Home Форум Клуб RU-QRP Простые вещи Распределённая сенсорная сеть (ну почти)

Авторизация

На сайте

Журнал CQ-QRP

Рассказы RU-QRP

"Мороз - Красный нос" 2014
frost2014 cover

 

Наши друзья

Тульский областной радиоклуб
QRP ARCI
Добро пожаловать, Гость
Логин: Пароль: Запомнить меня
  • Страница:
  • 1
  • 2

ТЕМА: Распределённая сенсорная сеть (ну почти)

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 13:57 #37565

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
Всем привет!

Выделю в отдельную тему эксперименты с простенькими модулями-приёмниками и передатчиками на 433 МГц. Сейчас играюсь с передатчиком FS1000 и приёмником XY-MK-5V. Простейший в общем вариант для цифровой связи, очень дешёвый (80 руб за комплект FS1000 + XY-MK-5V) и очень сердитый.

complect.png


Сам приёмник - сверхрегенератор, я его немного доработал до более QRP-потребления заменой одного резистора. Схема:

XY-MK-5V.png

(изначальные номиналы, в частности, резисторов, у меня другие).

Передатчик FS1000 ещё проще:

fs1000.png


Этот комплект заточен под передачу цифрового сигнала. Хотя в качестве развлечения я пробовал передавать музыку, Dire Straits с плеера через такой радиоканал звучал как пропущенный через дисторшн ).

Работа с комплектом в плане схемотехники очень простая. На вход передатчика можно подавать цифровой сигнал, например от UART (TX микроконтроллера). Приёмник, соответственно, выдаёт ту же цифру на свой выход (пускаем его на RX-пин UART). Питание я использовал 3-4 В, для передачи на десяток метров этого хватает для начала.

Для чего всё это мне нужно? Есть такая в меру безумная тема исследований - интеллектуальная сенсорная сеть. Дешёвые устройства разбрасываются на некоторой местности и собирают данные. При этом они могут друг с другом общаться, каждое такой устройство - автономный агент. Ключевые слова - дешёвые (есть такой термин - "умная пыль") и сеть. Т.е. они ценны именно как распределённая система из взаимозаменяемых агентов.

Дальше буду описывать, что делал и что получалось.
R2DNN Влад 73!
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 14:08 #37566

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
Начал я, наверное, как и все, с экспериментов на тему, а работает ли вообще такой комплектик. На выход приёмника - светодиод через резистор 100 Ом, и включаю-выключаю передатчик. На первый взгляд светодиод странно себя ведёт: в фоне он светится вполнакала, при включении передатчика моргает ярче, а потом снова уходит в полнакала. Причём его поведение зависит от всяких факторов типа расположения приёмника. Оказалось, что приёмник довольно чувствительный, и при отсутствии сигнала принимает белый шум. Т.е. на выходе случайные чередования 0 и 1. Но как только появляется сигнал достаточного уровня, шум пропадает, приёмник пытается ловить цифру.

Дальше я попробовал сделать на микроконтроллере простейший цифровой "зуммер" - частота 1000 Гц выдавалась с секундным меандром, передатчик это передавал. А на выход приёмника поставил микро-динамик от разобранной читалки (через резистор 100 Ом). Такой комплект позволял экспериментировать с дальностью передачи, с присоединением антенн и без оных. Антенну припаивал и на приёмник и передатчик - МГТФ 17 см (четверть волны). Дальность, при которой пикающий сигнал ещё принимался на слух, была около 40 м в условиях леса.

Питание и приёмника и передатчика около 4 В. По опыту передатчик работает и от 3 В, а вот приёмнику следует давать напряжение не меньше 4 В (в идеале - 5 В).
R2DNN Влад 73!
Последнее редактирование: 25 Июн 2017 14:11 от zhigalov.
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 15:49 #37568

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
Дальше был постепенный переход к цифровой передаче. Не буду описывать все эпизоды. Пока получается функционал простейшей погодной станции: раз в 10 секунд агент-передатчик выдаёт температуру и напряжение своей батареи. Приёмник это принимает, выдаёт на индикатор (Nokia 5110) и засыпает на 10 секунд.

Агент-передатчик:

20170625_132331.jpg


Питание 3 В, температура меряется TMP36, делителем напряжения напряжение питания заводится на ещё один аналоговый вход микроконтроллера MSP430G2553. Скорость передачи UART выставлена 1200 бод. На фото ещё можно заметить диод, это осталось от экспериментов с солнечной панелькой, она в таком варианте питания лишняя. Сообщение в 20 байт занимает всего 165 мс, в это время передатчик потребляет в среднем 5 мА (ток при передаче 8 мА, но там у нас и нули и единицы примерно поровну). Несложно посчитать, что в среднем при отправке сигнала раз в 10 секунд - порядка 100 мкА. Сейчас делитель напряжения (10+20 кОм) потребляет столько же. Ещё 50 мкА потребляет TMP36.

В общем, тут солнечная панель избыточна при таком потреблении, достаточно пары АА или ААА, чтобы такой (только передающий) агент проработал около года. Ну или даже одной CR2032 - хватит на месяц, только ещё буферный конденсатор большой ёмкости или ионистор потребуется.

А вот приёмник, тут схема вышла несколько посложнее, и всё про питание:

20170625_132124.jpg


Питание приёмника от 3,7...4.0 В. Это напряжение уже не подходит для микроконтроллера (он живёт до 3,6 В), поэтому финт ушами: батарейка CR2032 питает микроконтроллер, и то, что микроконтроллер от неё кушает, компенсируется от основного аккумулятора через резистор 4,7 кОм. Основной аккумулятор, в свою очередь, подзаряжается солнечной панелькой через обязательный диод.

Приёмник потребляет во включённом режиме 1,8 мА. Казалось бы, схема должна быть ещё более экономичной, чем передатчик. Но, увы, приёмник платит за свою простоту и чувствительность большим временем старта: ему требуется 1...1,5 сек на то, чтобы очухаться, и только тогда он начинает нормально принимать сигнал, его включением управляет МК через BS170. Итого в среднем он потребляет 300 мкА (при 10-секундной паузе между посылками). Ешё около 200 мкА потребляет экранчик. Т.е. потребление всё ещё до 1 мА (микроконтроллер потребляет не более 10 мкА, это можно не учитывать), но уже просто АА-батарейки применять, наверное, не очень будет правильно. Li-Ion-аккумулятор + солнечная панель минимального размера будет более фен-шуйно.

Какова цена вопроса? (Помним, что агенты должны быть дешёвыми). У меня в ходе отладки был опыт утери одного собранного на макетке агента-передатчика (вынес на улицу под окно, поставил в травку под дерево, но не замаскировал - и вечером следующего дня его уже не было). Самая дорогая часть - микроконтроллер - 140 руб на Чип-Дипе. Плюс макетка (80 руб), плюс солнечная панелька, плюс аккумулятор Li-Ion, плюс микромощный стабилизатор LP2951 - такой был комплект более реалистичный для конечного использования (единственно, там не стояло приёмника). Всё вместе набегает, конечно (думаю, рублей 500+ получается), так что сами модули приёмник+передатчик - это семечки, как топор для каши.

Вот передатчик висит над окном:

20170625_132203.jpg


Продолжение следует.
R2DNN Влад 73!
Последнее редактирование: 25 Июн 2017 15:50 от zhigalov.
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 16:04 #37569

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
На будущее развитие освоил другой индикатор-oled SSD1306. Он маленький, дешёвый, и в отличие от индикатора Nokia ему нужно всего два сигнальных провода (помимо питания и земли) - интерфейс I2C. Вот простейший вариант - локальный термометр:

20170625_132507.jpg


Стоит индикатор 150 руб. Потребляет, однако 2 мА. Т.е. как постоянный индикатор он подойдёт скорее для стационарного питания (раз в 3 месяца менять батарейки или городить большую солнечную панельку - не наш путь), ну или делать индикацию по нажатию на кнопку, как в плеерах. Применительно к идее распределённой сенсорной сети можно его использовать как подключаемый модуль для отладки модулей-агентов. Воткнул экранчик в один из агентов (4 штырька), проверил функционал, выткнул.
R2DNN Влад 73!
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 16:46 #37571

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
Вот ещё в развитие проекта купил несколько приёмо-передающих модулей SI4432:

20170625_164048.jpg


Тут уже всё серьёзней, можно настраивать частоту, мощность 100 мВт, дальность обещают до 1 км, скорость до 256 kbps. Но подключение уже несколько сложнее, чем просто дёргать одну ногу входа передатчика и ловить сигнал с одной ноги приёмника. Так что будет с чем повозиться.

Цена вопроса - 132 руб на Али.
R2DNN Влад 73!
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 20:24 #37574

  • R2AJA
  • ( Пользователь )
  • R2AJA аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 979
  • Репутация: 186
Для данной сети потребуются "окна" в большой мир!
Некоторые маячки смогут выводить свои и полученные внешние данные в интернет! :woohoo:
Игорь / RU-QRP #385
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 25 Июн 2017 22:43 #37578

  • zhigalov
  • ( Пользователь )
  • zhigalov аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 1148
  • Репутация: 114
R2AJA пишет:
Для данной сети потребуются "окна" в большой мир!
Некоторые маячки смогут выводить свои и полученные внешние данные в интернет! :woohoo:

От этого никуда не денемся - Internet of Things неотвратим.

Я тут грешным делом сделал самое пока полезное приложение этим штукам. Присобачил к CW-маячку приёмник на 433 МГц. И теперь могу включать его по радио :silly: . Такой функционал будет полезен уже в поле при налаживании антенны. Думаю соорудить Inverted V и манипуляцией с концами антенны настраивать. И тут, конечно, удалённое включение будет полезным, поскольку сам маячок будет в этот момент где-то в высокой точке антенны.

Передатчик с МК передаёт секретный четырёхсимвольный код как команду "на старт". Только что из кухни запустил маячок, который работает в комнате.

Маяк на 7.030 в связке с приёмником на 433 МГц:

20170625_223555.jpg


Приёмник не выключается и потребляет постоянно 1.4 мА. В принципе терпимо, учитывая, что маяк интегрально ест больше в несколько раз.
R2DNN Влад 73!
Последнее редактирование: 26 Июн 2017 00:07 от zhigalov.
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 27 Июн 2017 08:50 #37600

  • R2AJA
  • ( Пользователь )
  • R2AJA аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 979
  • Репутация: 186
Допустим маячки работают асинхронно. Большую часть времени наблюдают эфир. Другую часть времени передают информацию о себе и о других услышанных маячках. Например: "ABCXYZ", где каждая буква может показывать напряжение питания, освещенность, температуру.
Некоторые маячки будут скидывать информацию в сеть (или это будет отдельный компьютер наблюдатель?) "большой брат следит за тобой" :lol:
Картинка для примера:
bcnnet.png
Игорь / RU-QRP #385
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 27 Июн 2017 21:04 #37605

  • rm4hq
  • ( Пользователь )
  • rm4hq аватар
  • Вне сайта
  • Сообщений: 229
  • Репутация: 30
zhigalov пишет:
индикатор-oled SSD1306. Потребляет, однако 2 мА.
Ток потребления этого индикатора зависит от кол-ва горящих пикселей.
При полном текстовом заполнении экрана индикатор потреблят около 30мА, при практически сплошном свечении - примерно 60мА.
Владислав
Администратор запретил публиковать записи.

Распределённая сенсорная сеть (ну почти) 27 Июн 2017 23:36 #37608

  • UB3GBN
  • ( Пользователь )
  • UB3GBN аватар
  • Вне сайта
  • технология. это всё, что нужно понять
  • Сообщений: 72
  • Репутация: 7
zhigalov, не смотрели протокол FSQ? Там некоторые сетевые возможности изначально заложены.
С его, прадеда, точки зрения, говорящий кот – вещь куда менее фантастическая, нежели деревянный полированный ящик, который хрипит, воет, музицирует и говорит
Администратор запретил публиковать записи.
  • Страница:
  • 1
  • 2
Модераторы: UT5LP, RW3XS