[EN] Drive a relay with an USB-to-UART interface

The RS232 standard implements an hardware flow control mechanism. While TxD and RxD pins are used to send and receive data, DCD, DTR, DSR, RTS, CTS and RI allow devices which support hardware control flow to maintain a reliable data connection between a transmitter and a receiver.

Signal Pin  Pin  Direction  Full
Name   (25) (9)  (computer) Name
-----  ---  ---  ---------  -----
FG      1    -      -       Frame Ground
TxD     2    3      out     Transmit Data
RxD     3    2      in      Receive  Data
RTS     4    7      out     Request To Send
CTS     5    8      in      Clear To Send
DSR     6    6      in      Data Set Ready
GND     7    5      -       Signal Ground
DCD     8    1      in      Data Carrier Detect
DTR    20    4      out     Data Terminal Ready
RI     22    9      in      Ring Indicator

From the computer side the output pins are: RTS, DTR and obviously TxD.

Both RTS and DTR pins are usable to our scope, I have chosen the RTS one.

The RS-232 standard defines the voltage levels that correspond to the logical “one” in the range of +3V to +15V and the logical “zero” in the range of -15V and -3V but, through a TTL/CMOS converter, we can use 0V and +3.3V/+5V.
If you want to use a real RS232 port (DB9 connector) you can use the MAX232 IC to use a TTL or CMOS voltage level.

In a modern computer without a RS232 port you can use a cheap USB/TTL-232 interface like this, which already has the TTL voltage values.

Not all of these interfaces have all control flow pins so, if you want to buy the new one, check if RTS and/or DTR are present. On my old USB-to-TTL232 interface neither of those was there, but it uses a PL2303 driver that exposes RTS on pin 3 and DTR on pin 2 so I had to solder a wire directly on IC pin.

The output of RTS (or DTR) pin needs to be connected to the Base of a BJT transistor that controls the current flow through a relay:

If you don’t want to build that part you can use one of these: https://amzn.to/2QDpRQF or https://amzn.to/2QycYHM.

This is the code to SET the RTS pin:

#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define PORT "/dev/ttyUSB0"
main() {
  int fd;
  fd = open(PORT, O_RDWR | O_NOCTTY);
  ioctl(fd, TIOCMBIS, TIOCM_RTS);
  close(fd);
}

and to CLEAR the RTS pin:

#include <fcntl.h>
#include <sys/ioctl.h>
#define PORT "/dev/ttyUSB0"
main() {
  int fd;
  fd = open(PORT, O_RDWR | O_NOCTTY);
  ioctl(fd, TIOCMBIC, TIOCM_RTS);
  close(fd);
}

To use DTR instead of RTS change TIOCM_RTS to TIOCM_DTR.

Compile it with gcc:

gcc set-rts.c -o set-rts

or run in with tcc:

tcc -run set-rts.c

Here’s mine:

[EN] Decoding Oregon Scientific RTGN129 with RTL-SDR [PART 1]

Oregon Scientific RTGN129 is a remote temperature and humidity sensor designed to be used with Oregon’s PRYSMA series stations.
It uses the standard 433MHz band so we can tune our RTL-SDR USB dongle to receive their signal. But how to decode it?

There are plenty of documentation about decoding Oregon’s devices, and Benjamin Larsson’s rtl_433 tool may decode many of 433.92MHz devices but, unfortunately, it didn’t support the RTGN129.

This is the great opportunity to skill myself in reverse-engineering of an “unknown” signal, so I decided to implement it into rtl_433 (Merged pull request: https://github.com/merbanan/rtl_433/pull/634).

From RTGN129 datasheet we have the confirmation that this device transmits at 433MHz.

Oregon uses several protocol versions (v1.0, v2.1, v3.0) so, first of all, we need to discover if our RTGN129 uses one of these. Protocol documentation are here and here.

Instead of using directly rtl_433 in analyze mode (-a flag), we’ll pretend it does not exist and we’ll go down to low level just for fun. A sort of simulated black-box approach.

There are several tools in the wild to analyze the radio signal from an RTL dongle, but one of the best, IMHO, is baudline.

You can use it in the “hacker’s way”, for example:

FR="433.944e6"; SR="2.5e6"; \
rtl_fm -f $FR -s $SR -g 30 -M am | \
baudline -reset -flipcomplex -samplerate $SR \
-basefrequency $FR -channels 2 -quadrature \
-format u8 -fftsize 2048 -stdin

First of all, we need to find the right PPM value to use in the next commands to calibrate our dongle.

rtl_test -p

So we can find the exact frequency of RTGN129 starting from the 433.92MHz:

FR="433.92e6"; SR="2.5e6"; \
rtl_sdr -p 130 -f $FR -s $SR -g 30 - | \
baudline -reset -flipcomplex -samplerate $SR \
-basefrequency $FR -channels 2 -quadrature \
-format u8 -fftsize 2048 -stdin

Where -p is our PPM, -f is the tuned frequency, -s is the sample rate, and -g is the gain (0 for auto). The last “-” before the pipe stands for “stdout”.
433.92e6 stands for 433.92 * 10^6 so 433.92MHz that is more readable than 433920000.

The above command shows you the baudline window. When you see the burst passing in the spectrogram press “pause” on your keyboard, center the signal in the spectrogram area (green background) with the mouse, than center it in the spectrum analyzer (black background) and read the exact frequency on the bottom-right area: 433.95Mhz

Right click on the spectrogram area, then select display, then click wafeform. Now we can see the waveform of the signal in the time domain. To zoom in/out you may use ALT + right and left arrows.

Navigating the waveform we notice that, when the signal is present, the frequency and the amplitude stills the same, and there are silence between two signal, just like in the On-Off Keying!

Basic digital modulation formats:

Now we use “rtl_fm” instead of “rtl_sdr” to demodulate the signal using AM demodulator:

FR="433.95e6"; SR="2.5e6"; \
rtl_fm -f $FR -s $SR -g 30 -M am | \
baudline -reset -flipcomplex -samplerate $SR \
-basefrequency $FR -channels 2 -quadrature \
-format u8 -fftsize 2048 -stdin

and finally visualize the demodulated bits!

If we decode it as “Manchester code” we read:

Instead of frustrating us overlaying red lines in gimp, as I did with the above image, we can use Universal Radio Hacker to decode the stream!

(to be continued …)

[IT] Restauro di un misterioso Zeiss Tessar del 1953

L’anno scorso acquistai uno Zeiss Tessar 50mm f/2.8 da riparare rispondendo ad un annuncio su un gruppo Facebook.
La particolarità di questo esemplare è che è marchiato “Ernst Abbe Jena” e non “Carl Zeiss Jena” e si presenta con le scritte dorate invece che bianche.
Avevo già letto di un esemplare simile su un articolo di Pierpaolo Ghisetti, nel sito di Marco Cavina, che cito testualmente:

“Una versione rarissima ed estremamente particolare di questo obiettivo è costituita dal Tessar f/2,8 marcato Ernst Abbe Jena. Questo Tessar presenta le scritte dorate e non bianche, la T, anch’essa dorata, e la doppia scala delle distanze.

Il significato dell’incisione dedicata ad Abbe (creatore della Fondazione Zeiss) risiede o nella commemorazione di un Giubileo, mai però chiarito, oppure in una prova di mercato per la sostituzione del marchio CZJ, in vista dell’azione legale della Carl Zeiss di Oberkochen, che rivendicava i diritti sui marchi Zeiss, Tessar compreso.

Pertanto si era pensato ad Abbe per creare un marchio alternativo: tuttavia il nome Zeiss era definitivamente affermato, mentre Abbe era conosciuto solo da pochi specialisti. In conseguenza l’iniziativa fu lasciata cadere, dopo poche decine di pezzi realizzati.”

Tuttavia il mio esemplare presenta una differenza rispetto a quello descritto da Pierpaolo Ghisetti, ovvero, non possiede la doppia scala delle distanze di messa a fuoco, ma solamente la scala metrica.

Poiché aveva l’elicoide bloccato decisi di aprirlo per capire il problema. Procedetti quindi a svitare l’anello sulla lente frontale, quello che presenta la scritta dorata “Enrst Abbe Jena”, e con mio stupore trovai un secondo anello, stavolta con la canonica scritta “Carl Zeiss Jena” in bianco, con la “T” rossa, ed un numero di serie diverso, come se fosse stato “rimarchiato”.

Il seriale riportato sull’anello “Ernst Abbe Jena” è “3805021”, mentre quello sull’anello sottostante è “3826545”.

Grazie all’aiuto di Pierpaolo Ghisetti che ha potuto consultare il FabrikatioBuch Zeiss (master di produzione), scoprimmo che entrambi i seriali si riferivano ad esemplari prodotti nel 1953 per “Exakta”, quindi innesto EXA e non a vite 42x1mm, ma ciò non è molto significativo in quanto spesso i lotti di produzione venivano stornati ove necessario col semplice cambio di zoccolo.

Pierpaolo conclude:

“I casi sono due: un falso incollato per aumentare l’appeal dell’ottica abbastanza comune, oppure un originale CZJ fatto artigianalmente e quindi non identico alla mini produzione. Diciamo che visto il caos produttivo in DDR può essere tutto.”

La tesi che sia un esemplare uscito da Zeiss con il doppio anello è supportata anche dal fatto che, confrontando il mio Tessar con quello fotografato da Pierpaolo nel 2011, si possono notare diversi particolari in comune:

  • La filettatura disponibile per il filtro è scarsa su entrambi, circa 2 spire
  • L’anello con la scritt Ernst Abbe ha i tagli per il giravite a compasso come il mio, gli anelli delle versioni classiche non li hanno
  • Il tronco di cono sottostante l’anello (non conosco la nomenclatura esatta) sembra essere diviso in 2 come nel mio esemplare, ed è così anche in quelli non “Ernst” in quanto la parte superiore del cono è un solo pezzo con l’anello riportante la scritta “Carl Zeiss Jena”

La mia tesi è che tutti, o quasi, i pochi modelli marchiati “Ernst Abbe Jena” potrebbero avere il doppio anello. Purtroppo l’esemplare fotografato nel 2011 da Pierpaolo non è più in suo possesso per poter verificare.

A seguire qualche immagine durante la fase di pulitura e nuova lubrificazione con grasso al litio.