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Forum: HF, Funk und Felder 130 kHz (max.) PWM Signal via Telemetrie übertragen


Autor: Michael A. (michael_a)
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Werte Foris,
ich bin in der Schlußphase des Zusammenbaus eines Magnetometers im 
Rahmen des Projektes SAM. Kurz zur Erklärung:
Es gibt eine Sensoreinheit (FGM-3) und eine Auswerteeinheit (mit PIC 
16F877) via RS232 lassen sich die Daten in einen PC speisen und im Netz 
veröffentlichen.

Nun ist es so, dass ein Magnetfeldsensor sehr sensibel auf div. 
vorbeifahrende Autos etc. reagiert. Also möchte ich den Ausgang des 
Sensors über Funk zur Auswerteeinheit übertragen.
Der Sensor (der übrigens in der Erde vergraben wird) liefert je nach 
Magnetfeld ein PWM-Signal bis zu 130 kHz. Versorgt wird der Sensor mit 
einem stabilen 78L05 Derivat, das seinen Strom wiederum aus einer 
Solarzelle (samt Lader und 12V Akku) erhält.

Ich möchte nun also dieses Signal via ASK oder FSK auf 433 oder 868 MHz 
zur Auswerteeinheit übertragen.
Idealerweise stelle ich mir die Sache so vor, dass ich das Sensorsignal 
direkt in den Sender einspeise und am Empfänger abgreife. D.h. die Sache 
ist unidirektional.
Ein ähnliches System hatte ich mal mit einer ELV-Wetterstation laufen, 
bei der die Messwerte der Sensoren via 433 MHz ASK Sender zu einem 
Receiver geschickt und direkt verarbeitet wurden.
Das feine an dem Sender war, dass er die meiste Zeit im IDLE Status war, 
nur wenn die steigende Flanke eines Sensorsignals "bemerkt" wurde, 
schaltete sich der Sender ein.

Im konkreten Fall hier wird der Magnetfeldsensor aber 247 arbeiten und 
soll auf einem Pachtgrund etwa 200m von meinem Arbeitszimmer entfernt 
(direkt neben einer semiprof. Wetterstation) zum Einsatz kommen.

Konkrete Frage: Welche Sender/Empfänger Komponenten könnte ich hier 
verwenden. Ich würde fertige Module präferieren, wie z.b. Easyradio o.ä.
Sind 130kHz für diese Lösungen kritisch?

Über Eure geschätzte Meinung würd ich mich freuen,
Schönen Gruß
Michael

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Bei deinem 130KHz PWM Signal hast du aber eine ziemliche grosse 
Bandbreite noetig um das zu uebertragen. So macht man das aber nicht. 
Werte erst dieses PWM Signal mit deinem PIC aus und uebertrage dann dann 
die Werte  die ueber die RS232 Schnittstelle kommen mit deinen Sender.

Autor: Besucher (Gast)
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Ich selber besitze (noch) kein SAM.
Wenn ich richtig gelesen habe, reagiert ein SAM extrem empfindlich auf 
Umgebungseinflüsse. Da spielt sogar die minimale Thermospannung zwischen 
Lötzinn und Bauteil wohl schon eine Rolle.
Nicht umsonst haben viele SAMs die Möglichkeit, sobald ein Sender 
hochgetastet wird, per Signal das Gerät in Teilen abzuschalten.

Deshalb würde ich als erstes prüfen, egal ob PWM oder konfektioniertes 
Datensignal, ob ein kleiner Sender das SAM stört.

Wie machst du das mit der Spannungsversorgung im Feld?
Es sollte tief (frostsicher) eingegraben werden.
Als z.B. kabelgebunde Ausführung, würde sich beispielsweise eine 4-20mA 
Stromschleife zur Datenübertragung anbieten.

Autor: Michael A. (michael_a)
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Servus Helmut,
und danke für die rasche Antwort. Genau das ist mein Problem. Dem 
gegenüber steht die Auswerteelektronik, die anders als der Sensor (der 
nur 15mA) verbraucht sich mit zusätzlich 30mA zu Buche schlägt. Dabei 
ist aber das 4x20 LCD Display schon stillgelegt. Zudem bräuchte ich beim 
Ansprechen via RS232 ein bidirektionales System, da das Auswerteprogramm 
auch mit dem PIC spricht.
Dass ich dann von meinem 1,2W Solarpanel abgehen und ein 5 bis 10W Panel 
erwerben muss, ist dabei nur ein anderer Nebeneffekt.
Welche Bandbreiten haben denn übliche Out of the Box Lösungen?
Schönen Gruß
Michael

Autor: Michael A. (michael_a)
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Servus Gast,
einiges habe ich schon im vorherigen Post beschrieben. Ich arbeite im 
Feld mit Solarzellen. Bei der VantagePro von Davis werden kleine Zellen, 
Pufferelko und Akkus im Trio verwendet.
Für Sam wollte ich die 1,2W Zelle samt Lader und Bleigelakku zum Einsatz 
bringen, wobei ein stärkeres Panel freilich möglich wäre.
Schönen Gruß
Michael

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Michael A. schrieb:
> Dem
> gegenüber steht die Auswerteelektronik, die anders als der Sensor (der
> nur 15mA) verbraucht sich mit zusätzlich 30mA zu Buche schlägt.

Der Funkmodul lebt auch nicht von der Luft allein.

Vermutlich wirst du doch eine eher geringe Datenrate haben, da
kannst du dann ernsthaft sparen (sowohl Strom als auch Bandbreite),
wenn du vor der Übertragung die Daten in was anderes wandelst und
dann am besten paketweise versendest.

Was mir auch nicht ganz klar ist ist, warum du von einem PWM-Signal
und dann aber von "maximal 130 kHz" schreibst.  Normalerweise hat
ein PWM-Signal eine feste Frequenz mit variablem Tastverhältnis
(welches die eigentliche Information enthält), oder aber man hat eine
variierende Frequenz, aber Impulse fester Breite (dann steckt die
Information in der Frequenz oder einer der beiden Zeitdauern).

Autor: Michael A. (michael_a)
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Servus Jörg,
dass das zusätzliche Modul freilich auch Strom zieht, ist klar. Ich habe 
es mal mit 50mA veranschlagt um rechnen zu können.
Was das Sparpotential angeht, habe ich die Erfahrung mit den 
Wetterstationssensoren gemacht. Diese haben rund alle 3 Minuten ein 
Datenpaket weggeschickt und mit der ersten ansteigenden Flanke den 
Transmitter geweckt. Den Rest der Zeit haben sowohl Pic als auch der 
ASK-Sender geschlafen.

Aber du hast hier mit deiner letzten Frage den Finger auf den "wunden 
Punkt" gelegt. Denn: Ich habe das Format des Sensorausgangs aus der 
englischen Beschreibung übernommen. Besser wärs freilich die Entwickler 
(Dirk oder Karsten) zu fragen. Und das mach ich jetzt mal. Sobald ich 
das genaue Format weiss, darf ich mich hier nochmal melden.
Besten Dank vorerst und schöne Grüsse,
Michael

Autor: Michael A. (michael_a)
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Servus again,
Karsten hat mir dankenswerterweise sehr rasch geantwortet. Das konkrete 
Sensorsignal sieht wie folgt aus (Zitat Karsten):

Der FGM-3 liefert ein TTL-Rechecksignal. Die Periodendauer ist ein Maß 
für den magnetischen Fluss. Es ist also kein PWM sondern die Frequenz 
ändert sich zwischen ca. 30 und 130kHz. Im Nullfeld (Ost-West) kannst du 
mit ca. 60kHz rechnen.

D.h., dass unter normalen Voraussetzungen liegt das Rechtecksignal wohl 
um die 60kHz.
Viele Grüsse
Michael oe3maa

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Dann zähl doch die Frequenz mit einem Prozessor und übertrag nur den 
reinen Zahlenwert per Funk. Das kannst du ja alle paar Sekunden machen . 
Wenn du zwischen den Messungen den Prozessor schlafen legst dürfte der 
Stromverbrauch geringer werden. Der Sender wird dann auch nur für die 
Übertragung eingeschaltet. So schnell wird sich wohl das Magnetfeld der 
Erde nicht ändern. Der zweite Prozessor auf der Empfangsseite wird ja 
wohl noch drin sein.

Autor: Michael A. (michael_a)
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Hmm, doppel Hmmm.
Ok, dann würde ich also sensorseitig einen Proz das Rechtecksignal 
zählen lassen, schicke den Wert idealerweise über einen  FSK-Transmitter 
ins Haus.

Dort sitzt der Empfänger samt Proz, welcher den Zahlenwert an einem Port 
wieder in ein TTL-ausgibt.

Wenn ich soweit richtig gefolgt bin, kommt schon die nächste Frage:
Welche Low-Power Controller mitsamt Transmitter/Receiver oder 
Transceiver könnte ich hier nehmen? Wenn´s Bascom kann wäre es noch 
besser. Meine ASM-Kenntnisse sind Lichtjahre her.
Schönen Gruß
Michael

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Michael A. schrieb:
> Dort sitzt der Empfänger samt Proz, welcher den Zahlenwert an einem Port
> wieder in ein TTL-ausgibt.

Warum nach TTL ? Du willst doch den Messwert in den PC haben (als 
Zahlenwert).

Michael A. schrieb:
> Wenn ich soweit richtig gefolgt bin, kommt schon die nächste Frage:
> Welche Low-Power Controller mitsamt Transmitter/Receiver oder
> Transceiver könnte ich hier nehmen?

Such dir einen aus. Da duerfte so jeder funktionieren.

>Wenn´s Bascom kann wäre es noch
> besser. Meine ASM-Kenntnisse sind Lichtjahre her.

Mit BASCOM kann ich dir nicht dienen . 'C' only.

Autor: Michael A. (michael_a)
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Helmut Lenzen schrieb:

> Warum nach TTL ? Du willst doch den Messwert in den PC haben (als
> Zahlenwert).
Weil ich ja eine Auswerteschaltung bereits fertig zusammengebaut habe, 
die ein 4x20 Display und Taster beinhaltet. D.h. der Messwort soll 
zuerst über die Auswerteeinheit kommen und wird von dort in den PC 
weitergeschickt

> Michael A. schrieb:
>> Wenn ich soweit richtig gefolgt bin, kommt schon die nächste Frage:
>> Welche Low-Power Controller mitsamt Transmitter/Receiver oder
>> Transceiver könnte ich hier nehmen?
>
> Such dir einen aus. Da duerfte so jeder funktionieren.
Hab mir mal das Pollin Board angesehen. Zusammen mit dem RFM12 oder 
RFM12BP könnte die passende Hardware vorhanden sein. Ich seh schon, es 
steht ein Evaluierungsprozess bevor :)

>>Wenn´s Bascom kann wäre es noch
>> besser. Meine ASM-Kenntnisse sind Lichtjahre her.
>
> Mit BASCOM kann ich dir nicht dienen . 'C' only.
Np, ich versuch mich mal schlau zu machen.

Danke jedenfalls für die Anregungen!

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Michael A. schrieb:
> Weil ich ja eine Auswerteschaltung bereits fertig zusammengebaut habe,
> die ein 4x20 Display und Taster beinhaltet.

Die hat doch bestimmt eine Serielle Schnittstelle oder ?

Autor: Michael A. (michael_a)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Michael A. schrieb:
>> Weil ich ja eine Auswerteschaltung bereits fertig zusammengebaut habe,
>> die ein 4x20 Display und Taster beinhaltet.
>
> Die hat doch bestimmt eine Serielle Schnittstelle oder ?

Yups eine serielle für bidirektionale Komm. zwischen Auswerteeinheit und 
PC

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Man kann sich aber auch per Software eine 2. schaffen. Stichwort: 
Softuart

Autor: Michael A. (michael_a)
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Ein wenig recherchiert und ich denke, dass ich die Lösung habe:
Wireless RS232
Möglicherweise wurde dies hier ohnehin schon besprochen, der 
Vollständigkeit
halber aber nochmal das Datenblatt 
http://www.sander-electronic.de/datasheet/Funkmodu...

Diese Lösung setzt freilich voraus, dass die Auswerteeinheit wetterfest 
im Außenbereich eingesetzt wird. Stromaufnahme rund 100mA. Mit 
ausreichender Solarversorgung sollte dies machbar sein. Ich denke, dies 
ist der einfachste Weg eine bidirektionale Funkstrecke aufzubauen.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Und trotzdem muss du vor dem Modul noch einen uC haengen der dir aus dem 
PWM Signal einen ASCII wert erzeugt.

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Michael A. schrieb:
> Stromaufnahme rund 100mA.

Uuuaaah.  Schriebst du nicht was von "low power"?

Das bisschen Datenrate sollte man mit einem mittleren Betriebsstrom
von 1...2 mA locker übertragen bekommen.  Vermutlich bin ich durch
meine Arbeit mit IEEE-802.15.4-Transceivern da ein wenig verwöhnt. ;-)

Autor: Michael A. (michael_a)
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Helmut Lenzen schrieb:
> Und trotzdem muss du vor dem Modul noch einen uC haengen der dir aus dem
> PWM Signal einen ASCII wert erzeugt.

genauso wirds passieren, denn der uC samt auswerteschaltung, sprich 
multiplexer zwischen sensor 1 und 2 sowie stromversorgung ist bereits 
auf einer halben europaplatine vorhanden. also auf der einen seite 
sensoreingang rein - andere seite rs232 raus. an die rs232 kommt das 
modul.

gespeist wird das ganze (über den daumen gepeilt) aus einer 20W 
monokristallinen zelle mit laderegler und 20Ah bleigelakku. vielleicht 
hänge ich in der lichtarmen jahreszeit noch einen parallel dazu, mal 
sehen.
das ist jetzt mal der draft, das feilen beginnt nu.

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Und wann kann man bei dir die Magnetfelddaten einsehen ?

Autor: Michael A. (michael_a)
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har har jörg,
in der tat bist du da verwöhnt. freilich hätte ich mir auch ströme im 
bereich von 10-20mA gewunschen. aber die applikation ohne transceiver 
selbst zieht schon 50-60mA. 100 sind eben ein angenommener wert um die 
solarversorgung (grosszügig bemessen zu können.

helmut, wie beschrieben die kiste ist fertig, der pic programmiert. die 
magnetfeldsensoren vom typ fgm-3 und fgm-3h müssen nun noch gut verpackt 
werden, eigene stromversorgung und natürlich die 232-transceiver 
"rangeklebt" werden.

sobald die sache soweit ist, kannst du auf www.dott.at die daten 
einsehen :)

Autor: Nichtgast (Gast)
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>monokristallinen zelle mit laderegler und 20Ah bleigelakku. vielleicht
>hänge ich in der lichtarmen jahreszeit noch einen parallel dazu, mal
>sehen.

Und was soll der 2te Akku speichern, was die Solarzelle nicht hergibt?
Freundlich gerechnet: 20W / 6V = 3,3A Spitzenwert
Die brauchst Du fuer 6 Stunden, um den einen Akku vollzuladen. Da aber 
der Spitzenwert nur bei Sonne und auch dann nur fuer 1h am Tag erreicht 
wird, ist es sinnlos, da noch einen 2ten Akku einzubauen.

doch Gast

Autor: Michael A. (michael_a)
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Nichtgast schrieb:
>>monokristallinen zelle mit laderegler und 20Ah bleigelakku. vielleicht
>>hänge ich in der lichtarmen jahreszeit noch einen parallel dazu, mal
>>sehen.
>
> Und was soll der 2te Akku speichern, was die Solarzelle nicht hergibt?
> Freundlich gerechnet: 20W / 6V = 3,3A Spitzenwert
> Die brauchst Du fuer 6 Stunden, um den einen Akku vollzuladen. Da aber
> der Spitzenwert nur bei Sonne und auch dann nur fuer 1h am Tag erreicht
> wird, ist es sinnlos, da noch einen 2ten Akku einzubauen.
>
> doch Gast

lieber doch_gast,
du hast natürlich recht, aber habe ich behauptet, ich sei perfekt?
steht da draussen am feld schon irgendein teil? nö, tuts nicht.
also, zuerst wird wohl das system mit allen strömen mal schön 
ausgemessen und dann wird die zelle "Perfekt!" an die errechnete 
akkuleistung angepasst.

aber weil grad zeit is:
mag natürlich sein dass ich 6 stunden für die vollladung benötige. aber 
erstens wird eine vollladung gerade beim ersten mal eingeplant, weil 
zweitens der akku nur zu max.50% entladen werden soll.
konkret sieht die rechnung dann so aus:
12V * 0,1A = 1,2Wh * 24 = 28.8Wh/d plus 10% Ladeverlust = 31,68Wh

Nun soll die Anlage selbst im Winter bei 3 Tagen ohne Sonne 
weiterlaufen, also: 31.7Wh x 3d = 95.1 Wh

Und nun noch 30% Sicherheitsreserve = 123,6 Wh
123,6Wh / 12V = rund 10Ah Akku. Da wir aber nur 50% Entladung erlauben 
multipliziere ich mal 2.
Also 20Ah. Ein Solarakku mit 20Ah sollte also das System gut versorgen 
können. Doch welche Zelle passt zu diesem Akku?

Ein 20W Modul liefert nach Herstellerangaben durchschnittlich 50Wh am 
Tag. Da der Akku nicht tiefer als 50% entladen werden soll rechne ich 
bei 50% Teilentladung mit 120Wh. D.h. in diesem Fall würde es rund 2 
Tage (mit Durchschnittseinstrahlung!) brauchen bis der Akku wieder 100% 
Ladezustand erreicht.

Mit dieser kleinen Fleißaufgabe hoffe ich dem Perfektionismus Genüge 
getan zu haben chch
Schönen Tag!

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Michael A. schrieb:
> freilich hätte ich mir auch ströme im
> bereich von 10-20mA gewunschen. aber die applikation ohne transceiver
> selbst zieht schon 50-60mA.

Gut, aber 100 mA ist dann ja doch nochmal doppelt so viel, sprich
ein doppelt so großer Solarmodul und eine doppelt so große Batterie.

Ich würde mir einen Zigbit-Modul oder einen deRFmega128-Modul nehmen
und diese das machen lassen.  Software wahrscheinlich auf Basis von
µracoli, dann ist man an einem Wochenende mit der Software fertig.
(Die Hardware wird länger brauchen, da ja eine Seite vermutlich
recht "wetterfest" aufgebaut werden muss.)

Autor: Nichtgast (Gast)
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>Ein 20W Modul liefert nach Herstellerangaben durchschnittlich 50Wh am
>Tag. Da der Akku nicht tiefer als 50% entladen werden soll rechne ich
>bei 50% Teilentladung mit 120Wh. D.h. in diesem Fall würde es rund 2
>Tage (mit Durchschnittseinstrahlung!) brauchen bis der Akku wieder 100%
>Ladezustand erreicht.

Noch nicht perfekt;-)

50Wh je Tag stehen von der Zelle zu Verfuegung - minus 30Wh Verbrauch, 
da bist Du schon bei 6 Tagen, die hintereinander "durchschnittlich" 
(oder besser) sein muessen, damit der Akku wieder voll ist.

Mir ging es eigentlich eher darum, erst zu rechnen, bevor Du einen 2. 
Akku kaufst und einbaust, der dann kaum oder garkeine Verbesserung 
bringt.

DochGast

Autor: Michael A. (michael_a)
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Jörg Wunsch schrieb:
> Michael A. schrieb:
>> freilich hätte ich mir auch ströme im
>> bereich von 10-20mA gewunschen. aber die applikation ohne transceiver
>> selbst zieht schon 50-60mA.
>
> Gut, aber 100 mA ist dann ja doch nochmal doppelt so viel, sprich
> ein doppelt so großer Solarmodul und eine doppelt so große Batterie.
>
> Ich würde mir einen Zigbit-Modul oder einen deRFmega128-Modul nehmen
> und diese das machen lassen.  Software wahrscheinlich auf Basis von
> µracoli, dann ist man an einem Wochenende mit der Software fertig.
> (Die Hardware wird länger brauchen, da ja eine Seite vermutlich
> recht "wetterfest" aufgebaut werden muss.)

hm, danke für den konkreten hinweis. ich werde die beiden mal 
evaluieren.
bezüglich hardware: hier kommt ein leeres gehäuse der 
davis-wetterstation zum einsatz. die amerikaner haben mit der vantage 
pro 2 ja schon einige jahre erfahrung und dementsprechend nicht 
hermetisch dichte, aber regenwassergeschützte gehäuse in denen deren 
platinen ihr zuhause gefunden haben.
die platinen werden in deren fall noch kräftig "verplastikt" und gut is. 
platine des magnetometers passt hinein, sogar das anzeigemodul mit den 
tastern. wenn die sache mal im kasten ist, poste ich auch bilder.
übrigens habe ich mal das display abgeklemmt, da ja im konkreten 
anwendungsfall die daten dann doch direkt in den computer kommen. das 
display würde dann allenfalls zur überprüfung im feld aktiviert.
was ich damit sagen will ist: der stromverbrauch sinkt hier um die 
hälfte auf rund 25-30mA. wenn ich nun noch in der software die 
messintervalle von 1s auf sagen wir mal 3 minuten verlänger müsste ich 
die gemeinschaftliche schaltung nur mehr schlafen schicken können und 
durch einen timer regelmässig aufwecken. es bleibt spannend ... ;)

Autor: Michael A. (michael_a)
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Nichtgast schrieb:
>>Ein 20W Modul liefert nach Herstellerangaben durchschnittlich 50Wh am
>>Tag. Da der Akku nicht tiefer als 50% entladen werden soll rechne ich
>>bei 50% Teilentladung mit 120Wh. D.h. in diesem Fall würde es rund 2
>>Tage (mit Durchschnittseinstrahlung!) brauchen bis der Akku wieder 100%
>>Ladezustand erreicht.
>
> Noch nicht perfekt;-)
verdammt! ;)

>
> 50Wh je Tag stehen von der Zelle zu Verfuegung - minus 30Wh Verbrauch,
> da bist Du schon bei 6 Tagen, die hintereinander "durchschnittlich"
> (oder besser) sein muessen, damit der Akku wieder voll ist.
leuchtet mir ein.

> Mir ging es eigentlich eher darum, erst zu rechnen, bevor Du einen 2.
> Akku kaufst und einbaust, der dann kaum oder garkeine Verbesserung
> bringt.
nu ja, das mit dem zweiten akku hatte ich mal flappsig dahingesagt. 
bevor ich mir die zellen oder den akku kaufe möchte ich das system 
tatsächlich in operation haben und die ströme messen (sozusagen ein 
kleiner "burn in"). erst danach gehe ich panel und akku an.
so gesegnet mit kohle bin ich ja hier im ösi-land nun auch wieder nicht 
:)

Autor: David .. (david1)
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Also ich würde einfach ein Bluetooth Modul nehmen, schau mal bei 
Watterott.com da gibts eins namens "Bee".

Hab ich hier auch liegen und kommt demnächst auf meinen Roboter.
Auf PC-Seite bräuchtest du nurnoch ein BT-Dongle wenn nicht schon 
vorhanden, einfach mit dem Modul verbinden und schon hast du eine 
Drahtlose Uart Verbindung.

Aber auf der Distanz müsste man wahrscheinlich sich noch iwas einfallen 
lassen, is für Bluetooth dann doch bischen viel

Autor: Michael A. (michael_a)
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hi david,
danke für den tip. es ist nicht nur die frage der distanz sondern auch 
des os. wenn ich zum beispiel die applikation unter linux laufen lassen 
will so habe ich mittlerweile rausgefunden, dass die konfig unter einem 
windows-prog erfolgt und dann os-unabhängig funktioniert. d.h. anstecken 
und gemma geht scho. am linux 247 server steckt dann einer der 
transceiver und wird (so hoff ichs) als dev/ttySx erkannt.
die frage ist ob das Bee auch kann. ich schau mirs auf jeden fall an, 
danke!

Autor: Helmut Lenzen (helmi1)
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Es gibt aber auch Bluetooth Module die sich wie eine RS232 Verbindung 
verhalten. Ich setze z.B das WT12 von Bluegiga ein.
Bei den Modulen must du aber aufpassen welche Reichweitenklasse (10m 
oder 100m) du nimmst.

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