Analog RSSI 0 -- 5 V, omvandla till digital

[jadler]

433,92 MHz mottagar-modulen från Velleman/Kjell&Co har en analog utgång och en digital utgång. Om jag tolkar det rätt går den digitala via en AGC vilket innebär att även svaga signaler och rent brus kommer ut som faktiska signaler. De digitala pulserna läser jag av med input capture interrupt på en AVR µC, och det vore till stor hjälp för mig att kunna avgöra huruvida det handlar om en hyfsad signal eller rent brus. Mina försök visar att den analoga utgången är centrerad kring ungefär 2,5V, om den mottagna signalen är riktigt stark kommer logiska nollor att ge en analog nivå på 0V, logiska ettor 5V.

Jag skulle alltså vilja ta denna analoga signal och med externa komponenter omvandla den till en logisk signal på TTL-nivå (för att slippa använda långsammare A/D-omvandlingar inne i en interrupt-hanterare). Utifrån mina något begränsade kunskaper funderade jag på en spänningsdelare för att få en referensnivå kring vilken den analoga signalen blir positiv eller negativ, likrikta densamma och sätta en gräns för vad som räknas som en tillräckligt stark signal, men jag är inte säker på hur jag skulle åstadkomma detta, och jag är också ganska övertygad om att det finns betydligt bättre sätt att lösa detta. Jag har försökt att läsa på om op-amp och schmitt-trigger, men inte kommit fram till något som skulle passa just för detta.

Tveklöst kommer ni som är mer erfarna och kunniga att (åtminstone invärtes) sucka inför denna fråga, som säkert har en banal lösning. Jag vore tacksam om jag kunde få ta del av er oändliga visdom ännu en gång.

[jadler]

Ingen har svarat än. Jag vet att det inte på något sätt kan bero på bristande kunskap hos övriga deltagare, kanske bedömer ni att det är för banalt för att det skall vara värt ett svar. Jag vill redan på förhand be om ursäkt om någon inte tycker att mitt schema (Eagle) inte håller tillräckligt hög standard. Berätta gärna vad som är obra så att jag kan göra bättre nästa gång.

Skulle detta (schema nedan) fungera, att likrikta den analoga signalen med spänningsdelarens 2,5V som relativ/virtuell jord, och sedan med en transistor lyfta signalen till TTL-nivå? (Jag är osäker på var jag i denna koppling skall få in en justering av hur kraftig avvikelse från 2,5V som skall anses vara en godtagbar signal.)

Schemat innehåller en del annat också, eftersom jag också skulle vilja kunna välja, från µC, huruvida jag vill ta emot eller sända, och beroende på val mata antingen mottagaren med 5V eller sändaren med 12V, och om det går att lösa rimligt enkelt även låta sändare och mottagare dela antenn (som då skulle väljas med samma TTL-signal från µC). Mer om detta senare när jag har hunnit läsa på och tänka lite mer.

rf433-combo-01-sch.png

Är det några jättetabbar i mitt schema kan jag just idag skylla på whisky, förutom allmän okunskap inom detta område. (Men å andra sidan antar jag att jag är en av få deltagare här som utan tvekan t.ex. syr ihop en avancerad sårskada i ansiktet och kan känna sig tillfreds med att resultatet kommer att bli minst lika bra som det vilken kollega som helst skulle åstadkomma.)

[Swech]

Du behöver inte skämmas för dina frågor Tycker att det är vettiga
frågor.

Vad gäller schemat så är det lite

Du kan istället använda dig av komparatorn som finns i de flesta större AVR processorer.
Eller 2 st externa komparatorer

En komparator har två ingångar och en utgång. På den ena lägger du en fast
referens, i ditt fall kanske 3.5V, på andra din radiosignal.
Så fort signalen går över/under 3.5V så växlar utgången från 0 till 5V.

Den andra komparatorn lägger du istället referensen på 1.5V.
Då har du 2 signaler som båda är 0 om sändaren ligger inom 1.5 - 3.5V.
Ligger radiosignalen utanför så får du 5v på någon av komparatorsignalerna

Swech

[jadler]

Varför 3,5V?

Eftersom jag använder interrupt-hanterare för att läsa av signalerna vill jag att det skall gå snabbt, det är därför jag tänkte mig en extern lösning som kan ge en enkel TTL-nivå till min µC. Finns det en vettig signal aktiverar jag min interrupt-hanterare, i annat fall är den passiv och behöver inte bry sig om förändringar på ingångspinnen.

Vad är tveksamt i mitt schema? (Kunde jag op-amp och komparator bättre skulle jag använda dessa.)

[4kTRB]

Om du ska skilja på rent brus eller signal kanske du kan undersöka spektrum.
Om det är fyrkantvåg ut så kommer du nog få övertoner som stämmer med
Fourier för just fyrkantvåg. Så kan du detektera säg 3 övertoner så vet du
att det finns signal. Kan det verka som en väg att gå?

[Swech]

Det är en väg att gå, men den är vääääääääääldingt lång.

Om Jadler är beredd på att slänga det han tagit fram hittils.
Byta plattform till något klart häftigare än AVR som kan köra Fourier transform
i realtid med lämplig AD som han i första fallet inte ville ha, sen
lägga ett par veckor / månader på att få ordning på det så javisst.

Eller så visar vi hur man gör med 2 komparatorer för 5:- och han tog den kortare
vägen.....

Swech

[jadler]

Swech: Det är nog det senare jag önskar att jag kunde göra. Jag har försökt läsa på i de böcker jag har, och i datablad och tillämpningsexempel för op-amp och komparatorer, och jag har för länge sedan kommit så långt att jag inser att det skall gå att lösa på detta sätt, och att det borde vara ganska enkelt när man väl kan det, men tyvärr har jag inte tagit mig den sista biten fram till vilka bitar jag behöver köpa och hur jag kopplar dem bäst.

Jag har också funderat på t.ex. en likriktning av signalen kring 2,5V och sedan en schmitt-trigger. Om jag inte minns fel skall det gå att justera triggernivåerna för den senare, och med rätt inställning kanske man inte ens behöver försöka likrikta signalen. Likriktningen tänkte jag som metod för att få en analog signal där signalstyrkan avspeglas uteslutande i positiv spänningsförändring, utan att behöva fimpa de delar av signalen som visar på god signalstyrka mot logisk nolla.

Det du beskrev lite tidigare verkar som den lösning jag söker. Jag är inte säker än på vilka spänningsnivåer som är relevanta, var gränserna skall vara, så initialt kommer jag att behöva möjlighet att justera referensspänningarna (två spänningsdelare, en för övre och en för undre referens, båda med en potentiometer?). Med signal från två komparatorer skulle jag gärna göra en logisk OR (beroende på snabbhet och eftersläpning i komparatorsvar borde det kanske vara en logisk XOR) på utgångarna. Då får jag en enda signal som jag kan koppla till en ingång på µC, koppla en interrupt till stigande flank, aktivera min signalavläsningsinterrupt när jag får en korrekt signal från komparatorpaketet. Kanske det går att lägga in en kondensator för att förlänga RSSI-signalen för att slippa att den triggar på varje liten förändring -- har jag väl börjat ta emot ett signalpaket över radio fortsätter jag gärna läsa av några µs extra även om RSSI-invån sviktar tillfälligt.

[jadler]

Är det något i den här stilen, med LM293 som exempel på komparator? R4-7 hämtade från databladet, och jag är osäker på om spänningsdelning med enbart potentiometer ger tillräcklig precision, men min tanke är som sagt två justerbara spänningsdelare för att ställa in övre och nedre gräns. Enligt en version av databladet går det bra att helt enkelt koppla ihop komparatorutgångarna för att få effekten av en logisk OR.

rf433-combo-02-sch.png

Om jag förstått det hela rätt, givet att R8 ger övre spänningsreferens till IC2A och R9 undre till IC2B, kommer utgången att vara låg när ingången går utanför referenserna. Det är inga problem att signalen är aktiv låg, eller att invertera den om jag skulle känna behov av det, men jag undrar av ren nyfikenhet om det går att lägga övre ref på pinne 3 (icke inverterande) och undre ref på pinne 6 (inverterande) för att få utgången hög när ingången går utanför referenserna. (Jag försöker få grepp om hur komparatorn fungerar).

Vad har R4-7 för funktion? R4 skulle jag tippa att är ett pull-up-motstånd, men vad gör R5-7?

[Swech]

Det där ser bra ut. Kommer att funka.

R4 är pull up.
R5,R6,R7 är mest för att skydda ingångarna men är egentligen onödiga.
Jag hade tagit bort dem

Du kan också göra så att du seriekopplar dina potentiometrar. På detta sätt
så kan den låga omslagskomparatorn aldrig ha ett högre gränsvärde än den
höga.

D.v.s
+ till R8 topp
mitten på R8 till komparator
längst ned på R8 till topp R9
mitten på R9till komparator
längst ned på R9 till jord

Dessa kommer utan problem att hinna med dina signaler.
Signalerna ut bör inte vara mycket snabbare än tja 50kHz

Swech

[jadler]

Du kan också göra så att du seriekopplar dina potentiometrar.

Självklart! Jag ber om ursäkt för att jag missade något så uppenbart! Det innebär andra utgångsvärden på R8-9 (utgå från max-värde på båda). Får jag tillräcklig noggrannhet om jag använder en pot per spänningsdelare, eller vinner jag något på att parallellkoppla pottarna med fasta motstånd?

Är LM293 ett bra val som generell komparator för allmänt bruk? (I schemat nedan använder jag en annan men pin-kompatibel variant eftersom min Eagle inte har strömförsörjning för den LM*93 jag hittar.) Vad är ett bra val för en allmän op-amp?

rf433-combo-02-sch.png

Med tanke på att sändaren inte kommer att ge mer än högst 10 mW, törs jag koppla ihop antenn-in-/utgångarna från mottagar-/sändarmodul? Jag är lite osäker på hur jag annars bär mig åt för att dela antenn mellan sändare och mottagare på ett säkert sätt. Tanken är att bara en av modulerna skall ha spänning vid given tidpunkt.

Kan inte lova att spänningsmatningen via Q1 & Q2 är korrekt, måste testa detta innan jag vet säkert. Min tanke är som sagt att bara en modul i taget skall ha spänning, och att sändaren får +12V medan mottagaren får +5V.

Uppdatering:

Signalerna ut bör inte vara mycket snabbare än tja 50kHz.

Den kortaste perioden jag har sett än är omkring 0,5 ms, så en noggrannhet på 2 kHz borde räcka väl för mina behov.

[baddare]

Intressant tråd, jag har samma problematik. Via oscilloskop ser jag att den digitala utgången på RX433 (från Kjell&Co) växlar mellan låg och hög hela tiden, medan RSSI är låg. Detta antar jag beror på jadlers kommenter om AGC'n.

Håller just på att göra tester med RSSI kopplad till interruptpinne triggad på flanker. Vid flankbyte avläses interruptpinnen och sätter rssi-flaggan till densamma. När rssi = 1 så läses TTL-pinnen på RX433, annars göres ingenting. Arduino-kodstycke här nedan, ifall någon är intresserad.

Har just beställt komparator från elfa, så jag ska prova den vägen också. Klart intressant att kunna köra helt interruptstyrt.

Kod: Markera allt

int intrpin = 2;
int datapin = 3;
volatile int rssi = LOW;
unsigned long t1=0, t0=0, t=0;

void setup() {
  pinMode(intrpin, INPUT);
  // digitalWrite(2, HIGH); // enable internal pullup (Does not work for this purpose, use external pulldown instead)
  attachInterrupt(0, rssichanged, CHANGE); // interrupt 0 at pin 2
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  if (rssi) {
   data = digitalRead(datapin);
   if (prevdata != data) {
     prevdata = data;
     // input has changed. Measure duration
     t0 = millis(); t = t0 - t1; t1 = t0;
     // todo: apply interval decoding on t to decode bit values
     Serial.println(t);
   }
  }
}

void rssichanged() {
  rssi = digitalRead(intrpin);
}

[wiggo]

Jag köpte den här mottagaren från kjell/co och fick samma brus som er på den digitala utgången. Den digitala utgångan triggas när den analoga utsignalen överstiger 2.5V (komparator på mottagarmodulen) och på min ligger den analoga utsignalen hela tiden och pendlar runt 2.5V vilket skapar allt mitt brus.

Jag löste det genom att sätta ett 270k motstånd mellan den analoga utgången och GND för att sänka den analoga spänningen lite i mottagarmodulen, jag får nu en digital signal utan störningar och nu kan jag koppla den digitala utgången direkt till PICens interruptingång utan att behöva en extra komparator.

För övrigt så tycker jag att mottagarenheten är lite för okänslig (även utan 270k motståndet) när jag mäter den analoga signalen med osc, räcker om man håller NEXA sändaren 4 meter ifrån i en konstig vinkel med ens kropp imellan sig för att signalen skall bli extremt svag i mottagarmodulen. Kör med 34cm antenn men tycker inte det hjälper nämnvärt, någon som har förslag?

[baddare]

Den kanske är lite feltrimmad i frekvensen? Det sitter ju en pot på kretskortet, jag gissar att det går att justera med denna.

[void]

Jag gjorde "reverse engineering" på en fjärrstyrd strömbrytare från CO för ett antal år sedan. Den hade en självjusterande krets med två opamp mellan mottagaren och dekodern. U1b fungerar som en självjusterande komparator. Se bild.

/Arne

[LaRdA]

Nu är jag inte säker på om ni använder er av dom "dåliga" modulerna från Kjell för utmaningens skull eller om det är för att ni behöver en fungerande radioöverföring?
Om det är det förstnämda så önskar jag lyckatill och kommer följa tråden med spänning, men om målet bara är att få en fungerande radioöverföring så kanske det kan vara värt att prova modulerna som Swec har.
Då får man även dubbelriktad komunikation på köpet.
http://swechtrading.se/zencart/index.ph ... cts_id=614
http://swechtrading.se/zencart/index.ph ... cts_id=254