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Thema: Projekt: digitale Funkverbindung scratch entwickeln

  1. #11
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Zitat Zitat von i_make_it Beitrag anzeigen
    Ja ist bei LTSpice ein bekanntes Problem....
    nein, ein Problem ist das wohl kaum. Das ist einfach Grundlagen Wissen im Umgang mit ltspice. Das steht ohnehin bereits mehrfach im Internet und kann bei Bedarf über jede Suchmaschine abgerufen werden.


    Aber zurück zum Thema: Ein Empfänger wird benötigt. Da gibt es eine grosse Variationsbreite. Also muss der Einsatzzweck spezifiziert werden: Digitalübertragung, zunächst ohne Geschwindigkeitsansprüche und über kurze Distanzen. Was machen die Profis? Ganz einfach, sie sehen nach, was die Profis machen.

    Also habe ich eine Funksteckdosensteuerung mit Funksteckdose auseinander genommen, ein paar Datenblätter gelesen, ein wenig im Internet gesucht und man lese und staune: Es werden Pendelempfänger genommen. Wenig Kosten und relativ gute Leistung. Burkhard Kainka hat dann noch vorgeführt, wie ein Pendler mit Quarz funktioniert. Auch hier hat der Quarz erhebliche Vorteile. Die Empfangsfrequenz steht fix da, auch bei sehr losem Experimentalaufbau. Die Störstrahlungen im Versuchsbetrieb sind genau dort, wo man ohnehin sendet und niemanden stört.

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Name:	Empfaenger-01-Forum.PNG
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    Störstrahlungen werden später zusätzlich noch unterdrückt.

    Der Pendler wird aufs Brett gesteckt und sollte eigentlich nicht so schwer in Gang zu setzen sein.

  2. #12
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Der Pendler schwingt schön an. Das ist durch Unterabtastung auf dem Skop gut zu sehen.

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Name:	1 Quarzpendler-ohne-Signal.png
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    Mit Empfangssignal geht das schneller.

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Name:	2 Quarzpendler-mit-Signal.png
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    Zur Zeit liegen die Steckbrettaufbauten noch ohne Antenne im Abstand von 1/2 m auf der Werkbank.
    Das Zeitpunkt des Anschwingens sollte erfasst und ausgewertet werden.

  3. #13
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Oben im Schaltbild ist schon der Hüllkurven Demodulator eingezeichnet: Eine Diode mit Tiefpass. So ergibt sich die folgende Kurve ohne Signal.

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Name:	3 DCout-ohne-HF.PNG
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    Und so schaut es mit Signal aus.

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Name:	4 DCout-mit-HF.PNG
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    Das mit dem MC zu verarbeiten, kann nicht schwierig sein.

  4. #14
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Der MC erkennt das Oszillator Signal vom Pendler und schaltet dann jeweils für eine Ausklingphase diesen Oszillator ab.


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Name:	RX-02-Pendlersignal-MC-02.PNG
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    Die unterschiedlichen Anschwingzeiten mit und ohne Sender Signal sind gut zu sehen. Hier zeigt sich auch, welche Aufgaben ein Pendler an die DSP stellt.

  5. #15
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Um mit dem Rauschen zurecht zu kommen, könnte man gleitende Mittelwerte verarbeiten. Da bekommt man aber schnell einen grossen Speicherplatz Bedarf für die Ringpuffer. Auf einem grösseren MC wäre das interessant, aber für den tiny13 nehme ich jetzt einpolige IIR Filter.

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Name:	Empfang.PNG
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    Der Empfang mit den vorhandenen Randbedingungen geht mal perfekt.
    ca 14 Mhz, 2 Baud.
    8m Distanz mit 1 Ziegelmauer dazwischen, Antennen nicht angepasst, nicht abgestimmt mit je 10 cm Länge.
    RX hat ein improvisiertes Quarz Eingangsfilter gegen die Störungen durch PC, Skop, Beleuchtung.
    Einstufig, kein Vorverstärker.
    TX einstufig, keine Taststufe, keine PA.
    HF mässig ist da noch viel Potential drin.

    Der Stand ist jetzt einiger Massen zufrieden stellend. Die dsp wirft aber noch viele Fragen auf, denen ich nachgehen will, um gezielter und besser voraus berechnet experimentieren zu können. Mal sehen, was da an Info zusammen kommt.

  6. #16
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Zu Testzwecken wird im differentiellen Manchester Code jetzt übertragen:
    Präambel 00000
    Start 11
    Payload 00 oder 11

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Name:	Kurz-Lang-über-Funk-V2.PNG
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    Die gelbe Linie zeigt gut, was beim RX MC Rohausgang herauskommt. Und die blaue Linie ist schon eine provisorische Testauswertung.

  7. #17
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    So, der auswerte Algorithmus ist jetzt fertig. Die Präambel kann beliebig lang sein. Der Anfang kann ja in Störungen unter gehen. Start 11 und Payload 00 oder 11 sind erforderlich (ohne etwas anderes dazwischen). Der Algo geht noch in den ATtiny13. Aber der MC ist schon recht voll geworden. Ein digitaler Bandpass erster Ordnung (HP 1.O + TP 1.O) hat viel Empfangssicherheit gebracht, für viel mehr ist da aber nicht Platz drinnen. Auf einem grösseren MC könnte man noch viel raus holen:
    Filterung, Synchronisierung und dann alles kohärent auswerten. Für einfache Haustechnische Fernsteueraufgaben kann der tiny13 schon ausreichen.

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Name:	Schalttelegramme.PNG
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    Nachdem ich die Anforderungen des MC an die Funkübertragung kenne, kann ich jetzt Sender und Empfänger optimieren. Erst dann gibt es kurze Reichweiten Tests. Bei diesen Spielereien kommt bei mir schon das Interesse an anspruchsvolleren Fernsteueraufgaben und an optimierter Digitalübertragung auf. Aber erst will ich diese Stufe bis zu fertigen Gerät durchziehen.

  8. #18
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    Bald sollen Antennen an die Geräte kommen, da ist es notwendig, auf spektrale Reinheit des Sendersignals zu achten. Zuerst hab ich mir die Senderschaltung in der Simulation her genommen und die Signale angesehen.

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Name:	Sender01.jpg
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    Das war gar grausig an zu sehen. Mutig, wie ich bin, habe ich eine fft drüber gelassen und ich wurde nicht enttäuscht: Starke Oberwellen zeigen sich in einem nicht akzeptablen Ausmass. Die 3.Harmonische ist nur 14 dB unter der Grundwelle.

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Name:	FftSimTX01.jpg
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    Und es ist klar, was da los ist: Der Oszillator braucht Verstärkung, damit er anschwingt und dadurch gerät er schnell in die Begrenzung. Die Begrenzung verzerrt. Das Basis Signal sieht nicht besser aus, sondern noch schlechter. Es wird zwar durch den Quarz gefiltert, aber die Basisdiode arbeitet nun mal nicht linear.

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Name:	HF-Sender01.PNG
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    Das Signal des realen Geräts schaut ganz gleich aus: Übel, da brauch ich keinen Spectrum Analyzser.

    OK, die Lage ist eindeutig, die Ursache liegt an der Pierce Schaltung. Diese war nützlich für erste Versuche ohne viel Aufwand, aber sonst sollte man sie doch eher für andere Anwendungen einsetzen. Andere Oszillatoren erzeugen schöneren Sinus: z.B.: Franklin, Emittergekoppelter, Clapp. Der Clapp Oszillator geht beispielsweise auch in die Begrenzung, wie der Pierce, aber er bietet die Möglichkeit, das Signal durch den Quarz gefiltert auszukoppeln. Aber es ist noch etwas zu beachten. Beide Oszillatoren: TX und RX sollten den Quarz im selben Modus betreiben: lastresonant oder serienresonant.

  9. #19
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    Der Clapp Oszillator sollte nach Meinke, Gundlach mit sehr guter Näherung auf der Serien Resonanz Frequenz schwingen und so mit dem Pierce Pendler kompatibel sein, aber das ist zu testen. Der Clapp hat zwei Vorteile. Wie erwähnt, lässt sich das Signal gefiltert auskoppeln und die Rückkopplung lässt sich gut einstellen. Die Balance zwischen Amplitude und spektraler Reinheit ist nicht sehr kritisch aber zu beachten.

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Name:	Sender-02-clapp-pp1.PNG
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    Wenn man dann noch im Antennen Kreis einen Bandpass oder einen Tiefpass hat, dann sollte das allen Ansprüchen an Oberwellen Freiheit genügen.

  10. #20
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    Was mit freiem Auge gut aussieht, findet auch die fft gut.

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Name:	Clapp-Osz-Spektrum.png
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ID:	32703

    Hoffentlich komme ich heute noch zum Löten.

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