Устройство управления и контроля. Часть 1 (тема закрыта)

Дата: Воскресенье, 11.03.2012, 16:28 | Сообщение # 341

Группа: Пользователи

Сообщений: 480

Статус: Offline

Я теоретически "подковываюсь" для своих опытов. Пока их не провёл, но думаю, что собранная по сусекам интернета и представленная здесь информация будет интересна и полезна.

К сожалению, четких характеристик (кроме частот) я на DTMF- сигнал не нашел. Что я искал?
А) длительность DTMF- сигнала (если есть)
Б) длительность паузы DTMF- сигнала (если есть)
Кое что я нашел здесь: http://www.gaw.ru/html.cgi/txt/app/micros/msp430/slaae16.htm
Длительность символа t>65мс
Пауза между символами t>80мс
Уровень в дБ измеряется относительно 950мВ
Мои выводы: DTMF- сигнал, грубо говоря, может быть двух видов:
А) непрерывный
Б) прерывистый (сигнал t>80мс, пауза >65мс)

Далее я вычитал здесь: http://www.telemak.ru/index.php?page=articles&name=presto

Модуляция двухчастотными посылками — далеко не самый эффективный способ кодирования информации с точки зрения устойчивости к искажениям в канале связи и минимально-допустимого отношения сигнал — шум. Допустимый диапазон изменения амплитуды сигнала, при котором еще обеспечивается устойчивое детектирование DTMF не выше 30 дБ (причем, недопустимо как превышение амплитуды сигнала — сигнал ограничивается, и спектр его необратимо искажается, так и снижение — сигнал теряется на уровне шумов), минимально допустимое отношение сигнал шум — 12 дБ.
Данные ограничения не играют существенной роли в телефонном канале высокого качества — там они с легкостью выполняются, но, увы, на просторах нашей родины телефонные каналы высокого качества пока не очень распространены. Сплошь и рядом встречаются случаи, когда ослабление в канале превышает 30 дБ, особенно в высокочастотной части спектра, а шумы и помехи в канале — 12дБ.
Еще больше данная проблема обостряется при передаче DTMF сигнала по голосовому каналу GSM сети. Дело в том, что голосовой GSM тракт рассчитан исключительно для передачи речевого сигнала, и использует мощные системы вокодерного сжатия с потерями, ориентированными на статистику спектра речи. Вокодерное сжатие обеспечивает очень хорошую компрессию сигнала (голосовой канал кодируется из номинальных 64кб/с в 9600 б/c!) при приемлемом качестве воспроизведения речевого сигнала, но любой модулированный сигнал в таком канале подвергается очень большим искажениям. Особенно это относится к DTMF сигналу, который, как явствует из названия (Dual Tone Multi Frequency), всегда содержит в мгновенном спектре две частоты, а GSM сжатие оптимизировано под передачу сигнала, в мгновенном спектре которого есть одна превалирующая частота. Поэтому способы передачи, основанные на модуляции тем или иным способом (АМ, ФМ, ЧМ) одной несущей частоты, хотя и тоже приводят к значительным искажениям сигнала, но все-таки в меньшей степени, нежели DTMF. Чуть улучшает ситуацию использование EFR2 кодирования, но, опять же, не все операторы сотовой связи и не во всех регионах поддерживают EFR кодирование.

(Непонятка: Одна DTMF посылка соответствует 4 битам и передается за 100 мс (50 мс посылка и 50 мс пауза), то есть скорость передачи составляет 40 б/c (в лучшем случае).)

Конец цитатам.

123ksn

Дата: Воскресенье, 11.03.2012, 16:29 | Сообщение # 342

Группа: Пользователи

Сообщений: 480

Статус: Offline

В результате прочтения информации выше возникает несколько вопросов:
1) В GSM-телефонах, когда мы нажимаем цифровую клавишу в режиме разговора, используется:
А) непрерывный прерывистый DTMF-сигнал, т.е 65мс сигнал+85мс пауза+65мс сигнал+85мс пауза…
Б)Одиночный DTMF-сигнал, т.е. сигнал длительностью 65мс
В)Непрерывный DTMF-сигнал, длительностью удержания кнопки
2) Как GSM-телефон реагирует на DTMF-сигнал? Казалось бы должен воспроизводить через динамик как обычный голос. Оказывается это не всегда так. Например, я попробовал с Нокии 2600 позвонить на Philips X100. Когда связь была установлена, на Нокиа 2600 нажал и удерживал кнопку «1». Нокиа постоянно пищала, а динамик Philips X100 выдал непродолжительный писк и замолчал, но фоновый разговор был слышен. На основании этого опыта можно сделать вывод, что никакого вывода сделать нельзя и тему надо изучить получше.
Поскольку DTMF-декодером в схеме “МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ» является микросхема MT8870, то и правильность/неправильность DTMF-сигнала должна оцениваться не с точки зрения стандартов, мобильников и т.п., а с точки зрения соответствия передаваемого мобильником DTMF-сигнала требованиям DTMF-декодера MT8870. Тем паче, что в обвязке MT8870 имеется RC-цепь, которая задает временные характеристики «предпочтительного» DTMF-сигнала, о котором наши мобильники не догадываются. Внутренние задержки определения тональных посылок у DTMF декодера лежат в пределах 10...15 мс. Иными словами, при соответствующих значениях С5, R4 максимальная частота следования тональных посылок ориентировочно составляет 20...50 Гц.

Таким образом надо получить образцы DTMF-сигнала с различных мобильников в режиме краткого нажатия кнопки и длительного удержания и проверить как на них реагирует DTMF-декодер MT8870. Может быть MT8870 очень хороша для “классического” DTMF-сигнала, но не очень хороша для «мобильного»?

Для более объективных оценок я хотел бы выложить осциллограммы полученных сигналов и для этого попытался использовать звуковую карточку в качестве пишущего осциллографа. Опыт получился не удачный, так как уровень регистрируемого сигнала очень сильно изменялся в момент подачи DTMF-сигнала (высокий), но с течением времени (пару секунд) стабилизировался.
Может есть рекомендации какие карточки лучше подходят в качестве осциллографа?

123ksn

Дата: Воскресенье, 18.03.2012, 22:42 | Сообщение # 343

Группа: Пользователи

Сообщений: 480

Статус: Offline

Уважаемый Админ. Я закончил вторую часть статьи по исследованию DTMF-сигнала и MT8870. Поскольку файл имеет много картинок, получился большой. Около 6Мб. Подскажите, как мне его Вам отправить?
С уважением, 123ksn.

Admin

Дата: Понедельник, 19.03.2012, 10:03 | Сообщение # 344

Admin

Группа: Администраторы

Сообщений: 4260

Статус: Offline

Можно на почту - alarm.gsm<собачка>gmail.com

123ksn

Дата: Среда, 21.03.2012, 14:31 | Сообщение # 345

Группа: Пользователи

Сообщений: 480

Статус: Offline

УРА-а-а-а!!! Заработало. После исследований свойств МТ8870 и DTMF-сигнала приложил полученные знания к Устройство управления и контроля. Как показали мои исследования работа на "отлично" МТ8870 в стандартной схеме включения происходит при размахе сигнала около 400мв. У меня SIM300DZ выдавал размах около 200мв, что также "съедобно" для МТ8870. Но беда в том, что в сигнале было очень много помех. Помехи создавало плохое питание. Пробовал ставить Крен5а. Не помогло. Тогда вернул 2576 и обвесил всю схему конденсаторами большой емкости+керамика (5шт 2200х6,3в и 5шт 100н). Напаял на дорожки питания припой, что бы утолщить проводящий слой и уменьшить сопротивление. Кроме того разрезал дорожку и запаял дроссель. Не знаю на сколько. Проверил только, что бы сопротивление было около 0 Ом. Таким образом удалось существенно уменьшить уровень помех и изменить их структуру. Но тем не менее полностью избавиться от высокочастотных помех не удалось. Подключил аккумулятор на 7АЧ к схеме.
Хотел сделать схему симметричной подачи сигнала на МТ8870. К сожалению невозможно, так как выв1 и 4 соединены под микросхемой.
Следующей попыткой была мысль увеличить напряжение с выхода 23 SIM300DZ. Нашел список АТ-команд для SIM300DZ. Команда изменения чувствительности микрофона есть, а изменения звукового выходного сигнала не обнаружил.
Обнаружил статью в интернете "Самодельный сотовый телефон на базе микроконтроллера AVR ATmega8L и GSM-модуля SIM300" http://smasma.com/viewtop....502777b Здесь меня интересовала схема подключения динамика и регулировка его громкости. В исходнике громкость не регулируется, а вот схема подключения динамика для меня стала открытием! Подключив щупы осциллографа к выв 23 и 24 я не увидел помех от питания. И это не удивительно, ведь они синфазные.
Потом нашел какой-то маленький зеленый трансформатор 71г выпуска с надписью ТОТ28. Померил активное сопротивление обмоток: первой обмотки 200+200 Ом, а второй 300+300 Ом. Обмотку 200 Ом подключил к выводам 23 и 24 SIM300, а обмотку на 600 Ом к МТ8870 по стандартной схеме включения. И теперь у меня все работает как часы!!!!

Поэтому просьба к автору подкорректировать описание Устройство управления и контроля
1) Добавить в схему и описание много конденсаторов.
2) Изменить схему подачи DTMF -сигнала с выв 23 и 24 SIM300
3) Изменить схему включения МТ8870
4) Посадить выв 5 и 6 МТ8870 на землю
4) поскольку п.3 не "обкатан" указать альтернативу - трансформатор

Буду нарабатывать теперь статистику. Может рано радуюсь.
Всем удачи!

Admin

Дата: Среда, 21.03.2012, 16:02 | Сообщение # 346

Admin

Группа: Администраторы

Сообщений: 4260

Статус: Offline

123ksn, респект Вам за проведение столь большой исследовательской работы! Внёс небольшое дополнение в описание устройства на основании указанных здесь предложений.
Вторую часть Вашей статьи по исследованию работы DTMF декодера в сетях GSM постараюсь разместить в ближайшие дни.

Admin

Дата: Среда, 21.03.2012, 22:28 | Сообщение # 347

Admin

Группа: Администраторы

Сообщений: 4260

Статус: Offline

Т.к. объём материала очень значительный, разбил на две части. Одну из частей разместил, оставшуюся часть размещу попозже.

Что касается доработок схемы, то возможно здесь будет достаточно изменения схемы включения МТ8870 на симметричную. Этот вариант обсуждался уже довольно давно - см. здесь -http://www.radioscanner.ru/forum/topic36747-4.html#msg737235. Но к сожалению, я так и не опробовал данную схему включения. Возможно, что проблема решается очень даже просто. smile

Admin

Дата: Четверг, 22.03.2012, 21:04 | Сообщение # 348

Admin

Группа: Администраторы

Сообщений: 4260

Статус: Offline

Сегодня решил наконец-то проверить версию с симметричным включением декодера. Как говорится - "не прошло и полтора года" biggrin

Думал, что с печатной платой придётся повозиться, но оказалось всё довольно просто, получилось более-менее терпимо (см. фото во вложении). Новые элементы на плате выделены красным цветом. Была использована стандартная симметричная схема включения МТ8870:

Номиналы элементов: R1=R4=R5=100 кОм, R2=47 кОм, R3=33 кОм. Обратите внимание, что С2, R4 и R5 в плате стоят "на своих местах" - т.е. это элементы "несимметричной схемы". Далее делаем следующим образом (см. фото): соединяем выводы 5 и 6 МТ8870 с общим проводом перемычкой. Устанавливаем резистор R2, напаяв его прямо на дорожки между выводами 2 и 4. Затем аккуратно отпаиваем вывод 1 и поднимаем его вверх. Резистор R3 устанавливаем вертикально - нижним выводом он подключается к дорожке в вывода 4, а верхним - к поднятому над платой выводу 1. Затем в эту же точку вывода 1 подключаем цепочку C1R1. C другой стороны эта цепочка подключается монтажным проводом к выводу 24 SIM300D.

Устройство работает стабильно, не было замечено ни одного сбоя за весь вечер экспериментов. Впрочем, как ни странно, у меня довольно надёжно оно работало и при включении по несиметричной схеме. Так что гарантировать, что симметричное включение декодера - это "панацея от всех бед", я не могу. С другой стороны, у кого наблюдались подобные проблемы, уж точно хуже не будет. Поэтому просьба ко всем, кто собрал это устройство сделать данную модернизацию и сообщить о результатах. Если действительно результат будет у всех положительный, переделаю принциальную схему и печатную плату под этот вариант включения МТ8870.

Прикрепления: 9894410.jpg (202.1 Kb)

123ksn

Дата: Пятница, 23.03.2012, 11:02 | Сообщение # 349

Группа: Пользователи

Сообщений: 480

Статус: Offline

Quote (Admin)

Т.к. объём материала очень значительный, разбил на две части. Одну из частей разместил, оставшуюся часть размещу попозже.

Спасибо.

Admin

Дата: Пятница, 23.03.2012, 20:16 | Сообщение # 350

Admin

Группа: Администраторы

Сообщений: 4260

Статус: Offline

Quote (123ksn)

Спасибо.

Вас спасибо!!!

Разместил третью часть с своим дополнением о включении декодера МТ8870 по симметричной схеме.