RF-teknik: Minimalistisk radiolänk för korta avstånd

[Nerre]

Jag VILL verkligen försöka åstadkomma en helt egen radiokonstruktion som är extremt minimalistisk, helt utan magiska chips. Jag är tyvärr ingen mästare på radioteknik men jag känner till en hel del om de grundläggande teorierna och om hur de olika mottagartyperna fungerar.

Då behöver du börja med att läsa några fler böcker om sändarteknik, övertoner och RF-design. Att bygga en "simpel mottagare" än enkelt, det värsta som händer med en dålig konstruktion är att man inte får in nån signal.

Att bygga en "simpel sändare" är betydligt svårare, eftersom om det är en dålig konstruktion så kan den till synes fungera bra för den tänkta applikationen men samtidigt sprida en massa störningar som ger oönskade effekter.

[labmaster]

Efter att ha byggt oscillatorn gäller det att få den att uppfylla EMC kraven, CE märka och få den typgodkänd för användning i Sverige eftersom TS avser att starta försäljning av sin apparat.

Att bygga och experimentera med sändare och mottagare är en fantastiskt rolig och spännande hobby som kan ge utövaren mycket nöje och tillfredsställelse. Utan giltigt amatörradiocertifikat finns dock mycket stora begränsningar ifall man tänker sig att även använda det man bygger i etern.

Den som har goda grundläggande kunskaper i ellära och matematik ter sig kunskapsprovet inget problem efter att man kompletterat med kunskaper i reglementen och operatörsteknik. Naturligtvis måste man även komplettera med kunskaper om hur sändare och mottagare är uppbyggda tillsammans med en viss nivå antennteknik om dessa inte finns tidigare.

Med ett amatörradiocertifikat i handen är det fritt att inom gängse reglementsenliga och traditionella spelregler nyttja amatörradiobanden för radiotekniska experiment.

En del radioamatörer har genom tiderna utvecklat kommersiella produkter som i sin linda när det har varit på experimentstadiet nyttjat amatörradiofrekvenser. När dessa produkter kommersialiseras får de en ny frekvens antingen genom nyttjande av tillståndsfria frekvenser eller frekvenser med tillståndskrav.

Nåväl, det är lätt att i inledningsskedet glömma den långa och lite komplicerade process från idé till en färdig produkt som kan säljas på den öppna marknaden med alla krav som ställs på en sådan produkt. Har man dessutom inte de rätta kunskaperna för att utveckla en egen radio är trösklarna ännu större.

Med detta sagt vill jag önska TS all lycka på vägen fram till att vi ser produkten på marknaden.

[YD1150]

Kristalloscillatorn ger friskt med övertoner i 27 MHz steg , 54, 81, 108 MHz osv ,
16:de övertonen hörs bra på 70 cm (432 MHz) så den går bra att trimma mottagare med.
459.018 MHz (27 MHz x 17) hörs bra också (kristallen ligger inte exakt på 27,000000 MHz)

Oscillatorn ger en fingervisning om hur många olika signaler som kommer ut på samma gång,
blir ett helt gäng med övertoner = oönskade signaler!

Sändarbygge blir allas problem om det görs på fel sätt, en dålig mottagare
drabbar bara en själv.

[JohnA]

Tack YD1150 för ett intressant inlägg! I övrigt tycker jag det är ganska negativa vibbar i forumet. Visst är det bra med kritiskt granskning av en idé men när man påpekar svårigheter är det ju knappast fel att samtidigt komma med något konstruktivt. Jag är ny på forumet och får känslan av att det helt enkelt är fel forum för mig.

Min huvudsakliga tanke med denna tråd var inte att få någon annan att lösa problemet åt mig medan jag sitter med armarna i kors. Trodde det var uppenbart. Syftet var att som ny här kolla om det finns några radiokunniga som gillar utmaningar och som tycker det är kul att vara bollplank och kanske hjälpa mig utesluta några sämre vägar till målet.

Jag vill i första hand slarva ihop en funktionsprototyp till radiolänken så att jag kan testa resten av projektet. Radion är alltså bara en liten (men viktig) del av ett större koncept.

Här är några utgångspunkter:

En AVR ATmega microcontroller ska med hjälp av en extremt enkel och billig radiomottagare
kunna avgöra om en andra ATmega finns i dess närhet. Båda enheterna är tänkta att drivas med en liten CR2032 lithium knappcell. Matningspänningen är således tre volt i båda ändor.
Några gånger i minuten ska sändaren avge korta pulser för att bekräfta sin närvaro. Mottagaren justerar in sig och "låser" på sändarens intervall och behöver således bara slå på sin mottagare en mycket kort stund innan sändaren förväntas sända. Om mottagen signal uteblir ett antal gånger i följd ska spännande saker hända och det är egentligen detta som är själva projektets bas, radioöverföringen är endast ett medel för att nå det resultatet.

Först om jag får det att fungera i prototypstadiet är det någon mening att fundera på hur jag ska kunna följa reglerna till en eventuellt säljbar produkt. Om det visar sig att just den radiolösning jag fått ihop inte duger är det en förhållandevis liten bit att krångla jämfört med det där andra som ATmega-processorerna ska syssla med.

Jag ber nu er som inte har något konstruktivt att tillföra projektet att skriva någon annanstans och jag förväntar mig INTE att någon ska ge mig en färdig lösning. Allt jag vill ha är positivt tänkande bollplank.

[labmaster]

JohnA, du inledde med att redogöra för att du planerar att lansera din produkt på marknaden och då ställs speciella krav. Det är inte särskilt negativt att föra fram ett budskap om att det är komplicerat att komma från idéstadiet till färdig produkt som kan säljas. Det är inte heller speciellt negativt att berätta om fallgropar när det gäller störningar som kan uppstå i etern om man gör fel.

Nåväl, jag har tidigare erfarenhet av att utveckla en prototyp som har precis den funktion du efterfrågar. Det vill säga att en sändare sänder med förutbestämt intervall där en mottagare lyssnar ifall sändaren är i närheten och samtidigt vid liv. I början fanns många olika lösningar på idéstadiet och även då var det krav på en så liten radioenhet som möjligt med allt från egenkonstruerad lösning till nyttjande av färdigt chip. Den helt klart bästa lösningen är att använda ett färdigt radiochip. Storleksmässigt är det nog inget problem ty knapcellbatteriet med hållare är betydligt större än radiochipen som finns på marknaden idag. En fördel med en sådan lösning är samtidigt att det kommer bli betydligt lättare att få radion typgodkänd när du väl kommer så långt att det börjar närma sig färdig produkt att släppa på marknaden.

Atmel har ett bra radiochip som jag tycker du skall titta närmare på. Besök deras hemsida så finner du info och applikationsexempel.

Hur som helst, det står dig naturligtvis dig fritt att lyssna till kloka ord från andra som har längre erfarenhet än dig själv. Vilken väg du än väljer så önskar jag dig lycka till med ditt projekt.

[v-g]

Eller så gör man en fuling, man köper en färdig modul, tex någon av de inlänkade sen reverse enginerar man den bara på så sätt har man ju en så gott som godkänd produkt

[SeniorLemuren]

Jag är medveten om att du inte söker en färdig produkt. Eftersom sändaren skall ingå i en produkt som ska ut på marknaden kan jag inte låta bli att föreslå att du använder något som man vet fungerar utan problem.

Att utveckla en egen produkt av detta slag i kommersiellt syfte kan knappast vara försvarbart rent ekonomiskt såvida det inte är frågan om MYCKET stora volymer.

Denna Bluetooth köpte jag ett par av när de nyligen hade kommit ut på marknaden för ett antal år sedan. Förmodligen i ungefär samma syfte som du avser att ådstakomma. Projektet lades ner i brist på tid och kapital.

Den är liten och kompetent. När det handlar om pris så vet jag inte vad du anser är billigt men att konstruera och bygga något liknande för marknaden kostar med säkerhet mer än att köpa dessa, som går att köpa styckvis idag för mindre än $10. Köper du 10 000 så blir det inte många dollar per styck.

[JohnA]

Jodå, det låter nyktert och vettigt i diskussionen. Jag använder ett flertal olika forum med vitt skilda intresseområden och har konstaterat att det är ganska stora skillnader på hur man blir bemött. Något som tyvärr är ganska vanligt är att mindre kreativa människor kan vara snabba med att såga andras idéer, kanske bara för att få en chans att säga något... Jag är som sagt ny här och kanske reagerade jag mest utifrån tidigare erfarenheter. Men nog om det nu, låt oss främja kreativiteten!

Det är verkligen frestande att ta till en färdig radiomodul, främst då det sparar en massa tid. Om min manick råkar nå ett kommersiellt gångbart stadium förstår jag att en redan godkänd radiomodul är en betydligt lättare väg. Åtminstone om det är så att man i princip inte kan sälja en enda elektronisk hembyggd manick utan att den EMC-testas.

En mycket viktig fråga är således: Kan jag över huvud taget bygga en kommersiell produkt utan att den måste testas och godkännas? Digital elektronik strålar. Punkt! En AVR-processor matad från 3V och som snurrar i ett par MHz ger tveklöst ifrån sig störningar, även om de är mycket svaga. En större och mer avancerad design kan ge rejäla bekymmer och har sett vilket elände moderna små färgdisplayer kan ge.

Men finns några krav på att en elektronisk manick ska lämnas in på testning eller räcker det att man som tillverkare/säljare under eget ansvar garanterar att man håller sig under de tillåtna gränsvärdena? Det blir kanske ännu knivigare när man har AVSIKTEN att stråla ut radiofrekventa signaler.

Det skulle vara intressant att veta om t.ex. Ellos, som sålde de små walkietalkie:sarna jag tidigare nämnt, har behövt lämna in något provningsintyg eller om tillverkaren behövt göra det.

[PeterH]

Dom produkter som Ellos säljer är med all säkerhet CE-märkta. Därmed inte sagt att tillverkaren har mätt upp produkten, men dom har tagit på sig ansvaret att produkten är okej. Visar det sig att den inte är det kommer det kosta dom dyrt...

Du kan alltid lova att din produkt håller vad den lovar, men om så inte är fallet kommer det komma surt efter.

[JohnA]

Innan jag fortsätter stånga skallen blodig ska jag försöka ge modulerna en schysst chans!

SeniorLemuren visade bild på en blåtandmodul i storlek med en enkrona och även det var en trevlig manick är den för stor...

Jag nämnde ett CR2032 som kraftkälla och ett sådant med hållare är förstås inte helt osynligt, men i mitt fall är storleken så pass kritisk att jag inte har plats för mycket mer. Jag använder ytmonterade ATmega88 som mäter ca 8x8mm men inser att jag egentligen skulle behöva gå ner på en ännu mindre variant med ben helt utan utstick och sådana blir inte kul att handlöda ens under lupp... Troligen behöver jag också finna mig i tätare batteribyten och använda en mindre Li-cell än 2032. Kanske blir detta med storleken min värsta utmaning?

Radiomodulen hos micro4you är den hittills mest intressanta jag sett, främst genom sitt pris och lilla format. Fem dollar är nog rätt svårslaget. Men med mina krav är tyvärr även denna i största laget. Sedan måste jag kanske inse att det kanske inte blir en lätt match att försöka bygga något helt eget som är mindre...

Någonstans i detta projekt finns också en avvägning mellan att snabbt få till en funktion med minsta möjliga krångel så att jag kan ägna mig åt det som är unikt för produkten, och glädjekicken över att lyckas med något eget.

Jag ska ta mig en närmare titt på micro4you-modulen nu innan jag skriver något mer!

[thepirateboy]

Som tidigare nämnts så kolla också på Atmels RF-chip, de kräver mycket få externa komponenter.

T ex. AT86RF230 kräver 4 kondingar, kristall med två kondingar samt balun. Antenn gör du av en bit kabel
eller direkt på PCB. För att spara ytterligare plats så använd ATmega88 i QFN-kapsel.

http://www.atmel.com/dyn/resources/prod ... oc5131.pdf

[AndLi]

Glöm allt vad bluetooth heter om du är rädd om din batteritid, de flesta andra högnivåprotokoll är också elaka mot batteriförbrukningen. Men med ett enkelt lågnivåprtokoll är det dina krav på hur ofta de ska uppdatera som kommer styra hur många månader/år batterierna kommer räcka

Precis som TPB säger så skulle jag satsa på ett kombinerat radio/µC chip, har svårt att se att det skulle bli mindre med en atmega och något externt. Nästan alla leverantörer av µC har några radio + µC lösningar.

[JohnA]

Atmels AT86RF230 är klart intressant, även om det blir lite jobbigt rent prestigemässigt.
Att hålla sig till Atmel både för microcontroller och RF-chip borde bädda för att det finns mycket färdigt som t.ex. applikationsexempel med C-kod.

Även om jag kommer fram till att jag har plats för en färdig radiomodul eller att jag lödningsmässigt kan hantera ett RF-chip känns det som förhållandevis mycket att läsa in sig på innan jag har koll på programmeringsfronten. Sedan oroar jag mig också för att ett chip eller en modul arbetar med frekvenser där det är förhållandevis stor risk att mina enheters kommunikation krockar med andra okända enheter. För att klara sådana krockar krävs protokoll och fiffiga strategier och då blir det nog lätt som AndLi skriver, att strömförbrukningen skjuter iväg.

Genom att välja ett av de fria frekvensbanden av det mer udda slaget kanske risken för krockar med främmande radioprylar blir förhållandevis liten och därför lättare att hantera? Mina manicker kommer både att användas i hemmamiljö och lite varstans på allmänna platser så sannolikheten att stöta på annan radiotrafik är nog ganska hög om jag väljer ett populärt band.

Om jag väljer ett RF-chip som t.ex. AT86RF230 är frågan ändå om jag vågar sälja mina manicker utan att kosta på dem någon testning? Blir det mer än enstaka exemplar till införstådda entusiaster av min produkt kanske det enda vettiga i slutänden är att sikta på de där förbaskade modulerna just av juridiska skäl.

För personligt bruk vågar jag strunta i reglerna, men jag vill förstås se till att mina radiosignaler hamnar på en förhållandevis "ofarlig" frekvens och även om den utstrålade energin ska vara i milliwattklassen är det kanske bra att skaffa sig lite koll på övertonsspektrat.

[JohnA]

Jäklars! Atmel har en en-chipslösning med både ATmega och RF-modul i samma chip på endast 9x9 millimeter!
http://www.atmel.com/dyn/products/produ ... rt_id=4692

Mer kompakt än så kan jag nog inte få det. Klart värt att gräva djupare i!

[PeterH]

Nu har jag inte sett exakt vilka data du söker men jag tolkar det som att du vill skicka lite data utan stora krav på hastighet? Du verkar ha låst dig vid Atmel, varför? Det finns ju många andra tillverkare, exempelvis denna rfPIC12F675 från Microchip som mäter strax under 8x8mm.