Самодельный автоазимут (практика)

[DrLithium]

Начало и теория здесь: https://forum.vegalab.ru/showthread.php?t=81991
Практика и детали здесь.

Так сошлось, что знал куда копать. В 2-х словах, библиотека FHT (быстрое преобразование Хартли). Не очень давно на трубе видел ролик по теме анализа спектра. По этому отложил текущий проект и решил приложиться...

http://www.elektronika.kvalitne.cz/A...HT/AVRFHT.html - авторское описание (если что, то вообще не читал, мне нужен уровень пользователя и не больше).
http://alexgyver.ru/fhtspectrumanalyzer/ - собственно наводка с трубы.
Наработки и файлы будут позже (сам верю).

1. Как оказалось библиотека хорошо заточена под текущую задачу. Задача по библиотеке - изучить, настроить опции и обкатать.
2. Но и заточена под среду разработки Arduino, с коей до сей поры не пересекался, т.к. пишу в основном на ассемблере под AVR.
3. Успел выяснить, что в Atmеga8A (будучи превращённой в Arduino) недостаточно памяти (была ругань компилятора, а проект завёлся, но на вход не реагировал), надо 168-ю или 328-ю.
4. Отсюда вытекает понимание ядра и средства отладки - Adruino mini + FTDI (выяснилось: AREF (20) не выводится на пин, только подпаиваться) или Adruino Nano (FTDI на FT232 встроенный или аналогичных). FTDI (он же связь с ПК по USART через USB) в одной из демок выводит на терминал массив замеров, ака спекроанализатор, с чем и придётся работать.
5. Поскольку опыта работы с АЦП имел мало (сам не разрабатывал, работал только с компаратором), то не был в курсе того, что оказывается каналы легко переключаются и для замеров 2-х каналов поочерёдно, даётся элементарная команда указывающая на пин для измерения. Т.е. внешней коммутации не нужно.
6. Управление чувствительностью можно организовать простейшим делителем задающим опорное напряжение. Вероятно сверх высокая точность опорного напряжения не нужна.
7. Конденсаторы малой ёмкости отрежут совсем не интересную НЧ составляющую спектра. Да и подключить устройство можно к индикатору, да бы не вносить в УВ помех и искажений.
8. L293D (защитные диоды на выходе, внутри) перекроет потребность в управлении шаговым двигателем. Та же схема (микроконтроллер и его алгоритм) будет управлять направлением, шагами и инициализацией. Для инициализации нужен будет концевик, лучше оптический. Ограничение диапазона по шагам д.б. программное.
9. Шаговый двигатель - вполне подойдёт от флоппи дисковода + в нём же есть оптический концевик.
10. Основная задача обеспечить настройку головки на максимально высокую частоту. Можно научиться определять, после очередного шага, значение самой высокой частоты сумевшую достичь среднеарифметической амплитуды набора более низких частот, определённых (значения частот, а не замеров) заранее или вычисляемых (задавая смещение набора) относительно предыдущего результата поиска ВЧ. Если частота понизилась, то меняем направления шага и делаем шаг. Иначе не меняем. При достижении потолка, топчемся на месте. При отсутствии роста ВЧ - то же (в паузе, конце ленты, грязь).
11. Опция: возможно при не достижении какого-то значения частоты, сообщать зажиганием светодиода о загрязнение поверхности головки.


Остальное позже...

З.Ы. Естественно это не конечный вариант, а всего лишь предполагаемый путь решения задачи. На то и форум, что б предлагать что-то лучшее. Не маловажным фактором будет цена решения. Так же ещё предстоит решать вопрос конструкции "мотор->...->головка" и "остроты зрения" системы.

================================

Обновлено 01.07.2018:

Как и обещал выкладываю набросок.
Архив WinRAR v.5.00AA_06_(01.07.18).rar

Схема:

Скрытый текст

[свернуть]

[Turbo_man]

Так же ещё предстоит решать вопрос конструкции "мотор->...->головка"

Есть мысль, что это первично. А как уже там этим регулировать азимут это вопрос второй, можно просто на слух переменником на передней панели, если вдруг автоматически не удастся.

[DrLithium]

Не думаю, что механика так будет сложна.

Наковырял готовых узлов, собрал. Грубо, но думаю принцип понятен.

Шаговый -> рычаг с понижением -> клин -> опора головки скользит по клину.

[Turbo_man]

Грубо, но думаю принцип понятен.

Ну у меня как бы есть 680ZX, и я его блок головок разбирал. Так что тут всё понятно (хотя там привод на ГЗ, а не на ГВ).
А вот как вы хозяину накаямы, например, посоветуете решить вопрос? Вставить туда ЛПМ от CD1?
Думаю вопрос отпадёт на этапе проработки.

Хотя я не спорю, эта тема и вопрос решения интересны мне с многих сторон.

[DrLithium]

Если спросит, то может и покумекаю. Прикидывать надо по месту. У меня же нет данных да же для грубых прикидок.

Первое что надо делать, смотреть свободное место и выбирать то, что туда лезет из движков или иначе какую делать тягу.

Далее отрисовка узлов в 3Д, построение деталюшек, печать/резка/пилка, тесты...
Другой вопрос в том, что было бы ради чего вписываться на этот уровень. Т.е. д.б. рабочая система оправдывающая затраты.

Маловато времени, своё вкусное и глобальное простаивает.

А пока по этому проекту, думаю нет желания заказывать Arduino. Сделаю платку для Atmega168 (типа MINI), чтоб TQFP в макетку воткнуть и мочь проверить работу примера. Тады и дальше можно идти.

[Turbo_man]

Offтопик:
А вы СРВ доделали? Что-то в последнее время опять мысли одолели сделать новую попытку.

[DrLithium]

Offтопик:

А вы СРВ доделали? Что-то в последнее время опять мысли одолели сделать новую попытку.

По секрету промолчу. Терпение мой друг, ещё много работы... ))

[DrLithium]

Победил таки отладочную платку а-ля ардуино. И теперь будет можно потихоньку приниматься за написание прошивки.

Наверное будет интересно рассказать о футбольном поле усеянное граблями, на котором пришлось играть в жмурки...

Т.к. подходящая библиотека FHT была написана под мало мне знакомую среду ардуино, то выбора не осталось как начать плясать под эту дудку.

"Готовое решение" - ждать доставки дольше, а под рукой оказалось то, из чего можно сваять совместимую отладочную платку. А за одно и свой 80-й левел, по лазерно-утужной технологии, на публике подтвердить!

FTDI был, но пришлось переделать, т.к. для работы с платами ардуино нужен добавочный сигнал "DTR" (вывод 2 FT232FL), управляющий ножкой "RESET" на платке. Без него процесс прошивки будет с костылями (дёргать вручную) или придётся навешивать лишний провод на весьма тонкие выводы. Т.е. теперь связка, комп->среда разработки Arduino->USB->FTDI->отладочная плата, не порвана в середине. Дело за самой платой.

Зачем нужен FTDI? Ответ прост, заливка прошивок идёт через него без программатора и вывод отладочной информации в комп, идёт по нему же. После того как прошивка будет готова полностью и будет залита в контроллер, FTDI будет не нужен и он сможет трудится на благо следующего проекта.

Мой выбор пришёлся на вариант Mini. В последних версиях ставится Atmega328P, но иногда можно встретить Atmega168 (кои и были в наличии). Но! Нам нужен внешний вывод "AREF" который именно на этой плате (лишённой FTDI, что иногда есть плюс) и не выведен на внешний пин платы. Пришлось спороть отсебятину и убрать продублированный вывод "D13" (в девичестве "SCK"), заменив необходимым.

Для заливки бутлодера, пришлось дельтировать кнопку сброса (вообще необходимость оной вызывает недоумение, т.к. сразу два, а иногда и три, вывода "RESET" имеется на периметре) и занять её место полноценным SPI (который в среде Arduino любят обзывать "ICSP").

Для заливки в качестве бутлодера в Atmega168P был выбран "ATmegaBOOT_168_ng.hex" из папаки "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\bootloaders\atmega".

Фьюзы выставил следующие: high 0xdd, low 0xff, ext 0xF8. Т.о. все это относится к варианту "Arduino NG" из файла "boards.txt" в папке "C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr".

Пока описание вроде как по маслу, легко и граблями особо не пахнет... В тёмной, тёмной комнате... Белой, белой ночью... (21/06 же). Сижу я с паяльником и колдую над тем, как бы залить бутлодер в несчастную 168-ю с индексом "P".

Тут надо сделать отступление. Был у меня проект по блоку управления для "Вильмы 204", именно на одной и тех трёх "168P" купленных когда-то давно. И в те давние времена жил у меня да был, программатор "NM9211". Некозистый такой и не замысловатый, но дело своё знал и как оказалось теперь, он уделывал по всеядности многих своих собратьев (больше заслуга дружественного ему софта). Но на беду, пробегала тут старушка с косой... Хвостиком махнула и ... Починить я его так и не смог. Все доступные прошивки в сети, у меня по каким-то особым причинам, не заработали и решено было взять нового слонка-горбунка, под названием "USBbit". И вот этот малыш рос, рос и вырос в размеры: 70x22x9 мм. Чего так? А выкармливал я его изюминками заморскими, под название SMD, т.ч. не выросло, что росло. Чёго ж в нём такого особенного? Скоростной программатор без необходимости первоначальной прошивки + тот же FTDI (COM-порт через USB для отладки по необходимости). Платой за сии явства, оказалось только одна версия, спецом заточенная под этот программатор: "SinaProg" v.1.5.5.10. Позже вырастил ему брата - "USBASP" на atmega8a. Подкупила простота проекта и как вариант для страховки, если основной где-то не справится. А теперь был ещё и состряпан до кучи, прям на макетке, ArduinoISP! Всё из того же atmega8a, но уже в DIP-e. Т.к. прошлые эксперименты показали недостаток памяти сего те`льца, а бутлоадер уже был залит, то превратить его в ещё один программатор, оказалось делом нескольких минут. Т.с. Змей-Горыныч Эсква́йр получился.

И вот когда было потрачено уже два дня на производства двух плат с подбором SMD-ишной мелочи (регулярно растворяющейся в воздухе), брызжа слюной в предвкушении новых софтовых побед, я поздно услышал как в воздухе засвистело дерево и увороты в купе с приёмами "паяй-фу" не помогли. Это были ГРАБЛИ! Вернее их ручка, не пропорционально набиравшая скорость и с дьявольским самонаведением летела на свидание с моим мозгом. Можно сказать "вилы" устроили "грабли". Пора бы взяться за расшифровку, т.с. Алекс - Юстасу.

Тут-то и началось страшное... Горыныч чихал, кашлял, давился и кряхтел, но пресловутая буква "P" ни как не желала быть проглоченной. Её и жарили "eXtreme Burner"-ом, и варили SinaProg-ой, и парили "Khazama AVR Programmer", и мариновали в "AVRDUDE_PROG 3.3", вялили в "CodeVisionAVR 3.12" и т.д. Не нашлось и управы в виде пресловутой связки "AvrOspII v.5.47" + "NM9211", из-за безвременной кончины последнего. Ибо только сей меч-леденец смог бы положить ей конец, т.к. в списке услуг было явным образом заявлено - "168P"!

Гуглёж-мухлёж по третьему разу выдавал практически одни и те же ссылки, а пресловутая сигнатура "0x000000" колечками покидала пасти голов. Если и находились храбрецы-умельцы сумевшие накормить своих ручных Горынычей, то мне не везло. А свезло на весло, вернее на ручки... от граблей. Ни одна прога ни программатор не давали заветной комбинации.

Да что у ж говорить. Уже почти совсем пав духом - сдув TQFP-овый корпус носителя несъедобной "P", а отдав знахарю "Atmega fusebit doctor", получили вердикт - "Не известной сигнатурой владеет сей Штирлиц!". А на визитке чётко заявлено: обработаю все варианты - "Atmega168/A, Atmega168P/PA"! Хотя может что-то с контактом было не то... Главное сомнение, услугами ветеринара, было опровергнуто: оставшиеся 2-а экземпляра из трёх подают признаки жизни, но требуют готовки на медленном огне и на дубовых поленьях!

Что ж! Решено! Склепаем для такого случая невиданный до сего момента инструмент - плазменный-джедайский пинцет для эпиляции враждебных интимных зон, выдав его одной из глав Горыныча! Поскольку относительно вразумительного и детального решения не нашлось, будем менять сигнатуру чистой 168-й, т.е. без индекса "P". Но которой голове?

Среда в которой удалось быстро разобраться, была уникальная по своей заточке прожка "SinaProg" версии "1.5.5.10".
В "avrdude.conf" - секцию "ATmega168" меняем на "ATmega168P".
Мухлюем "id = "m168";" на "id = "m168p";".
Перекрашиваем "desc = "ATMEGA168";" в "desc = "ATMEGA168P";"
Тут же правим сигнатуру: "signature = 0x1e 0x94 0x06;" на "signature = 0x1e 0x94 0x0B;".
Во всех файлах, прям во всех 4-х, с расширением ".cal" бреем Володек с усами "ATmega168" и доводим до состояния "ATmega168P", т.е. лучше уж вы к нам!.
И на закуску, в "Device.txt" брюки "ATmega168 m168 1e9406" выворачиваем и получаем "ATmega168P m168p 1e940b".
168-й в чистом виде вряд ли уже попадётся, но в архиве всё ж есть оригинал, т.ч. не потеем.

Наверное сей фокус смог бы пройти и непосредственной в среде разработки, но... что-то с байтами моими стало, а по рейду я пройдусь дефрагом, пара кластеров опять упало, для инета 20-ь метров - мало. Лень уже, короче и так работает.

Шьём "ATmegaBOOT_168_ng.hex" и выставляем фьюзы, как сказано выше. Цепляем на макетку. Снюхиваем с FTDI, и заливаем "Blink" дабы убедиться в победе.

Если надумаете покупать платку для этого проекта, вероятно ваш выбор должен пасть на Nano. Но надо понимать, залит ли бутлодер заранее. С залитым - дороже. Читать описание надо или после программатор и среду Ардуино искать в шаговой доступности.

З.Ы. Версия среды Ардуино 1.8.5 с офф. сайта. Всё. Я спать. Завтра новые поля с граблями и голодные Горынычи...

[Partagas]

DrLithium, я ведь давал ссылку на то как избежать всe эти мучения Ну да ладно - энтузиазм есть и это главное

[DrLithium]

DrLithium, я ведь давал ссылку на то как избежать всe эти мучения Ну да ладно - энтузиазм есть и это главное

Я наверное её где-то прозевал.

---------- Сообщение добавлено 22.06.2018 в 06:45 ---------- Предыдущее сообщение было 21.06.2018 в 19:20 ----------

Подобрал провод и разъёмы. Проверил работу базовой прошивки - движуха по диапазону работает, но я пока не доволен. То ли шумов и наводок до фига с компа, то ли что-то не верно работает.

Возник вопрос: достаточно ли в нашем случаем предела оцифровки в 38.4/2=19.2 Кгц или есть смысл поднять до 76.8/2=38.4 Кгц? Но тогда разница между двумя соседними частотами увеличится. Хотя имея 128 значений частот (правда из этого числа ещё и НЧ замеры н.б. выкинуть) может будет и достаточно. Те же Наки по уровню -20Дб тянут до 27 Кгц.

[DrLithium]

Собственно сам же и отвечаю на свой вопрос.

Реальная частота когда нет глюков и косяков, при установленной частоте оцифровки 38,4Кгц, составляет менее 17Кгц. Далее, если двигаться за пределы 16,5Кгц, начинается глюк с обратным ходом результата. Т.е. после начинается эффект зеркала, чем дальше за 17 (да же не 19.2 !) тем меньшее значение показывает всплеск.

Примеры: при f оцифровки 76.8Кгц, 35Кгц отбрасывает на 27,4Кгц, 33,5Кгц - 29Кгц, 32,5Кгц - 30Кгц. Аналогично и на f оцифровки 38.4Кгц.

Выбора нет, перехожу на 76.8Кгц оцифровки. Здесь крайнее значение до начала эффекта зеркалирования - 31.2Кгц. Т.е. что б система не врала, на вход нужно будет воткнуть фильтр.

Для отброса мусора снизу, взял готовый кусок кода, который обнуляет все значения ниже 35 единиц. Общая картинка повеселела.

Приблизительно 15003Гц:


Приблизительно 28.5Кгц:

* - Тут естественно НЧ-мусор будет отброшен за не надобностью.

Теперь новый вопрос: достаточно ли будет "разрешение" (точнее количество полос) для работы алгоритма? Может получится так, что изменение положения азимута, не даст заметного для системы изменения в спектре.

Если так, кто надо будет решать вопрос, об изменении полосы для замеров. Т.е. не от 0Гц и до максимума, а от скажем 8Кгц до максимума. Тут надо будет понять какое значение лучше будет подходить, что б система могла начать работать при низком качестве фонограммы.

---------- Сообщение добавлено 10:55 ---------- Предыдущее сообщение было 10:04 ----------

Вот о чём подумалось, пока не заснулось:

При недостаточном разрешении и получении незаметных (мало заметных) изменений в спектре, можно делать повтор шагов без изменения направления. Т.с. искусственно увеличивая размер шага. Т.о. можно будет дать понять системе, что она имеет дело с весьма деликатным инструментом. И пусть да же считает эти самые шаги, мало ли пригодится.

---------- Сообщение добавлено 25.06.2018 в 05:07 ---------- Предыдущее сообщение было 24.06.2018 в 10:55 ----------

Пока собираюсь с мыслями и ставлю эксперименты...

Ловлю максимумы в полосе 7800-12000Гц(по замерам) или 9600-14400Гц (по формуле).

Это отдельный массив максимумов на 16 значений (можно будет ещё уточнить, надо ли столько, т.к. памяти ОЗУ, уже не хватает), который вероятно сделаю смещаемым в зависимости от замеров.

Поставил переменный резистор на AREF. По схеме получается 1,1В, но кжись большая чувствительность получилась при значении 0,7В. При этом 94 единицы соответствует ~0.8В сигнала.

Измерил ещё раз (но уже от внешнего генератора), лучшая чувствительность при 0.67В на AREF. Ниже уже нет измерений, по этому надо ставить надо чуть больше, во избежание отказа при измерениях.

Максимальное значение которое удалось увидеть = 123. Значение амплитуды при этом = 2.96B (4.22В при отключенном входе).

Т.е. при таком раскладе нужен усилитель.

[DrLithium]

Довольно не удобно видеть значение номера из массива и не понимать какой частоте соответствует значение.

Формула простая: номер элемента массива * F дискр. / число элементов массива. Понятно, что это линейная зависимость, 300Гц на шаг. Но формула не подходит совсем. Надо будет поискать как же считается в текущей библиотеке и можно ли менять - пока не понял. Вопрос в том, выгоднее иметь линейную зависимость или нет?
Пример: 32 * 76800 / 256 = 9600 Гц.

В отладку можно включить.
Было:

Стало (но враньё, тупо ориентир):


Проверил соответствие расчётных и реальных частот - попадания нет совсем! В чём фокус? Не ясно. Глянул на видосе по-кадрово - расчётные значения явно завышены.

Присабачил на вход "КТ3102БМ" (позже найду индекс "Е" и опробую), стало полегче. Помучаюсь пока на этом варианте, м.б. будет и достаточно...

Но надо будет ещё подумать на тему усиления с выхода УВ. Желательно бы уложиться в +5В питания. Помощь приветствуется. Критерии: линейность в 1000-30000 Гц, питание +5В, усиление 30Дб, простота и минимальное влияние на сигнал выхода УВ.

На текущий момент, линза (массив на 16 полос) ползёт в верх по частоте (массив 127 полос) начиная с 16-го элемента (4800 Гц расчётное) при условии, что зафиксировано значение амплитуды превышает максимум (замеренный ранее) * 0,66, для элементов 13-16 линзы. Т.е. 13-16 некий стопор - нет сигнала, стоим. Есть - смещаемся на от 1-го до 4-х.

Остаётся обеспечить стабильную работу этого алгоритма, и брать номер последнего весомого элемента линзы для сравнения со значением предыдущего цикла.

Вероятно придётся вводить борьбу с помехами и наводками, т.к. единичный всплеск на "нужной" частоте, может поспособствовать неверному решению. М.б. значения должны подтаивать, как пики на индикаторе. Посмотрю ещё надо ли, может такая ошибка не так страшна.

[Turbo_man]

Что-то вы ну очень глубоко "углубились".
Круто слишком. Нет?

[DrLithium]

Абсолютно нет. Всё ровно в намеченных рамках.

Может "снаружи" кажется углубление, но изнутри всё очень поверхностно.

Выложу скетч - станет всё понятно, кода в отличие от того, что пишу на ассемблере просто 1/100-я.

[DrLithium]

Выложил архив в шапочке.

[speedster]

система всегда следящая ? или только при смене кассеты ?

[DrLithium]

Это только сам принцип. До полноценного не доводил, у меня пока негде что-то проверить и довести до уровня потребителя. Текущий вариант всего лишь сигнализирует от необходимости произвести действие и когда именно, т.е. 2-а светодиода - направление + 1 светодиод - шаг. Можно провести опыт: подключить модуль и без звука попробовать настроить вручную, опираясь на подсказки. Несколько последовательных шагов в одном направлении - гарантия успеха (при раскрученной головке). После, направление должно постоянно меняться при достижении максимально широкой полосы частот. Смена направления обозначает сужение полосы частот, т.е. дойдя до пика, система должна топтаться в верху оптимального положения настройки.

Остальной функционал можно будет приляпать в любой удобный момент, но! Только сначала надо убедиться, что система работает и удовлетворяет.

А слежение или разовая настройка, или два в одном флаконе - дело не сложное.

Для меня пока сложнее найти усь для этого устройства на +5 вольт. Что-то не хочется заводить +12 и -12 (+15 и -15) В и усложнять плату и схему. Требования к усилку самые примитивные, выше писал.

Но надо будет ещё подумать на тему усиления с выхода УВ. Желательно бы уложиться в +5В питания. Помощь приветствуется. Критерии: линейность в 1000-30000 Гц, питание +5В, усиление 30Дб, простота и минимальное влияние на сигнал выхода УВ.