Cum extrag semnalul digital din XR2211 ?

[mircang9]

Salut la toata lumea !Problema :In figura de mai jos palierul U ( corespunzator pentru 1 logic ) este un semnal cu frecventa de 3 KHz aproximativ. Palierul Z ( corespunzator pentru 0 logic ).Linia subtire cu negru este axa orizontala la osciloscop.Cum elimin sau scot anvelopa semnalului ? Sau cum fac ca sa scot forma de unda indicata cu galben ? Ce trebuie sa folosesc: filtru trece banda ( mi se pare prea complicat ),filtru trece jos, filtru trece sus, circuit de derivare, de logaritmare,redresare cu o dioda sau un condensator ? O schema va rog.Imaginea de mai jos este luata de pe osciloscop de la iesirea din demodulatorul FSK realizat cu PLL adica iesirea de la PIN 7 din circuitul integrat XR2211.

[mircang9]

Poate asa se intelege mai bine. Vreau sa extrag semnalul cu rosu din semnalulcu negru ce iese la pin 7 din demodulatorul FSK realizat cu XR2211.

[alex_hobeanu]

Ce imi vine in minte ar fi un monostabil cu CD4098. Un trigger schmitt (poarta CD4093) care sa transforme semnalul acela intr-unul digital dupa care un monostabil cu CD4098 avand constanta de timp putin mai mare decat timpul dintre 2 impulsuri consecutive.Schema... din manualul de utilizare al circuitelor + ceva experienta (trebuie calculata valoarea R si C dupa constanta de timp necesara.

[MatyC]

Pinul 7 de la XR2211 este iesire de tip open-colector. Trebuie o rezistenta de sarcina intre PIN 7 si VCC dupa care vei obtine un semnal digital numai bun de conectat la un sistem de calcul. Insa din documentatie se specifica ca in cazul in care lipseste semnal de intrare in XR2211 iesirea DO este aleatorie.

[mircang9]

Adevarat, ambele variante de la voi sunt binevenite. Desenele de mai sus le-am

obtinut bineinteles cu PIN 7 legat printr-o rezistenta la Vcc de 12 K pentru ca

alimentez la 13 V ( conform schemei ). Ma asteptam sa scoata semnal digital si

nu cel de sus. Modularea FSK are un bandwidth foarte mic de doar 60 Hz

adic +/- 30 Hz deviatia in frecventa fata de frecventa centrala Fc data

de VCO prin R0 si C0.

 

Am incercat si eu empiric schema de integrator pasiv de mai jos si apoi voi

pune si un comparator cu AO.

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_integrator_circuit

 

Imi cer scuze pentru sinusoida prost desenata in Paint dar cred ca se intelege.

 

Ci si R2 le-am gasit empiric. Caut acum o formula pentru calculul exact

al Ci si R2. Integratorul pasiv este format din Ci si R2.

 

Acum R2 = 2 Megohm; Ci = 3 nF.

 

Semnalul FSK modulat este defapt un tact digital de 50 Hz. Fc aici este 1620 Hz.

 

F1 = 1590 Hz si F2 = 1650 Hz corespunzatoare pentru 0/1 logic.

 

Acum ma gandesc la formula pentru integrator:

 

f = 3 KHz = 1/((2*pi)*(Ci*R2));

 

Conform cu Ci si R2 gasite empiric f = 25 Hz si nu 3 KHz ceea ce mi se pare cam ciudat.

 

Din cauza ca frecventa la VCO este putin oscilanta cu Fc+/-10 Hz apare o

baleiere stanga dreapta pe care vreu s-o elimin prin stabilizarea mai bine a

oscilatorului. Cum as putea face astfel incat sa stabilizez oscilatorul

sa fie cat mai exact ? macar Fc+/- 5Hz !

[cirip]

Recuperarea datelor se face prin filtrare trece jos. Frecventa de taiere trebuie aleasa in asa fel incat datele (50Hz, in realitate 25 daca transmiti la 50 baud) sa treaca, dar purtatoarea de 1600Hz sau 3KHz, cat ai acolo, sa fie eliminata. Simularea e facuta cu 1600Hz, dar 3K sunt filtrati cu atat mai bine.Un FTJ simplu la 50Hz se obtine cu R=310K si C=10nF. De fapt comparatorul si tot ce e necesar se afla in interiorul XR-ului. In foaia de catalog este data si procedura de calcul.Poza ilustreaza doar principiul. Nivelele de tensiune se pot ajusta corespunzator.Dar parca vroiai sa faci cu DSP? Ai abandonat calea desepelului?

[MatyC]

@mircang9: esti sigur ca pentru o diferenta de 60 Hz intre 0 si 1 va merge cu bucla PLL analoga? Poate sunt cam batran si am ramas in urma, ma rog. Eu ma astept ca pentru o diferenta de 5-10 grade C oscilatorul din XR sa devieze mai mult de 60 Hz. Teoria e teorie insa practica ...... ne face parul rar. Nu m-am uitat in amanunt la posturile tale asa ca nu prea inteleg la ce ai nevoie de un modem asa de precis( mai ceva ca in teorie).????Detaliaza problema poate cunosc alta varianta. De curiozitate, cum obtii cele doua frecvente (1590 si 1650Hz) cu precizie maxima?

[mircang9]

Cu filtrarea trece banda FTB cu dsPIC cred ca am lamurit-o cat de cat la filtrarea cu filtru FIR. Acum problema este putin alta. Vreau sa fac si demodulare FSKcu dsPIC dar nu stiu algoritmul. Tehnologia cu care sunt facute modemurile astea vechi este din anii '70 dar cu toate astea modemurile astea cu bobine de ferita si condensatoare sunt "al naibii"de precise, dupa cum cred ca va dati seama. Canalele sunt distantate cu 120 Hz unul fata de celalalt adica frecventelelor centrale sunt distantate cu 120 Hz unul fata de celalalt. Fc = (120 * nr canal + 300) Hz. Evidenta ca exista o marja de eroareadica emitatorul emite pentru zero in intervalul [Fc-15 Hz;Fc-30 Hz maxim Fc-40 Hz]iar pentru unu logic [Fc+15 Hz;Fc+30 Hz maxim Fc+40 Hz].Partea de emitator pentru canal 11 ( F1 = 1590 Hz pentru zero si F2 = 1650 Hz pentruunu logic cu Fc = 1620 Hz ) este realizata cu un oscilator comandat in tensiune analogic realizat cu o bobina de ferita si un condensator de preciziede +/- 1% toleranta. Apoi semnalul este trecut printr-un transformator si amplificat si adaptat la 600 ohmi impedanta pe linia telefonica. Apoi urmeaza filtrele: filtrul de emisie ( care inca nu-i inteleg pe deplin rolul ) si la receptiela capatul celalalt un filtru de receptie ambele realizate la fel cu bobine de ferita reglabile cu miez magnetic care se poate surubari sau regla ca un potentiometru. Condensatoarele sunt toate de +/- 1%. Filtrele sunt trece bandaevident. Filtrul de emisie are 4 bobine iar filtrul de receptie are 6 bobine de ferita.Cu filtrarea FIR cred ca am lamurit-o punand in serie 3 dsPIC-uri care filtreaza din aproape in aproape. Prin aceste modemuri se comanda instalatii electrice de medie tensiune ( 35 KV ) si deci trebuie sa fie precise si sigure chiar daca se semnalizeaza doar deschis/inchis si se da comenzi de inchis/deschisla distanta de zeci de Km la un post central de telecomanda.Eu vreau sa le schimb/modernizez si de aceea e nevoie de multa precizie in calcule si proiectare. La partea de receptor este un preamplificator urmat de un discriminator de frecventa realizat cu doua perechi de bobina de ferita + condensator ( 1% precizie ); una pentru detectia de zero si cealalta pentru detectia frecventeide unu logic. Apoi sunt doua punti redresoare cu diode 1N4148. Apoi semnaluleste cred filtrat prin alte doua bobine de ferita si apoi este refacut semnalul digital de 50 baud cu amplitudinea ( atentie ! ) de 24 V !!!! pentru 1 logic.Partea de logica de prelucrarea a codurilor de semnalizari/comenzi am rezolvat-ocu PIC-uri si o interfata RS232 la postul central la calculator cu o interfatain Visual C++.Referitor la calculul lui Cirip pentru FTJ cu Rf = 310 si Cf = 10 nF. Intr-adevar frecventa de taiere este de 51 Hz si este cat se poate de logic.Frecventa de taiere = 1 / ( 2*pi*Rf*Cf ). Calcule si datasheet laXR2211 calculul din exemplu cu Bell 202 format este foarte clar DAR cu toateastea nu se specifica nicaieri expres ca Rf si Cf este un FTJ ci un filtru post filtrare.Acest lucru l-am dedus la fel cum a facut si Cirip. Am facut un programel in C++ care-mi calculeaza automat valorile. Ii dau numarul canalului si valoarea la C0. C0 il am de precizie 1% ( luat din modemurile cu ferita tip vechi ). De exemplu cu C0 = 27400 pF =>Rf >= 6 Megohmi si Cf = 849 pF; R0 = 22.5 K;

[mircang9]

Iar pentru deviatia de frecventa R1 = 1.2 Megohmi, C1 = 112 pF. In montaj am pus Rf = 2.2 Megohm si Cf = 1820 pF ( 1% ). Deci frecventade taiere este Fcut = 39.7 Hz. Cei 3 KHz imi ies din XR2211la PIN 7 cu montajul facut ca in exemplul din datasheet pentru Bell 202.Chiar daca la intrare in PIN 2 semnalul este modulat FSK cu F1 = 1590 Hz pentru zero logic si F2 = 1650 Hz. Acum sincer aceste valori le vad cum se schimba pe osciloscop ( uneori imi arata 1580 Hz,alteori 1640 Hz - cum prinde osciloscopul digital Metrix OX5200 ).Acum fac calculul Fcut pentru valorile calculate cu programelul adica pentruRf = 6 Megohm si Cf = 849 pF pentru 50 baud. Deci Fcut = 31 Hz.Acum calculez Fcut pentru exemplul din datasheet pentru Bell 202 la 1200 baud.Rf = 255 K si Cf = 1 nF din calcule. Deci Fcut = 624 Hz.Fcut trebuie sa fie > jumate din rata baud. Iata cum am eu: rata baud de 50 adica perioada de 50 Hz. Eu bag acel tact de 50 Hz care vreau sa-l extrag la partea de receptie si care are semiperioada de 10 ms. Perioada la 50 Hz = 1/50 = 0.02 s = 20 ms.Cred ca se poate demodula si o deviatie de +/- 30 Hz cu XR2211 dar pentru asta trebuie ca Fc la VCO trebuie sa fie foarte stabila.Deci cum pot face ca aceasta frecventa la Fc reglata din R0 si C0 sa fiecat mai stabila ? Eu am pus C0 de +/- 1.25 % si am scos formelede unda de mai sus. O sa postez saptamana viitoare rezultatele ce decurg din discutia pe care am avut-o cu voi aici.Va multumesc foarte mult pentru raspunsuri. Sunteti super-meseriasi.Si poate, Cirip, imi dai te rog mult algoritmul pentru demodulare FSK cu dsPICdaca il ai pe undeva.

[mircang9]

Iata cum am eu: rata baud de 50 adica perioada de 50 Hz. Eu bag acel tact de 50 Hz care vreau sa-l extrag la partea de receptie si care are semiperioada de 10 ms. Perioada la 50 Hz = 1/50 = 0.02 s = 20 ms.

Mica rectificare:Iata cum am eu: rata baud de 50 adica FRECVENTA de 50 Hz. Eu bag acel tact de 50 Hz la intrarea in emitator care vreau sa-l extrag la partea de receptie si care are semiperioada de 10 ms. Perioada la 50 Hz = 1/50 = 0.02 s = 20 ms.Acum ramane sa vad cand voi pune acest receptor cu XR2211 in instalatie undesunt mai multe canale. Atunci va trebui sa reglez mai bine bandwidth-ul din R1 si C1. Cu cat R1 creste se micsoreaza evident bandwidth-ul sau deviatia infrecventa considerand C1 fix la o anumita valoare si toleranta de +/- 1%.Din acest exemplu se deduce clar ca receptorul cu XR2211 prin reglajul deviatiei in frecventa cu R1 si C1 face si o filtrare trece banda FTBsuplimentara dupa filtrul de receptie de tip FTB care evident nu este perfect ( nu are o caracteristica perfect abrupta ). Asadar optiunea de a face demodulare cu PIC prin masurarea perioadelor pentru demodulare FSK se pare ca pica intrucat nu face aceasta filtrare suplimentara cum face XR2211. In programul PIC-ului pot trata situatia cand la iesirea din filtru de receptie ies si frecvente ce apartin canalelor vecine adica atunci cand detecteaza o frecventa ce apartine canalelor vecine sa treaca iesirea in inalta impedanta printr-o poarta tristate ceea ce este cam rau. Asadar solutia ramane cu XR2211 adica mai ramane de vazut stabilizarea cat mai buna a VCO din XR2211 prin alegerea R0 si C0 cat mai exacteposibil si din materiale cu variatii la temperatura cat mai mici.Solutia cu demodularea FSK prin masurarea perioadelor cu PICeste posibila doar in conditiile in care filtrul de receptie trece banda FTBlucreaza perfect avand o caracteristica perfect abrupta nelasand sa treaca frecventele ce apartin canalelor vecine prin punerea in serie a trei dsPIC-uri ceea ce este destul de complicat.Metoda a doua ar fi evident cu demodulare digitala cu dsPIC despre care urmeaza sa gasesc un algoritm.

[MatyC]

Stabilizarea oscilatorului este complicata dar nu eu nu cred ca XR2211 se va descurca cu parametri atat de stransi.

Din radioamatorism am studiat cateva moduri de transmisie a datelor si din cauza ca am stat deoparte catziva ani am ramas surprins placut de un mod nou de comunicatie. E vorba de PSK31 si in principal se foloseste software pe PC si placa de sunet. Ce mi-a placut este faptul ca intr-o banda de 3Khz se pot face cateva zeci de intercomunicatii de date pe aceiasi frecventa radio folosind modularea in faza a unei frecvente audio. Ca varianta hardware am gasit o pagina a unor radioamatori care au dezvoltat un modem PSK bazat pe dsPIC33 http://www.nue-psk.com/. Sper sa te ajute ca idee alternativa la ce vrei sa faci.

[cirip]

Si poate, Cirip, imi dai te rog mult algoritmul pentru demodulare FSK cu dsPICdaca il ai pe undeva.

Nu am nimic implementat pe dsPIC.Ceea ce pot sa-ti spun este ca o varianta de demodulare MF este sa inmultesti semnalul cu o replica intarziata a sa, iar rezultatul sa il filtrezi trece jos. Uite o nota de aplicatie care trateaza demodularea FSK pe un MSP430. Teoria e aceeasi. http://www.ti.com/lit/an/slaa037/slaa037.pdf

[mircang9]

Va multumesc mult pentru raspunsuri. Sunt binevenite.O sa ma uit la codul acela: o sa iau datasheet-ul instructiunile si o sa incerc sa-linteleg. Cat despre modularea/demodularea in faza ma gandesc ca apeland lao astfel de metoda sa nu influentez posturile de pe acelasi canal. O sa ma uit si pestepartea asta. O sa ma uit si la cum s-ar face un PLL digital. O sa incerc poate iese ceva si cu XR2211 intrucat il pun undeva unde temperatura este cat de cat constanta adicaintr-o incapere locuita adica la postul central.

[mircang9]

O solutie mai interesanta mi se pare SPLL ( software PLL ) adica atatcomparatorul de faza, filtrul trece jos cat si vco sa le implementez soft in dsPIC. Astept modalitati. Intre timp mai caut si eu.