dehors de la civilisation, le signal d'interférence de fond est légèrement inférieur, généralement de 12 à 13 unités. Habituellement dans une forêt, une balise peut être entendue à l'aide d'un talkie-walkie à une distance d'environ 300 mètres. Un concurrent a affirmé avoir entendu le phare à une distance de 1 500 mètres à travers le talkie-walkie Yaesu. Une fois, j'ai entendu la balise d'une sonde lancée pendant plusieurs minutes. Compte tenu de la vitesse du vent ce jour-là (environ 50 km / h), la distance auditive était de l'ordre de plusieurs kilomètres. Le radiogoniomètre suit généralement la station à une distance légèrement plus courte que le talkie-walkie, dans la forêt, il est de 150 à 300 mètres. La directivité de l'antenne vous permet généralement de capturer où se trouve la balise. L'indicateur de radiogoniomètre indique environ 12 à 15 unités en bordure de la zone de réception, à environ 80 à 90 près du phare. Dans certains cas, ce chiffre était d'environ 60.Les résultats
Nous avons utilisé cet équipement à la fois pour les compétitions randomrace.ru et pour d'autres lancements. Le système dans son ensemble a montré sa fiabilité et son utilité à un coût et une complexité très modérés. Il y a eu des moments où la radiogoniométrie nous a soulagés de la longue et ennuyeuse recherche d'une sonde tombée dans une forêt marécageuse. En principe, l'ensemble du projet peut être réalisé par n'importe quel amateur.De l'argent
Chaque émetteur coûte environ 10 $ - un module avec une antenne (3,5 $) + une batterie (~ 5 $) + une alimentation + rétrécissement + fusion à chaud.Le coût du récepteur est plus difficile à calculer, car ils n'ont pas été produits en masse, et beaucoup d'argent et d'efforts ont été consacrés aux expériences.Liens:Première partie: geektimes.ru/post/270168À peu près la même chose en anglais: www.randomrace.ru/2015/gsbc/preparation/transmitter/engRandomRace: randomrace.ru (les compétitions les plus proches: www.randomrace.ru/2016/ printemps )Toutes les sources de firmware: sourceforge.net/projects/randomracebeaconGBSC: www.balloonchallenge.org/teams/15Source: https://habr.com/ru/post/fr389771/
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