RandomRace.ru - busca de direção por alguns dólares (continuação)
Comece por aí .E, de repente, encontro os módulos HC-11 no aliexpress. Este é um extensor UART feito com o mesmo STM8S003F3P6 e o transceptor digital sub-gigahertz TI CC1101. O custo do módulo também ficou satisfeito - de US $ 3,5 a US $ 8, juntamente com a entrega.E lá vamos nós. Folha de dados, nabos, folha de dados novamente, gaivota, folha de dados, onde está o meu cartão de crédito? Rastreador, rastreador, rastreador ... Que diabos, como foi entregue em Cingapura ??? Ao contrário dos hábitos, pela primeira vez na minha vida eu não verifiquei o endereço de entrega ... Por um estranho capricho do aliexpress, o pacote com cartões de teste foi para o endereço do hotel onde fiquei um ano atrás e pedi algo ao mesmo tempo. Então, em Cingapura, um colega destacado. Pode ir para o hotel? Talvez. Tudo, este é um hotel? Você recebeu uma encomenda em meu nome? Meu colega chegará até você e ... E eles já mandaram de volta ... Obrigado, está tudo bem, desculpe por incomodar ... :-(Não há nada a fazer, o tempo está se esgotando, eu tive que pedir um lote de teste novamente, pagando demais para eles. , o pacote estimado finalmente chegou.
Tentativa 2
Eletrônica, transmissor.
Uma hora de colheita com um testador e a engenharia reversa parcial é concluída. A placa causou uma boa impressão - a energia foi filtrada, os conversores de nível nas saídas de sinal são coletivos, mas estão funcionando. Em princípio, tudo era esperado - o hardware do microcontrolador spi (PC5-PC7) olha para o transceptor, o UART (PD5, PD6) olha através de conversores de nível, as pernas piscantes são levadas para os blocos de teste na parte inferior do módulo. A inteligência de engenharia relatou apenas sutilezas - qual perna é atribuída ao sinal CS (PD4) do transceptor e qual - à entrada SET (PC3) de todo o módulo. Agora, o próximo passo são os mapas espaciais carregados nos tablets
Assim, a fabricação do transmissor se resume a soldar um LED desencapado, um fio de energia e uma antena padrão. Para proteger os fios contra danos e o próprio circuito de umedecimento, os transmissores selados foram preenchidos com adesivo hot-melt e apertados em retração térmica.Firmware, transmissor.
O chip C1101 é controlado pelo protocolo spi padrão através da leitura e gravação de registros, também existe um buffer FIFO para troca de pacotes de dados. Recomenda-se que os parâmetros do chip (ou seja, os valores desses registros) sejam configurados não pela aparência cuidadosa, mas usando o utilitário SmartRF Studio baixado do site da TI. O utilitário é realmente bom, intuitivo e até permite gerar código-fonte a partir de um modelo.
Após uma série de experimentos com o chip, foi possível fazê-lo trabalhar em diferentes capacidades, em qualquer canal da faixa LPD. O próximo passo é a estrutura real dos dados transmitidos. Por um lado, eu gostaria que o som do farol fosse identificado de forma única ao ouvir o rádio. Por outro lado, é tolice não tirar proveito dos recursos do chip e não transmitir algo útil. Por outro lado, todos esses jogos com o rádio não devem colocar a bateria em excesso. O chip em si é digital, transmitindo primeiro o padrão de bits do preâmbulo, depois a palavra de sincronização, depois o pacote de dados e o CRC opcional. O formato de transmissão foi inventado da seguinte maneira - aproximadamente a cada 3 segundos, o transmissor transmite uma série de pulsos de 5 pacotes. Cada pacote consiste em padrões de 2 bits, entre eles - 3 bytes de carga útil. Este é o número e a potência atual do transmissor em dB e o byte de controle é a inversão de potência.A modulação é GFSK, os padrões de bits são 101010 ... e 110110 .... Quando esse sinal passa pelo caminho de recepção de FM do rádio, o som é de dois tons, aproximadamente 300 e 200 Hz, e é facilmente reconhecido no contexto de ruídos naturais e artificiais. Cada pacote é transmitido com uma potência diferente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. Quando uma pessoa com um walkie-talkie se aproxima do transmissor, mais e mais pacotes da série começam a prevalecer sobre o ruído, e o walkie-talkie ouve uma série mais longa de sinais. Assim, é possível estimar muito a distância do farol usando o walkie-talkie banal LPD, que, por sua natureza FM, contradiz o trabalho como localizador de direção.e é facilmente reconhecido no contexto de ruídos naturais e artificiais. Cada pacote é transmitido com uma potência diferente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. À medida que uma pessoa com um walkie-talkie se aproxima do transmissor, mais e mais pacotes da série começam a prevalecer sobre o ruído, e o walkie-talkie ouve uma série mais longa de sinais. Assim, é possível estimar muito a distância do farol usando o walkie-talkie LPD banal, que, por sua natureza FM, contradiz o trabalho como localizador de direção.e é facilmente reconhecido no contexto de ruídos naturais e artificiais. Cada pacote é transmitido com uma potência diferente: -30, -20, -10, 0, 10 dB. Quando uma pessoa com um walkie-talkie se aproxima do transmissor, mais e mais pacotes da série começam a prevalecer sobre o ruído, e o walkie-talkie ouve uma série mais longa de sinais. Assim, é possível estimar muito a distância do farol usando o walkie-talkie LPD banal, que, por sua natureza FM, contradiz o trabalho como localizador de direção.que, por sua natureza FM, contradiz o trabalho como localizador de direção.que, por sua natureza FM, contradiz o trabalho como localizador de direção.Os pulsos são transmitidos uma vez a cada três segundos, a duração da série é de aproximadamente meio segundo. O CC1101 no modo de transmissão consome 20 a 30 mA, dependendo da potência transmitida. Assim, o consumo médio de todo o transmissor é de cerca de 5 mA. Usamos baterias diferentes para os transmissores, mas a melhor opção em termos de relação preço-capacidade foram baterias sobressalentes para telefones celulares. A bateria Nokiev a um custo de 250 rublos tem uma capacidade de 1350 mAh, ou seja, é suficiente para cerca de 11 dias de operação do transmissor. Para reduzir o consumo, o controlador após transmitir uma série de pulsos coloca o transceptor no modo de espera e entra no modo de parada. Para reiniciar o controlador, é usado o watchdog IWDG, que funciona a partir de seu próprio gerador e pode ativar um MK parado e até travado. O congelamento de surdos não pode ser descartadojá que a sonda, junto com o farol, atinge uma altura considerável, onde a temperatura pode chegar a -60 ° C. Infelizmente, nos controladores stm8s, a duração máxima deste relógio é de pouco mais de um segundo, o que claramente não é suficiente. Portanto, você deve ter em mente o contador da operação do cão e transmitir uma série de pulsos uma vez em cada três.Eletrônica, receptor
Como o nó receptor do localizador de direção do receptor, o mesmo módulo HC-11 foi utilizado, mas, é claro, com um firmware diferente. Ele não possui pernas de saída suficientes para iniciar o driver de LED e o som, mas eu já tinha um localizador experimental de direção não vendido da geração 1+, em uma placa de circuito impresso industrial, já com microfone, driver e indicador.
Como resultado, o localizador de direção se tornou "dual core". Um STMka como parte do transceptor recebe um sinal, o resultado é transmitido via interface UART para o segundo STMka e, por sua vez, serve o indicador e sopra no emissor piezo. A antena permaneceu inalterada, o receptor antigo arrancou a placa e arrancou o trilho da antena. O novo módulo foi soldado aos pés do controlador e da antena e colado à placa em um galope de dois lados.O módulo HC-11 e o receptor de informações MK funcionam perfeitamente com uma tensão de alimentação de 3,0 a 5,5V, para que você possa alimentar tudo com uma bateria de lítio de célula única (novamente um telefone) e o regulador de tensão saiu do circuito.O esquema final era mais ou menos assim:
Como sempre, o tempo estava me arrastando brutalmente, e o argumento para a parte eletrônica do receptor teve que ser feito no último momento a partir de qualquer coisa. Acabou sendo uma "caixa de jóias" nojenta (à primeira vista) na loja "Tudo por 37 rublos". O rushechki e o espelho com o qual estava equipado me fizeram gritar sangue, mas eles foram rapidamente para o lixo. Caso contrário, a caixa é um milagre tão bom - o plástico branco translúcido oculta os "detalhes da implementação", mas permite que você veja perfeitamente os números dos indicadores luminosos. O tamanho é ideal, apenas a placa + bateria + interruptor e até a tampa com uma trava.
Receptor, firmware.
Como já mencionado, o receptor acabou sendo dual-core e também há dois firmware. O módulo hc-11 invertido lê constantemente o valor RSSI e verifica se o pacote de dados identificado pelo transceptor e contendo três bytes de carga útil correspondentes ao formato de transmissão chegou (veja acima). Ele relata todas as suas observações via interface UART aos "superiores". O segundo MK escuta os dados provenientes do primeiro, reconta os valores RSSI nos próximos "papagaios", forma os números no indicador e chia. Se o pacote de dados do transmissor não for detectado, o RSSI lido será usado como valor inicial e, se o pacote for detectado, será usada a soma da leitura RSSI e o valor da potência do transmissor do pacote recebido. A prioridade, é claro, são os dados recebidos do transmissor.Se vários pacotes forem aceitos por um determinado período, obteremos a maior quantidade.Como na primeira versão do receptor, o receptor lê o valor calculado do "coeficiente de aproximação" e o exibe no indicador. O indicador exibe alternadamente um número de coeficiente ou de um transmissor. Se o número do transmissor não for aceito, serão exibidos traços em vez do número. A sinalização sonora também depende da natureza do sinal recebido - a frequência de repetição de "bipes" depende se o sinal recebido é um sinal reconhecido pelo transmissor - nesse caso, os "bipes" seguem duas vezes mais. A rigidez dos "bips", como antes, é um indicador de aproximação.Ensaios de campo.
Infelizmente, não foram realizados testes preliminares em larga escala, simplesmente por falta de tempo. Tudo foi testado diretamente "no campo". No entanto, alguns testes foram realizados na cidade. Junto com seu transmissor, um dos walkie-talkies LPD mais acessíveis foi usado para testes - Midland LTX-325.Cidade
O alcance máximo de audibilidade do transmissor em linha reta com o walkie-talkie é de 600m com o cortador de ruído desligado, 280 - com ele ligado. Naturalmente, na cidade, a faixa de 433 MHz é bastante barulhenta com alarmes de carros, walkie-talkies de construtores e seguranças. O receptor exibe constantemente 15 "papagaios".Fora da cidade
Fora da civilização, o sinal de interferência de fundo é um pouco menor, geralmente de 12 a 13 unidades. Geralmente em uma floresta, um farol pode ser ouvido usando um walkie-talkie a uma distância de cerca de 300 metros. Um concorrente alegou ter ouvido o farol a uma distância de 1.500 metros através do Yaesu walkie-talkie. Certa vez, ouvi o farol de uma sonda lançada por vários minutos. Dada a velocidade do vento naquele dia (aproximadamente 50 km / h), a distância auditiva era da ordem de vários quilômetros. O localizador de direção geralmente rastreia a estação a uma distância um pouco menor do que o walkie-talkie, na floresta é de 150 a 300 metros. A diretividade da antena permite que você geralmente pegue onde o farol está. O indicador do indicador de direção mostra cerca de 12 a 15 unidades na borda da área de recepção, aproximadamente 80-90 perto do farol. Em alguns casos, esse número ficou em torno de 60.Resultados
Usamos esse equipamento para competições randomrace.ru e para outros lançamentos. O sistema como um todo mostrou sua confiabilidade e utilidade a um custo e complexidade muito moderados. Houve momentos em que a descoberta de direções nos aliviou da longa e chata busca por uma sonda caída em uma floresta pantanosa. Em princípio, todo o projeto pode ser realizado por qualquer amador.Dinheiro
Cada transmissor custa cerca de US $ 10 - um módulo com uma antena (US $ 3,5) + bateria (~ US $ 5) + cauda de poder + psiquiatra + termofusão.O custo do receptor é mais difícil de calcular, pois eles não foram produzidos em massa, e muito dinheiro e esforço foram gastos em experimentos.Links:Primeira parte: geektimes.ru/post/270168Sobre o mesmo em inglês: www.randomrace.ru/2015/gsbc/preparation/transmitter/engRandomRace: randomrace.ru (as competições mais próximas: www.randomrace.ru/2016/ Primavera )Código fonte de todo o firmware: sourceforge.net/projects/randomracebeaconGBSC: www.balloonchallenge.org/teams/15Source: https://habr.com/ru/post/pt389771/
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