VHF 무선 데이터 수신기

AVR Project 조회 수 15812 추천 수 57 2003.12.23 11:07:27


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VHF 무선 데이터 수신기

■ 회로:
이 수신기는 증폭도과 함께 크리스털 세트보다 작습니다.
작동전압 범위는 3V 에서 5V입니다. 나의 책상위에서는 2.5V이하로 작동합니다.
어째서 RF인가? 간단하고 까다로운 부품이 적은 이것은 거짓말같이 귀엽다.  

TR은 교류접지된 에미터와 콜렉터(여기에는 밀러의 캐패시터는 찾아볼 수 없다)로
검파기와 증폭기로 사용된다. 모든 증폭도는 베이스밴드(기본 주파수영역)에서 나타난다,  
그리고 매우 저렴하고 좋은 2개의 연산증폭기는 최고의 증폭도를 발생한다.
만일 LC 공진 주파수가 송신되는 주파수를 잡으면, 그것은 작동할 것이다.



디코더로는 다른 마이크로 콘트롤러를 사용할 수 있다.
아트멜사의 AT90S2323, AT90S2313, AT90S1200과 ATtiny12로 코드가 작성되었다.
오직 1개의 서브루틴을 부르며 인터럽트는 없다.
빵판에서 수신기는 약 55MHz로 동조되었다.

■ 작동설명:
안테나와 출력의 LED 표시기를 통해 직접 나가는 시작:
이 수신기는 단일 파장의 송신기로 부터 작동되도록 계획되었다.  
그래서 용량 결합된 송신회로의 안테나는 실지로 큰 안테나가 아니다.
이경우에, 거기에는 계산적으로 동조된 길이의 안테나가 없다.
-긴 이것은 (이유로는) 당신이 좀더 거리를 획득 하려는 안테나를 위해-
나는 약10cm 길이의 전선으로 차고안에서 약 5m를 획득할 수 있었다.

다른 안테나 체제의 반은 접지된 수신기로 나가는 송신기의 커플링이  필요하다.
이 경우에 수신기는, 사람에게 붙어있는 손의 회로로 부터 용량으로 될수도 있다.
그리고 사람의 용량은 접지된다. (가끔 1000 pF정도로 결합된다)
모든 VHF 보다 높은 주파수들은 합선되어 소멸된다.
만일 이것이 많은 케이블이나 하나의 전원선으로 연결된 장치로 고정된다면, 역시 매우 좋다.
마지막으로 감도의 경우는 공기중에서 떠있는 수신기가 될수 있다.
혹은 작은 차량에 고정된 경우는 그들은 사전에 작게 결합된 안테나 복사기의 작은 결합으로만
접지될 수 있다

용량성 안테나는 코일로 만든 공진회로에서 송신된 전기장으로 결합된다.
15 pf 캐패시터, 그리고 TR 베이스의 션트 캐패시터와 안테나 자신.
같은 주파수의 신호로 입력필터는 공진 회로에서 결합되어 공진될 때,
높은 전압과 같이 (10uV) 공진회로를 넘어서 전개된다..

나타난 전압은 공진회로를 건너서 트랜지스터와 출력에 붙어있는 RC필터로 복조(검파)된다.
트랜지스터는 자기 바이어스된 진폭변조 검파기이다.
콜렉터 전압은 트랜지스터 베이스에서 유지되는 전압이 충분히 높으므로 유지된다.
찾아보면, 콜렉터 전압은 약 1V이다. 이것의 완성으로, 바이어스는 다이오드에서 공급되고,
만일 다이오드가 큰저항으로 대치되면 매우 잘 작동할 것이다.
오직 다이오드를 쓰는 이익은 전원이 켜졌을 때 매우 빠르게 정착(settle)하는 회로이다.

트랜지스터의 콜렉터는 저항부하 방식의 비직선 증폭기와 접지된 470pF 캐패시터로 들어가는 결과적으로
저역통과 필터에 대하여, 부하저항은 평균 39K의 콜렉터 전류로, 고주파 신호를 준다.
콜렉터는 고주파신호가 아닌때 보다 더 많은 전류가 흐른다.
그곳은, 고주파 펄스가 송신되면 트랜지스터의 콜렉터 전압은 하강하는 펄스를 갖는다.
그러나, 콜렉터 필터의 고정시간은 9600 bps 송신채널을 지원하는 충분한 속도인 18ms이다,

트랜지스터 검파기는 증폭도 약 100배인 증폭기로 종속된다.
이 증폭도는 흥미롭게도 높은 주파수로 부터 약1.6Hz 까지 평탄하다.
그 증폭도는 DC에서는 1 가까이 내려간다. 이 연산증폭기의 연결은
단일 전원에서 간단한 바이어스를 허용하는 동안 높은 교류 증폭도를 허용한다.

두번째 연산증폭기, 첫번째 연산 증폭기와 같은 패키지에 들어있는 비교기의 작동은,
100uF 캐패시터의 평균직류 레벨로 첫번째 연산증폭기의 출력펄스를 비교한다.
건전지 수명보존을 위해 수신기를 끄는 경우에 이 캐패시터는 상승시간을 빠르게 만들수 있다.
AVR 마이크로 콘트롤러에서 입력포트의 구동을 위해 디지털 입력에 알맞는 신호로,
비교기는 증폭기에서 수mV 에서 10 mV까지 들어오는 신호를 자른다.
비교기의 아날로그 기능은 특성보다 더 좋다. 그리고 비교기는 고장수리가 쉽도록
디지털 신호를 오실로스코프로 직접 감시할수 있는 기능으로 외부에 작게 만들어져 있다.

■ 복조기.
복조기(고주파 검파기가 아님)는 펌웨어의 모두이다. 작동은 매우 간단하다.
데이터 구조 설명을 보라 아니면 글에서. 데이터는 펄스 주파수를 변조(encode)한다.
그래서 복조기의 입력신호로 1혹은 0으로 수신되면 상승에서 모서리까지 시간을 측정한다.
충분한 펄스는 데이터 구조 안에서 성공적으로 수신되어 고정될 때.
프로세스에서 사용된 판정으로 2 바이트가 수신된다.

■ 예제 코드에서 (복조기 코드의 기계어 소스)-외부 선택을 기억하라
http://users.cableaz.com/~cappels/dproj/LCRFLINK/TRFrcvrF/trfra.htm

만일 디바이스의 주소가 1과 데이터 바이트는 0이면, 레코드는 다음과 같이 해석된다.
만일 레코드의 데이터 바이트가 $A5의 값을 가지면, 포트B의 비트1 신호는 Low로 된다.
만일 데이터 바이트가 다른 값이라면, PORTB의 비트1의 신호는 high이다.
상승에지가 검출될 때, 마이크로 콘트롤러는 다음 상승 모서리까지의 시간에 의한 신호기반의 기능이다.

만일 이것이 짧으면, 메세지 받기가 시작되어 버린다.
코드의 작동을 위한 시작은, 만일 사이클이 너무 길면 빠른 사이클(1)로 된다.
그러나 너무 짧거나 너무 오래 긴 싸이클이 되면 늦은 싸이클(0)로 되어 받기가 시작된다.
이 기능은 PORTB를 감시할 수 있다.

비트 0, 언제나 수신기는 PORTB로 입력되는 상승 모서리를 본다.
비트 2. 이것은 PORTB를 갖는다, 이 신호처리의 지속을 위한 비트 0(로우).
포트 B의 감시, 오실로스코프에서 비트 0, 마이크로 콘트롤러는 잡음응답에 많은 시간을 소비할수 있다.
그러나 이것은 통상적으로 몇 ms이내로 잡음인지 그리고 처리의 끝인지를 결정한다.

헤더와 바이트 수신 루틴은 레지스터와 스택의 사용으로 연속적인(straight)줄의 코드에서 최적화된다.
이것은 반복사용 혹은 "Get Byte" 서브루틴의 추가로, 어떻든 몇개의 바이트로 복원하여 식별되야 한다.
콘틀롤러의 한정된 요구로 안정하게 쉽게 만들어 바꿀수 있다.
이것은 대부분 외부 인터럽트 과도검출과 시간을 측정하는 타이머 인터럽트를 써서
사이클시간 측정의 원리로 전환된 좋은 장소에서 기술된다.
그리고 멀티다스킹 기능을 가진 콘트롤러에서 좋은 선택을 하려면 깊이 생각해야 한다.

■ 조정
빵판은 5mm직경으로 약8회의 코일을 써서 약 55MHz로 작동한다.
횟수는 오실로스코프로 연산증폭기의 1번 핀을 보며 쉽게 감시하여 벌리거나 오무려서
최적의 동조를 구한다. 이것이 없으면, 코일을 늘어트려 최적의 범위를 구한다.
조금 더 지루한 처리로, 비전도체 공구를 써서 감긴코일의 주변을 움직여 알맞게 한다.
플라스틱 이쑤시게는 좋은 것이 된다. 나는 작은 금속칼날이 달린 플라스틱 조정공구를 사용했다,
그리고 이것은 내가 원하는 쪽으로 충분히 잘 작동하는 것으로 보였다.
이것은 오직 회로의 조정이다. 아래의 이 조정을 무시하는 방법을 보라.

■ 가변
이것은 주파수의 광범위한 작동이 되게 한다,
이것은 단지 입력회로에서 공진 주파수의 변경에만 필요하다. 구조적인 결과인 상한의 경험이 없다.
그러나 무선주파수 상승으로 몇백 MHz에서 주파수 상한은 사용된 부품으로 크게 의존됨을 깨달았다.
배치는 좀더 중요하게 될 것이다. 캐패시터와 인턱터는 수신주파수를 바꾸려면 모두 바뀔수 있다.
기본용량이 작은 트랜지스터를 사용하여 필요에 맞게 한다.
혹은 직류궤환으로 높은 콜렉터 전압을 구하는 개조,  그들은 베이스-콜렉터 용량을 감소한다

수신감도는 낮은 임피던스로 구동하는 방법으로 코일의 약 1.3 지점의 탭에
트랜지스터의 베이스를 접속하여 향상 시킬수 있다.
역시, 회로의 Q를 향상하려면, 검파 트랜지스터는 다링톤으로 만들수 잇다.
이 때에, 나는 다아링톤 트랜지스터의 첫번째 트랜지스터 콜렉터를 전원(V+)으로 묶었다.
LC 회로의 낮은 끝은 22uF의 캐패시터를 써서 접지로 디커프링된다.
(디커프링이란 전원을 통한 신호의 결합방지를 위해, 전원으로 들어가는 신호를 죽이는 방법이다.)

네트효과는 여기서 선택도와 감도에서 약간의 손실을 이유로 서툴게도 공평하게 할 것이다.
만일, 약간의 이유로 당신이 원하는 좋은 주파수 선택도 혹은 많은 감도는,
22uf 캐패시터에 병렬로 작은 세라믹 캐패시터(1000pf 정도)를 추가하여 미리 도움을 줄수 있다.
오직 전해 캐패시터 만으로 성능을 구할수 있기 때문에 나는 오직 전해 캐패시터만 시용하는 방법을 썼다.

만일 전원에 민감한 응용을 가지고 있다면, 전원을 돌릴(cycle)수 있다.
이 경우에, 회로 세팅 시간은 내려가고 22uf와 100uf의 캐패시터의 저감으로 향상될 수 있다.
100uf 바이패스 캐패시터는 높은 임피던스의 오래된 건전지로도 작동을 시킨다.
이 캐패시터가 없으면, 종합적인 수신 감도가 떨어지고 연산증폭기가 발진하는 것을 볼수 있었다
다른 전력절감 방법은 저소비 전력의 연산증폭기를 사용한다.

LM358은 500uA를 흘리며. NS의 LHC6022와 비교하면, 100uA가 작다.
검파기의 대역폭은 저속도 전송을 위해 필요보다 매우 크다,
전원은 39k 저항을 키우므로써 절감할 수 있다
여기에서 638Hz 신호를 통과 시키려면 만일 콜렉터 저항을 크게 하면
39k 저항을 470k보다 크게하여 - 타이밍 여유를 점검하여 알맞게 한다

오직 입력에서 동조 회로만 조정된다. 저항으로 대치될 수 있다.
간단히 15pf 캐패시터와 코일을 없애고 여기서는 큰(47k 에서 200k까지의 저항) 저항을 넣는다.
약점으로 검파기는 방송국을 포함하여 대역폭의 모든 신호로 부터 응답할 것이다.
수신기에서 조정을 생략하려는것 뿐이며, 그러나 네트의 응답은 감도가 저하한다.

■ ATtiny12 주의
만일 ATtiny12를 사용한다면, 리셋입력 핀이 디스에이블(금지)이 되지 않게 주의하라.
SPI 인터페이스가 금지되거나 엉뚱한 클럭 모드의 선택으로 isp로 칩은 프로그램되지 않는다.  
만일 약간의 보안기능을 사용하려면, AT90S1200 or AT90S2313과 같다,
만일 ATtiny12를 안전하게 쓰려면 고전압 직렬굽기 프로토콜로
휴즈를 복원할 수 있는 무언가가 필요할 것이다, ATtiny12 휴즈 복원기를 찾을 수 있다.
http://users.cableaz.com/~cappels/dproj/t12fp/t12f.htm

만일 STK-500에서 ATtiny12를 작동하기 원하면 이곳에 단계별 안내가 있다.
나는 이사이트의 사용자로서 썼다. 그는 충분히 디버그된 절차로 피드백되어 제공된
몇개의 해결책을 가지고 있다. 이곳을 클릭하라.
http://users.cableaz.com/~cappels/dproj/LCRFLINK/4stk500.htm

■ 이 글은 www.ipstack.co.kr 에서 번역되었습니다. 임의의 복제 및 배포를 금합니다.
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번역자 : http://www.ipstack.co.kr/
 


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