AVR-Microcontroller
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Das APRS Telemetrie Interface

Die Frequenzzähler Kanäle

Das Interface enthält 8 Frequenzzähler mit 8 Bit Länge. Es sind zwei Betriebsarten möglich, jeweils für alle 8 Zähler gemeinsam.

• Modus 0
  Die Torzeit ist 0,1s. Daraus ergibt sich der Zählbereich von 10Hz bis 2540Hz mit 10Hz Auflösung. Die Zählergebnisse liegen im Bereich 0-254. Wenn der Zählwert 255 ist, bedeutet das einen Überlauf des Zählers. In dieser Betriebsart arbeiten die Zähler zuverlässig.
• Modus 1
  Die Torzeit ist 0,05s. Daraus ergibt sich der Zählbereich von 20Hz bis 5000Hz mit 20Hz Auflösung. Die Zählergebnisse liegen im Bereich 0-250. Bei einer Abtastrate der Softwarezähler von 0,1ms lassen sich Frequenzen über 5000Hz nicht messen. Auch bei geringeren Frequenzen ist nur eine korrekte Zählung möglich, wenn die weiter unten genannten Bedingungen eingehalten werden. Die Zähler habe keine Überlauferkennung, sie zählen bei einem Überlauf auch nicht mit 0 weiter. Die Zählergebnisse sind bei einem Überlauf Zufallszahlen. Ebenso, wenn die Zeitbedingungen nicht eingehalten werden. Die Zählergebnisse also mit etwas Vorsicht verwenden.

Die Eingangssignale müssen zwei Bedingungen erfüllen, um richtig gezählt zu werden, die Impulslänge im "1"- und im "0"-Zustand muss jeweils mindestens 0,1ms sein und die Eingangssignale müssen TTL-Pegel haben.

Auch bei konstanter Eingangsfrequenz wird die Anzeige des Zählers hin und wieder auf der letzten Stelle um 1 springen. Das ist ein normales Verhalten von Digitalzählern und kein Systemfehler. Der Grund liegt im Arbeitsprinzip von Digitalzählern.

Die Zählereingänge sind über die Stiftleiste P19, Digital/Counters zugänglich. Die einzelnen Leitungen arbeiten wahlweise als Digitaleingang oder als Zählereingang, abhängig davon welcher Interface-Kanal gelesen wird.

Zum Test über die serielle Schnittstelle den Befehl "RF" (Read Frequency counters) eingeben. Das Interface gibt dann im Sekundentakt die Zählwerte der 8 Zähler dezimal nebeneinander aus. Eingabe von "q" beendet die Ausgabe. Dieser Testbetrieb stört die Verbindung zwischen dem Interface und DIGI_NED nicht.

Als Vorgabe sind nur die Zähler 7 und 8 auf den DIGI_NED-Kanälen 5 und 6 zugänglich. Über die Kanalmatrix lässt sich die Zuordnung beliebig vornehmen.

Die Auswertegleichung 

Das Ergebnis der Frequenzmessung kann man als einen analogen Messwert auffassen, deshalb ist die analoge Auswertung des Ergebnisses notwendig. Das Interface gibt als Zählwert eine Zahl im Bereich 0 bis 255 aus.
Modus 0: Wegen der Torzeit des Zählers von 1/10 Sekunde ist das nur 1/10 der tatsächlichen Frequenz.
Modus 1: Wegen der Torzeit des Zählers von 1/20 Sekunde ist das nur 1/20 der tatsächlichen Frequenz.
Der richtige Zahlenwert kann über die Auswertegleichung wieder hergestellt werden.

Diese Gleichung ist eine quadratische Gleichung der Form Wert=a*x²+b*x+c. x ist der Messwert im Bereich 0...255. Die Faktoren "a","b" und der Summand "c" sorgen für die korrekte Umrechnung. Im Fall unserer Frequenzmessung ist der Faktor "a" immer 0, weil die Frequenzmessung keine quadratischen Anteile hat. Der Summand "c" ist ebenfalls 0, weil die Frequenzmessung bei 0 beginnt. Bleibt der Faktor "b". Mit ihm wird der ursprüngliche Messbereich wieder hergestellt.
Modus 0:
Bei der Frequenzmessung muss der Messwert nur mit 10 multipliziert werden, um den Bereich 0...255 in den Bereich 0...2550 umzurechnen.
Modus 1:
Bei der Frequenzmessung muss der Messwert mit 20 multipliziert werden, um den Bereich 0...250 in den Bereich 0...5000 umzurechnen.

In die Datei "digi_tlm.ini" bei DK5JG-2 würde für den Fall, dass auf den Kanälen A1 und A2 Frequenzen im Modus 0 gemessen werden, eingetragen:

:DK5JG-2  :PARM.Freq1,Freq2
:DK5JG-2  :UNIT.Hz,Hz
:DK5JG-2  :EQNS.0,10,0,0,10,0
:DK5JG-2  :BITS.11111111,DIGI_NED Telemetry

Das bedeutet:

• Die beiden Kanäle messen die Frequenzen 1 und 2. Sie sind als Analogkanal 1 und 2 lesbar.
• Die Maßeinheit ist Hertz
• Gleichung: Frequenz=0*x²+10*x+0, wobei x der vom Interface gelieferte Wert im Bereich 0 bis 255 ist. Die Gleichung ist zwei Mal vorhanden, für zwei Kanäle.
• Die vierte Zeile ist für die Analog bzw. Zählerkanäle belanglos

Konfiguration in DIGI_NED

Eintrag in "digi_ned.ini":

telemetry: 30 1 lpt1_8/5,lpt1_8/6

Also:
Sende die Telemetriedaten alle 30 Minuten über Port 1. Als Analogwert 1 ist der Zähler 7 definiert, als Analogewert 2 der Zähler 8, beide auf LPT1 im 8 Bit Modus.

Abfrage auf dem Digipeater

Mit der Anfrage "tlm a1" an den Digipeater läßt sich der Frequenzzähler 7 abfragen.
Der Digipeater wird antworten mit (wenn ein 2000 Hz Signal anliegt):

Freq1 2000 Hz

Mit "tlm a2" erhält man den entsprechenden Wert für den Frequenzzähler 8.

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Burkhard John

5.7.2006