Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

PIC, AVR, Arduino, Raspberry Pi, Basic Stamp, PLC mm.
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

Skulle man kunna överföra och ta emot trådlöst endast via typ en 8-pin MCU och diod, samt ev. ett fåtal till komponenter?
Jag har aldrig riktigt förstått det här med radiokommunikation, så jag vet inte hur enkelt man kan få till sändning/mottagning.

Men om man kollar den här videon ser det ju inte särskilt krångligt ut att sända musik:


Det jag skulle vilja göra är att överföra information mellan ett flertal MCU som ligger på olika potentialer. Upp till 400V skillnad. Och allt ligger inuti en tät plåtlåda. Så jag tror inte att detta komma orsaka någon störning utanför lådan, såvida sändeffekten inte blir allt för hög. Så det får man ju se till att den inte blir.

Det jag föreställer mig är att man skulle kunna använda PWM med en period på bara typ 4 eller 2 för att få fyrkantsvåg med en frekvens på en eller flera MHz ut på en pinne. Sen på något sätt koppla denna pinne till en antenn, möjligtvis via fler komponenter ifall det är nödvändigt. Sen på mottagande sida är jag ännu mer vilsen, men jag har snappat upp att man kan göra en AM-mottagare med hjälp av en diod bara, så då antar jag att man borde kunna ta emot en AM-signal genom att bara koppla en antenn till en diod in på en I/O? Ni får gärna ge förslag, då jag som sagt är helt vilsen i det här området!

På mjukvarusidan tänker jag att man kan sända en etta genom att aktivera PWM-signalen, och nolla genom att stänga av signalen, eller vice versa. Alternativt någon sorts frekvensmodulering, med då vet jag inte alls hur mottagaren ska göras. Och sedan kan man på detta sätt sända vanlig seriedata i lägre hastighet, kanske 9600 eller 19200 bps?

Är det något som vore genomförbart?
Allt är alltså inuti en tät plåtlåda, så borde det inte störa på utsidan. Och om det inte är så komplicerat att filtrera bort övertoner i sändaren är det såklart ännu bättre, trots plåtlåda.
ToPNoTCH
Inlägg: 4890
Blev medlem: 21 december 2009, 17:59:48

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av ToPNoTCH »

Funkar inte optokopplare ?
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

Jo, optokopplare funkar. Men jag tänkte att det kunde vara smidigt att slippa dra sladdar. =)

Om det hjälper att jag berättar vad det hela ska bli, så tänkte jag göra ett enkelt system för att övervaka cellspänningar i ett batteripack (BMS). Jag har redan byggt ett BMS som kommunicerar via optokopplare. Det består av ett flertal moduler som skickar seriedata via optokopplarna i en lång kedja. Men jag går ofta runt och tänker på sånt här, hur man väldigt enkelt skulle kunna övervaka cellerna i ett batteripack, och jag har kommit fram till att det bästa vore att kommunicera trådlöst. Isolationen får man ju gratis. Enkel installation utan kabeldragning får man gratis. Gällande kommunikationen blir den "parallell". Det går t.ex. att göra "broadcast" vilket inte går med kedjan av optokopplare. Och ifall en länk går sönder i kedjan, då stannar allt. Men om varje modul pratar via radio är det bara den trasiga modulen som tystnar i samma fall. Hur som helst, att använda en radiomodul för detta känns som överkurs när det bara handlar om avstånd på ett par meter. Därför har jag haft den här idén om supersimpel radio i huvudet ett tag.

Hittade den här tråden:
https://forum.arduino.cc/index.php?topic=88422.0

Då är det alltså bekräftat att man kan koppla en antenn direkt till en togglande pinne. Men ifall ni vet att ett par komponenter till skulle får radion att bli mycket bättre är jag såklart idel öra om vad det skulle kunna vara för komponenter. =)

Återstår är mottagare, och i tråden länkades faktiskt en sida där en enkel mottagare baserad på en diod finns beskriven. Men den ger tydligen bara en signal på några mV. Så för att kunna känna av med hjälp av en uC kanske en lite mer avancerad konstruktion behövs? Eller går det kanske med inbyggda komparatorn eller ADCn att känna av signalen?
Användarvisningsbild
AndLi
Inlägg: 17153
Blev medlem: 11 februari 2004, 18:17:59
Ort: Knivsta
Kontakt:

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av AndLi »

Är det värt det? Kostnaden för en uC med inbyggd radio är inte mycket dyrare än en utan. Och stabiliteten kommer bli mycket mycket högre tillsammans med mycket kortare time to market...
svanted
Inlägg: 5084
Blev medlem: 30 augusti 2010, 21:20:38
Ort: Umeå

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av svanted »

först tror jag det blir svårt att urskilja en signal från det nätbrum som omger oss,
och så fort den blir detekterbar kommer den att betraktas som en radiostörning av post och telestyrelsen.
och om man inte har en typ radiomottagare för detektering med känslighet som en t.e.x. normal mobiltelefon kommer
den att störa på avsevärt längre avstånd än man kan detektera med en diod-AM mottagare.
tror du måste sikta på billiga godkända HF moduler,
men visst, här finns läge för innovation,
att kunna detektera batteristatus på avstånd utan att P&T knackar på dörren.
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

AndLi skrev:Är det värt det? Kostnaden för en uC med inbyggd radio är inte mycket dyrare än en utan. Och stabiliteten kommer bli mycket mycket högre tillsammans med mycket kortare time to market...
Tror inte det blir någon kommerciell produkt. Det här är mest lek från min sida. Att lista ut hur man kan göra ett minimalt/billigt system som ändå ger någorlunda bra mätdata. Å andra sidan kan det ju också vara kul att lära sig att använda en sån MCU med inbyggd radio. Får man en sån för under 10 kr?
Fast för min egen del vore det nog ännu roligare om jag till slut skulle börja förstå det här med radio ordentligt.
svanted skrev:först tror jag det blir svårt att urskilja en signal från det nätbrum som omger oss,
och så fort den blir detekterbar kommer den att betraktas som en radiostörning av post och telestyrelsen.
och om man inte har en typ radiomottagare för detektering med känslighet som en t.e.x. normal mobiltelefon kommer
den att störa på avsevärt längre avstånd än man kan detektera med en diod-AM mottagare.
tror du måste sikta på billiga godkända HF moduler,
men visst, här finns läge för innovation,
att kunna detektera batteristatus på avstånd utan att P&T knackar på dörren.
Hm, ja, jag kan som sagt inte så mycket om radio. Men det är inte några avstånd det handlar om. Utan att bara kommunicera i en sluten/lufttät batterilåda. Som typ hänger på väggen och lagrar solel. Eller sitter i en hemmabyggd elbil. 0,2-2meters avstånd mellan sändare och mottagare alltså, inuti en "Faradays bur". Min tanke är att plåten skärmar signalerna. Men om en känslig mottagare blir svår få till på ett enkelt sätt, kanske man behöver så hög effekt att den går ut genom plåten? Batteriet ger nog en del störningar när man gasar full gas med elbilen, så mottagaren får inte störas av det.

En annan tanke jag haft är att sända med lysdioder som reflekteras mot ett blankt lock inuti lådan, och tas emot på en annan plats i lådan via en fototransistor. Men det förutsätter ju att plåten verkligen är blank, och att alla moduler monteras så att ljuset når mottagaren. Samt fungerar inte ifall man lyfter på locket under felsökning.
svanted
Inlägg: 5084
Blev medlem: 30 augusti 2010, 21:20:38
Ort: Umeå

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av svanted »

sitter i en hemmabyggd elbil. 0,2-2meters avstånd mellan sändare och mottagare alltså, inuti en "Faradays bur"
då är det en annan sak, trodde signalen skulle ut från lådan....
Användarvisningsbild
Icecap
Inlägg: 26148
Blev medlem: 10 januari 2005, 14:52:15
Ort: Aabenraa, Danmark

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av Icecap »

Trådlöst betyder alltid "osäker kontakt, störs lätt ut" och ska aldrig användas utan handskakning ("Här får du data" - "Yes, got it!").

Det finns anledningar till att det finns isoleringskretsar med kondensatorer mellan för att just isolera mellan olika spänningsnivåer.

Så jag anser att trådlöst är något man använder i nödfall.

Att använda trådad kommunikation kan sedan ske på många sätt, jag har sett plastlådor med IR-fönster i (t.ex. skrivarporten på min HP-42S) där man "snäpper fast" en IR-mottagare på ytsidan. Detta ger en optokopplarefunktion och kan såklart gå åt båda håll vid att ha en mottagare och en sändare på vardera sida.

Om det t.ex. rör sig om en "drivbox" till t.ex. ett el-fordon kan man enkelt designa det hela så att den externa TX/RX finns i hållaren där man sätter drivboxen fast.

Men samtidig kommer det en fråga: drivboxen lär ju få signal om vad som ska göras - så varför kan statussignaler inte komma retur via den kanal?
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

svanted skrev:
sitter i en hemmabyggd elbil. 0,2-2meters avstånd mellan sändare och mottagare alltså, inuti en "Faradays bur"
då är det en annan sak, trodde signalen skulle ut från lådan....
Ut från lådan tänkte jag mig CAN, RS485, eller liknande. Men den interna kommunikationen i lådan skulle vara smidig om den var trådlös. Den yttre kan såklart även vara bluetooth, wifi eller något sånt också, om man vill ha trådlöst utanför lådan.
Icecap skrev:Trådlöst betyder alltid "osäker kontakt, störs lätt ut" och ska aldrig användas utan handskakning ("Här får du data" - "Yes, got it!").

Det finns anledningar till att det finns isoleringskretsar med kondensatorer mellan för att just isolera mellan olika spänningsnivåer.

Så jag anser att trådlöst är något man använder i nödfall.

Att använda trådad kommunikation kan sedan ske på många sätt, jag har sett plastlådor med IR-fönster i (t.ex. skrivarporten på min HP-42S) där man "snäpper fast" en IR-mottagare på ytsidan. Detta ger en optokopplarefunktion och kan såklart gå åt båda håll vid att ha en mottagare och en sändare på vardera sida.

Om det t.ex. rör sig om en "drivbox" till t.ex. ett el-fordon kan man enkelt designa det hela så att den externa TX/RX finns i hållaren där man sätter drivboxen fast.

Men samtidig kommer det en fråga: drivboxen lär ju få signal om vad som ska göras - så varför kan statussignaler inte komma retur via den kanal?
En styrenhet i lådan sköter kommunikationen med utsidan. I batteriet sker intern kommunikation, insamling av mätvärden från kanske 10 mätkort som skickar spänningsmätningar från 100 celler. Det finns flera alternativ, t.ex. isolerad CAN. Vilket väl är att föredra då det är robust och enkelt att koppla in en dator för att felsöka ev. kommunikationsproblem, eller lyssna på kommunikationen mellan styrenhet och mätkort.

Men jag vill "leka", testa hur minimalt man kan lösa det här. Och jag kan tänka mig att det finns folk här som kan radio. Så min tanke var att jag kunde få några tips bara på hur man kan göra radiosändare och radiomottagare för digital kommunikation MCU till MCU i minimalismens anda =)
Shimonu
Inlägg: 295
Blev medlem: 21 oktober 2015, 22:44:33

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av Shimonu »

Men är det inte mindre att ha trådat? Det finns väl protokoll som går på 1 pinne och är halv-duplex? Du får väl inget bättre än det med radio?
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

Det måste vara isolerat. Det är potentialskillnader på kanske 40V mätkort-mätkort, och upp till 400V mellan mätkort och styrenhet. Det går visserligen att lyckas med enkel fåtrådig kommunikation med optokopplare, signaltransformatorer, kondensatorer, eller liknande. Finns integrerade kretsar för detta. Eller så kan man lyckas väldigt minimalistiskt med lite kod och några I/O på ett finurligt sätt. Men jag har gått runt och tänkt på detta i flera år, och hela tiden tenderat att "skala av" "onödiga finesser". Det senaste är alltså att jag vill "skala av" (kapa) trådarna som ska kopplas mellan korten. =)

Så jag är bara ute efter att testa gränserna för hur minimalt man kan lyckas med. Därför att jag tycker att sånt är utmanande! Sen har jag någon sorts känsla av att radio är "mystiskt". Poletten föll aldrig ned gällande sån typ av elektronik. Så jag vågar knappt testa. Så jag hoppas kunna få lite stöd och hjälp via det här forumet!

Skulle det här fungera som en mottagare?
2019_10_11_12_29_55_LTspice_XVII_Draft5.png
Eller det här?
2019-10-11 12_36_09-LTspice XVII - Draft5.png
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
tingo
Inlägg: 285
Blev medlem: 17 maj 2017, 17:55:40
Ort: Oslo, Norge

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av tingo »

Jo, selvfølgelig er det mulig å bruke en 8 bits mcu og radiokommunikasjon. Mange "smarte" strømbrytere på 433 MHz båndet bruker slike, med enkel modulasjon av radioen (OOK, ASK, PSK eller lignende).
Det finnes flere artikler hvordan man setter opp dette med Arduino. Eksempel: https://dronebotworkshop.com/433mhz-rf-modules-arduino/
https://www.instructables.com/id/RF-315 ... -and-Ardu/

ulempen med de enkleste variantene, er at løsningen din blir simplex; du kan styre en device, men du kan ikke finne ut "state" på devicen. Ofte så er simplex nok. I motsatt fall, så er det ikke dyrt å sette opp et ekstra sender - mottaker par (i motsatt retning).
E Kafeman
Inlägg: 3260
Blev medlem: 29 april 2012, 18:06:22

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av E Kafeman »

Höga spänningar och tvekan hur isolation och kommunikation ska genomföras på helt säkert låter mycket spännande på flera sätt.

För att bygga en radiosändare krävs alla nödvändiga detaljer för att få till kontrollerad frekvens och modulation.
I enklaste form är det en transistorer och en kristall samt en antenn utöver supportande motstånd och kondensatorer.
Det behövs en sändare per nivå. Vid 400 V blir det 100 st.
Om det varit en enda sändare utan krav på frekvensstabilitet så hade det varit möjligt att ersätta kristallen med en LC-resonans.

Alla sändare måste ha funktion för att inte prata i munnen på varandra, alternativt sända på olika frekvenser.
Om de inte ska prata i munnen på varandra på samma frekvens måste de även ha en mottagare som lyssnar på när föregående är klar med sin sändning eller begränsas till att sända vid slumpmässiga tidpunkter och så sällan att risken för samtidiga sändningar blir låg.
Att alternativt använda 100 olika frekvenser kommer kräva att motsvarande komplexitet flyttas över till huvud-mottagaren.
Finns inga konventionella ism-band som tillåter 100 unika frekvenser med så stort kanal-avstånd att feltolkning inte sker med enklare radio-enheter.

Det enda som behövs är en kondensator och några dioder för att skapa en digital kanal som överbryggar spännings-skillnader alternativt en optokopplare.
Optokopplare kostar i volym inte mer än en diod. Jag betalde nyligen 5kr för 100 st optokopplare.
Vill man spara på antalet trådar så kan ett antal optokopplare läggas parallellt. Varje optokopplare kan ha ett motstånd i serie med olika motståndsvärden för varje optokopplare så att varje kombination blir unik och avkodningsbar via t.ex. en ADC-ingång på en MCU.
Det är en gammal teknik som använts bl.a. för att känna av ett flertal strömbrytares/knappars status via endast en port på MCU.
Teoretisk kan man skapa och avläsa så många olika unika knappar som det finns bit-upplösning, vilket då typiskt kan bli 8 knappar per tråd. I praktiken kan kanske 4 knappar lätt avkodas med hänsyn till brus och störningar.

Motståndsstegar är mera för hembyggen där risk för felfunktion är mer acceptabel..
Något mer proffsigt är att använda multiplexande kretsar för att få ner trådantalet.
Multiplexar man i flera nivåer kan man i princip läsa av obegränsat antal portar och sammanföra dessa till ett entråds-protokoll.

Alternativt till multiplexningen är att använda något en eller två tråds-protokoll. Kräver att varje optokopplare kopplas till en nod i detta protokoll.
Vilket att välja, multiplex eller entrådsprotokoll eller en kombination av båda kan väljas efter vad som passar.

Det finns optofiber som kan anslutas till flera olika högspänningar som en enda seriekabel. Fibern är dopad med ett material som känner av höga fältstyrkor och det kan man sedan tolka i fiberns ände och mha FFT kan man avgöra vilken av de olika avkänningspunkterna som har viss spänning. Det är teknik som är långt mer komplicerad men är exempel på ett entråds-protokoll som kan avläsa ett flertal stora spänningar, i detta fallet fler hundra kV, på ett mycket säkert sätt. Den enda sändaren och mottagaren sitter bägge vid avläsnings-punkten, så det behövs ingen elektronik vid varje nod.

Vill man absolut ha något helt trådlöst så finns alternativ till radio-vågor.
Varje cell kan kopplas till sin egna ljud-generator och högtalare. Se till att varje cell har en unik frekvens. Sedan kan mottagaren avkoda summan av ljudet från alla celler och analysera vilka celler som för tillfället sänder.
Använd höga frekvenser och det mesta ljudet blir kvar i en dämpad låda.
Lösning blir troligen dyr med 100 st högtalare och ljudkretsar men betydligt mindre komplicerat än att använda konventionella radio-sändare som ska samordnas på något sätt även om ljudmottagaren måste kunna processa signalerna på rätt beräkningsintensivt sätt.
Risk för att vissa noder släcks ut vid mottagaren pga interferens gör att man antagligen sänder två vitt skilda frekvenser från varje nod.

Faradays bur är per definition en bur där burens egenskap är att inte släppa igenom radio-signaler. Den är tät. Den är tät därför att inga antenner punkterar den.
Buren upphör vara bur och blir totalt punkterad om man drar ut en kabel därifrån som inte avkopplas i burväggen. Typ av signaler på kabeln har ingen betydelse.
Kabeln som perforerar buren blir antenn på både in och utsidan så signal som finns på utsidan kommer finnas på insidan och tvärs om.
Om skärmad kabeln används och där kabel-skärmen ansluts till burväggen vid punkterings-stället har mindre betydelse då det bara flyttar läckaget. Eg. kabelskärmen blir en del av buren, med nakna kablar i respektive ändar som agerar antenner i bägge riktningarna..

Att avkoppla högströmskablar i burväggen på ett effektivt sätt blir dyrt. Det finns färdiga filter att köpa som används till skärmade mätkammare som är så täta att radio-signaler (+30MHz) dämpas med 90 dB eller mer men man kan antagligen nöja sej med keramiska genomförings-kondensatorer designade för aktuell spänning och ström., vilket lär bli dyrt nog. Lite småpysande läckage kan åstadkommas med ferrit-filter på perforerande kablar. Billigare men fortfarande en relativt dyr lösning.

Det finns färdiga 900 MHz RFID-lösningar som kan göra det du vill , där varje tagg bara svarar på anrop riktat till den taggen. Billigare men kan inte matcha optokopplare och ett entråds-interface och de färdiga mottagarna som finns att köpa ligger på över 1000kr/st.
Om det hela sker i en hyffsat tät låda kommer sannolikt ett antal taggar fungera sämre eller inte alls då de hamnar i interferens-punkter där reflektionerna i lådans väggar nollar ut varandra.

Det finns en mängd andra lösningar, olika typer av vågor och kommunikationsmetoder, men ska man komma på något nytt så behövs nog att man läser in sej väl på vilka alternativa metoder som redan finns och dess för och nackdelar.
Då det kan handla om rätt höga spänningar och strömmar så måste tillförlitligheten vara hög då det som kommuniceras, om det misstolkas kan leda till att cell överladdas.
Ska det finnas en returkanal för varje cell för att medge programmerbar individuell laddnings-balansering?
Trådlösa funktionen måste då fungera i bägge riktningarna om trådbesparingen ska vara möjlig.
Det går naturligtvis göra det trådlöst i bägge riktningarna men en mottagaren är generellt betydligt mer komplicerad än en sändare , frågan är vad vinsten då blir relativt den ökade komplexiteten om det även tillkommer 100 mottagare utöver 100 sändare.
En nackdel med trådlösa sändare och mottagare är att varje cell blir försedd med en ständigt aktiv krets som drar krypström. Mottagaren måste aktiveras så ofta att den inte missar anrop.

Detta med att identifiera en defekt cell mha av det akustiska ljud den signalerar med får mej att tänka på denna lilla video där man gör så:
Rick81
Inlägg: 746
Blev medlem: 30 december 2005, 13:07:09

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av Rick81 »

Trådlöst är alltid mycket mer komplicerat än trådat och man kan aldrig vara säker att ett meddelande kommer fram. Jag rekommenderar en transceiver så att man som tidigare nämnts kan "acka" ett meddelande.

Att göra en egen RF-del är inte det lättaste, framförallt inte få den stabil. Jag rekommenerar att koppla färdiga moduler med SPI/I2C/UART till mikroprocessorn. Exempelvis:
https://www.electrodragon.com/product-c ... s-modules/
bearing
Inlägg: 11265
Blev medlem: 2 mars 2006, 01:01:45
Ort: Ängelholm

Re: Radiosändare och mottagare med enkel MCU?

Inlägg av bearing »

tingo skrev:Jo, selvfølgelig er det mulig å bruke en 8 bits mcu og radiokommunikasjon. Mange "smarte" strømbrytere på 433 MHz båndet bruker slike, med enkel modulasjon av radioen (OOK, ASK, PSK eller lignende).
Det finnes flere artikler hvordan man setter opp dette med Arduino. Eksempel: https://dronebotworkshop.com/433mhz-rf-modules-arduino/
https://www.instructables.com/id/RF-315 ... -and-Ardu/

ulempen med de enkleste variantene, er at løsningen din blir simplex; du kan styre en device, men du kan ikke finne ut "state" på devicen. Ofte så er simplex nok. I motsatt fall, så er det ikke dyrt å sette opp et ekstra sender - mottaker par (i motsatt retning).
Dom verkar smidiga dom där, och väldigt billiga. Romanblack, en minimalist jag inspirerats av, har gjort att protokoll som möjliggör snabbare överföringshastighet än vanlig serie med dom där. Det möjliggör ca 800 bytes per sekund, jämfört med 100-300 med vanliga metoder.
https://www.romanblack.com/RF/cheapRFmodules.htm
Skriv svar