OK1HDU (Hamradio, electronics, travelling, photography, ok7u...)
599.cz - Homepage 599.cz - Homepage Memorial OK1WC Optimalizováno pro web... Než něco pošlete dál, přečtěte si ... hoax.cz
     Dnes: 05. 12. 2020    spaceweather.com Bouřky v Česku v novém okně Bouřky v Evropě v novém okně Ionogram Průhonice v novém okně Contest calendar WA7BNM v novém okně RSS summary of the last 7 articles    
O   Hlavní menu

 [-] Hlavní stránka

 [-] Zajímavé odkazy

 [-] Download

 [-] Zasílání novinek


O   Seznam rubrik


time.is in new window


f e e d b a c k

O   Počasí v Holicích
JO70XC


O   VOACAP KV Online

O   VOACAP pro CB
Šíření na CB

PHPRS fórum

<a1>technika, bastleni</a1>

Zpět Nová verze stupnice-čítače k jednopásmovému KV QRP transceiveru

Vydáno dne 07. 06. 2020 (1113 přečtení)

HF_scale-counter Již před 14 lety, tedy v roce 2006 jsem tu zveřejnil první verzi digitální stupnice - měřiče kmitočtu k jednopásmovému QRP CW transceiveru SW80+. Potom jsem postavil několik dalších verzí. Stále mi tu ale ležel v papírové krabici TRX SW30+ (verze pro pásmo 10,1 MHz). Nemám na tohle pásmo anténu, do které by se dalo vysílat, takže mne nic netlačilo ten TRX dodělat. Tak letos k tomu konečně došlo.


Jelikož mi ale chybí potenciometry a některé konektory na dodělání SW30+, a nechtělo se mi s článkem čekat, až je budu mít, udělal jsem ukázky do tohoto článku s verzí TRXu pro pásmo 14 MHz, tedy SW20+.

Doba přece jen trochu pokročila, plošné spoje (až na výjimky) již neleptám v koupelně a tak jsem si navrhl novou verzi DPS s použitím jak klasických (THT) tak SMD součástek. Použil jsem jednočip Atmega328PB, protože je mám koupené do zásoby ;-). Vzhledem k velikosti flash paměti (32kB) tohoto MCU jsem si mohl dovolit přidat nějaké další funkce, aniž bych se obával nedostatku místa. Chtěl jsem, aby byla stupnice trochu více univerzální a umožňovala třeba použití i v QRP SSB transceiveru.

Proto jsem kromě vlastního čítání kmitočtu přidal:

  • Možnost uživatelského nastavení MF kmitočtu. Krok nastavení 10Hz. (bylo už v minulých verzích)
  • Uložení až 4 různých MF kmitočtů pro různé druhy modulace. (kmitočet BFO pro CW, LSB, USB se může lišit)
  • Možnost přepínání modulace:
    • tlačítkem na panelu (informace na displeji a na jednom výstupním konektoru)
    • pomocí logických úrovní na jenom vstupním konektoru (informace na displeji)
  • Měření napájecího napětí. (bylo už v minulých verzích)
  • Změřený kmitočet a nastavená modulace jsou posílány sériovou linkou do PC deníku.
  • Čítač obsahuje děličku dvěma a čtyřmi, čímž se zvýšil rozsah měření.




     
Schéma stupnice-čítače
PCB scale-counter side A
PCB scale-counter side B
Schéma stupnice-čítače
Ve vyšším rozlišení
Návrh DPS - přední strana
Ve vyšším rozlišení
Návrh DPS - zadní strana
Ve vyšším rozlišení
     

Princip funkce:

Jako vstupní zesilovač jsem použil původní, staré zapojení, které se mi osvědčilo. Nějak jsem nemohl sehnat vysokofrekvenční J-FET s N kanálem v SMD provedení. Proto jsem použil tranzistory v klasických pouzdrech TO92. Na vstupu je tedy BF245(B). V následujícím stupni je obyčejné "kácéčko" protože tam pro krátkovlnné kmitočty naprosto stačí. Na vstupu do děličky 74HC74 jsem použil "fintu" s odporovým trimrem R11, kterým nastavíme napětí na vstupu na rozhodovací úroveň. Asi by bylo lepší, použít nějaký IO se Schmittovým obvodem na vstupu, ale žádný vhodný jsem neobjevil. A dávat tam další pouzdro třeba s šesti invertory, jenom kvůli Schmittovu vstupu se mi nechtělo. Existují sice SMD obvody, třeba s jedním invertorem (například 74HC1G14 pouzdro s 5 vývody), ale ty nejsou úplně běžně dostupné (většinou jen na objednávku ve větším množství).

Pomocí jumperu si můžeme zvolit vstup do čítače MCU buď přímo, vydělený dvěma, nebo vydělený čtyřmi. Podle toho potom ale musíme použít správnou verzi firmware. Nejvíce se mi líbí verze s děličkou dvěma. Funguje asi do 18MHz a jedno čítání trvá 200ms. Proběhne tedy přibližně 5x za sekundu. Trimr R11 musíme nastavit nepatrně rozdílně pro přímý vstup do MCU nebo do 74HC74. Při testování jsem zjistil, že přímý vstup 1:1 (nepoužijeme-li děličku) má nepatrně nižší citlivost.

V cekci DOWNLOAD jsou uloženy 3 verze firmware. Každá je určena pro jiné nastavení dělení vstupního kmitočtu (1:1, 1:2, 1:4)

Čítání v jednočipu jsem, až na drobné změny, udělal stejné, jako v původní verzi. Použil jsem 16ti bitový čítač, který při každém přetečení (OVF) zvýší pomocnou proměnnou typu byte. Tím získáme čítač 24 bitů, tedy do 224 = 16 777 216. Čítá se po dobu 100ms, 200ms nebo 400ms, podle toho zda, a jaké dělení kmitočtu na vstupu jsme zvolili. Po této době se z okamžitého stavu 16bit čítače a pomocné proměnné vypočítá kmitočet. Ten se ještě před zobrazením zkombinuje s nastavenou hodnotou mezifrekvence (Sečtou se, nebo odečtou, podle kmitočtového plánu rádia.) Z výše uvedeného plyne, že čítač čítá na desítky Hz. To se mi zdá jako dobrý kompromis mezi rychlostí zobrazování a přesností. Na jednotky Hz by čítání trvalo příliš dlouho a při plynulém ladění bychom museli čekat, až se údaj zobrazí. Naproti tomu stovky Hz je již pro CW nebo SSB rádio moc hrubé.

Stejně jako v minulých verzích jsem použil znakový LCD displej se 2 řádky po osmi znacích. Používá řadič HD44780 nebo nějaký kompatibilní. Zobrazení kmitočtu je s desetinnou tečkou mezi kHz a stovkami Hz. Kmitočet je tedy vlastně zobrazen v kHz. Při osmi znacích na řádek (včetně tečky) může být tedy zobrazen kmitočet do 99999.99 kHz (ale samozřejmě, tak vysoko to neměří). Pár slov k použitým displejům je na konci článku.

Jednočip běží na kmitočtu 20MHz z krystalu. U krystalu není žádný trimr na doladění přesného kmitočtu. Jednak se dneska špatně shánějí, byl by drahý a možná i moc veliký. Nepřesnost měření jednoduše dotáhneme při nastavení MF kmitočtu. Prostě si na střed MF filtru naladíme signál o známém kmitočtu (třeba z druhého rádia) a v režimu nastavení mezifrekvence nastavíme takové číslo, aby stupnice ukazovala po jeho přičtení, nebo odečtení přesně kmitočet tohoto přijímaného signálu. Není to sice úplně korektní, ale při přeladění jednopásmového KV rádia maximálně stovky kHz docela akceptovatelné.
Více jsem se o tom rozepsal v tomto článku (poznámka psaná kurzívou).

K měření napájecího napětí je využit jeden vstup AD převodníku. Napětí se měří v kroku 0,02 Voltu, ale zobrazuje se pouze na 0,1V, aby se ten údaj na displeji moc nemrskal. Pokud při zapnutí napájení podržíme pravé tlačítko, a napájecí napětí snížíme pod 10V, zobrazí se i ty setiny a trimrem R8 to můžeme přesně nastavit.

Program můžeme do jednočipu nahrát přes konektor ISP, například pomocí USB-ASP, jak je popsáno v tomto článku. Při programování nesmíme zapomenout nastavit konfigurační bity (fuses). Tedy vypnout dělení kmitočtu oscilátoru osmi, změnit zdroj hodinového kmitočtu na externí krystal a zapnout Brown-out na 2,7 Voltu (nastane reset processoru pokud napětí klesne pod tuto hodnotu).
Je potřeba vybrat si správnou verzi firmware, podle toho, jak jsme zapojili dělení vstupního kmitočtu (1:1, 1:2, 1:4) a podle použitého displeje (LCD, OLED).

CAT komunikace s PC:

Protože je v dnešní době propojení TRXu s počítačovým deníkem naprosto běžné (spíše nutné) vyvedl jsem na konektor také UART z jednočipu. Je to na TTL úrovni, takže můžeme přímo připojit nějaký převodník TTL UART na USB. Pro první pokusy jsem použil modul s připájeným obvodem CP210 (viz obrázek níže). Komunikace funguje bez problémů, ale galvanické spojení s PC přes USB zanáší do příjmu rušení. Dost záleží na tom, jaký počítač použijeme. S mým notebookem je to sotva znatelné, s mým velkým PC je to nepoužitelné. Proto jsem v následujícím článku popsal obvod s galvanickým oddělením na samostatné destičce.

     
setting CAT in TR4W
TR4W with SW20+
TR4W poll rate
Nastavení CAT
komunikace TR4W
TR4W komunikuje
s TRXem SW20+
Je dobré snížit poll rate.
(nikoliv nutné)
     

Pro komunikaci jsem použil hodně zjednodušený protokol pro Kenwood, nebo Elecraft:
Jelikož v tomto protokolu všechny dotazy končí středníkem ";", tak jednočip v čítači jenom hlídá jeho příchod a když přijde, odpoví odesláním změřeného kmitočtu a nastavené modulace. Všechny ostatní informace jsou zbytečné. Mám to spolehlivě vyzkoušeno se závodním deníkem TR4W a běžným deníkem ACLog od N3FJP, který používám asi od roku 2006. Nejstarší verze ACLogu 2.8 a 2.9 mají s komunikací trošku problémy, o něco novější 3.2 funguje bez problémů. Žádnou novější nemám.
Nastavení komunikační rychlosti jsem zadal natvrdo:
38400 bps, 8 data-bitů, 2 stop-bity, bez parity.
Na konektoru je kromě signálů Rx, Tx a GND vyvedeno také napájení 5V pro galvanický oddělovač. Napájení druhé strany předpokládám z USB portu.

Konektor JP4 má celkem 3 různé funkce:

  1. Nastavení MF kmitočtu.
    Podržíme-li levé tlačítko při zapnutí napájení, dostaneme se do režimu nastavení MF kmitočtu. Nastavuje se MF pro ten druh modulace, který byl nastaven před vypnutím. Zkratováním příslušných dvojic pinů na JP4 nastavujeme v kroku +/- 1kHz, nebo +/- 10Hz. Pravým tlačítkem hodnotu uložíme (můžeme i průběžně) a levým tlačítkem vyskočíme do normálního měření. Pokud nastavujeme zápornou hodnotu MF, znak "-" (minus) se tam již nevejde. Proto je umístěn nestandartně nad desetinnou tečkou.

  2. Vstup pro nastavení druhu modulace.
    V normálním provozu (měření mitočtu), pokud propojíme příslušnou dvojici pinů na JP4, přepneme na odpovídající druh modulace. (odshora - CW, LSB, USB, DIG). To se jednak zobrazí na displeji a pro výpočet kmitočtu se použije příslušný nastavený MF kmitočet. Pokud necháme všechny piny JP4 rozpojené, můžeme druh modulace přepínat delším podržením pravého tlačítka. Dvojice pinů M-OUT na dalším, 4 pinovém konektoru "Auto-Mode" musí být rozpojená.

  3. Výstup pro nastavení druhu modulace.
    Pokud na dalším (4 pinovém) konektoru "Auto-Mode" propojíme vstup M-OUT se zemí, bude konektor JP4 fungovat jako výstupní, a při přepínání druhu modulace tlačítkem se na příslušném pinu objeví napětí 5V. (odshora - CW, LSB, USB, DIG). Tím lze přepínat nějaké další obvody v našem rádiu. Aby nemohlo dojít k poškození jenočipu při omylem zkratovaném některém výstupu, přidal jsem na výstupy odpory R12-R15.

Výstup (vstup) AUX na konektoru "Auto-Mode" je nevyužitý. Zbylo mi tam místo, tak jsem vyvedl jeden pin MCU do rezervy, kdybych ho v budoucnu na něco potřeboval.

Nastavení MF kmitočtů pomocí sériové linky:

       
USB to UART CP210x
hyperterminal
Termite_serial-terminal_setup
Termite_serial_terminal
USB-UART převodník
CP210x
Komunikace pomocí
Hyperterminálu
Termite3.4
nastavení com parametrů
Komunikace pomocí
Termite 3.4
       
Když už jsem měl na destičce konektor pro připojení PC deníku, napadlo mne, že by se to dalo použít i na nastavení MF kmitočtů. Jsme-li v režimu nastavení MF (podržet levé tlačítko při zapnutí), můžeme se připojit nějakým běžným terminálovým programen, který umí sériovou komunikaci. Vyzkoušel jsem například Hyperterminál, Termite_3.4, nebo PuTTy.
Nastavení je: 38400 bps, 8 data-bitů, 2 stop-bity, bez parity.
Po připojení přijde na terminál text s popisem, co dělat. Oba způsoby nastavení MF fungují zároveň, takže je lze i kombinovat. Třeba z terminálu zadáme kmitočet (je to rychlejší) a pravým tlačítkem ho uložíme.

Pro sériovou komunikaci jsem použil maličký modul převodníku USB-UART(TTL). Jde o čip CP210x připájený včetně konektorů a pár dalších součástek na DPS velikosti 15x20mm. Koupil jsem ho na ebay.com. Pokud bychom ho chtěli použít pouze pro nastavení MF, není v tom žádný problém. Ale pokud bychom ho chtěli mít připojený trvale, na propojení s PC deníkem, zanáší přímé připojení přes USB rušení do příjmu a je potřeba použít galvanické oddělení.





     
PCB side A assembled SMD
PCB side B assembled SMD
scale-counter side B assembled
Strana A
osazeny SMD součástky
Strana B
osazeny SMD součástky
Strana B
osazeno kompletně
     

Poznámky k mechanickému provedení, použité součástky:

Myslím, že nejlépe je to vidět z fotografií. Všechny součástky stupnice, včetně displeje a tlačítek jsou na jednom dvoustranném plošném spoji.

     
HF_scale-counter, measuring Voltage
HF_scale-counter assembled
HF_scale-counter assembled
Stupnice-čítač
v předním panelu
Pohled seshora Pohled zdola
     

  • Většina SMD součástek je z přední strany.
  • Použitý jednočip je Atmega328PB v pouzdře TQFP32 (NELZE použít Atmega328P bez B na konci). Jak pájet tyto SMD součástky jsem popsal v tomto článku (včetně videa).
  • Jako děličku lze použít 74HC74D nebo 74HCT74D v pouzdře SO14.
  • Krystal 20MHz je běžný, v pouzdře HC49 nízký, nebo vysoký.
  • Většina SMD odporů a kondenzátorů jsou velikost 1206. Pouze odpory R12-R15 (1k0, mohou být i 2k2) jsou menší typ 0805. Dal jsem je tam až dodatečně a na DPS jsem pro ně neměl více místa.
  • Odporové trimry jsou PIHER CA6H nastojato.
  • V dolní části DPS jsou dvě tlačítka (miniaturní mžikové spínače), na které jsem přilepil kulaté hmatníky koupené na ebay.com (u nás jsem žádné podobné nesehnal).

Pár slov k použitým displejům:

Použil jsem LCD displej s LED podsvětlením, které lze zapínat levým tlačítkem. Odporovým trimrem R10 se nastavuje "kontrast", nebo spíše vertikální úhel, ze kterého je display nejkontrastnější.
LED podsvětlení spíná tranzistor T3, proud je omezen odporem R9. Je zajímavé, že například značkový displej od Winstar (Čína-Taiwan) svítí bídně i při poměrně velkém proudu LED, zatímco mnohé NONAME z ebay.com svítí i při malém proudu mnohem víc. Spotřeba samotného čítače bez LED podsvětlení je okolo 30mA. Aby LED podsvětlení u uvedeného displeje Winstar mělo smysl, musel jsem nastavit proud alespoň 40mA (R9=220R při napájení 13,5V), celkem tedy 70mA, což je docela dost.

     
scale-counter with OLED
Stupnice s OLED displejem
     

Lze použít také znakový OLED displej 2x8 znaků. Oproti LCD displeji je jeho kontrast nesovnatelně vyšší. Vyšší je ale také jeho cena. Překvapio mne, že jeho spotřeba je v podstatě stejná (30mA), jako u LCD displeje bez podsvětlení. Z hlediska spotřeby a čitelnosti je tedy OLED jednoznačně lepší. U něj potom samozřejmě nefunguje vypínání podsvětlení (žádné tam není), znaky na OLED displeji svítí samy o době. Takže není nutné osazovat T3, R5, R6, R9 a R10. Byly by tam zbytečné.

Pozor! Některé znakové OLED displeje mají konektor pouze na 14 pinů. Vývody 15 a 16, které jsou zbytečné, tam nejsou. Jenomže je to umístěno symetricky ke středu a potom by to nesedělo s plošným spojem stupnice. Je potřeba použít OLED displej, který má 16 vývodů, i když 15 a 16 tam budou zbytečné.

Displej je možné připojit přes konektor (pinheads a dutinky) ale zbytečně se tím zvětší hloubka celé sestavy. Díry v rozích displeje jsou na šroubky M2,5. Žádné vhodné nemám, tak jsem do děr displeje i DPS stupnice připájel silnější měděný drát, kterým jsem to také (pájením) přichytil zezadu k přednímu panelu z kuprextitu (materiál na výrobu DPS).


Na Youtube jsem umístil ukázku poslechu na SW30+ s touto stupnicí

Jarda, ok1hdu


   | Celý článek |      Informační e-mail tisk clánku
 

Zpět (klikni)

O   Novinky
19.08.2020:
Update na webu DXFC
Dneska jsem updatoval info na webu DXFC.

05.07.2019:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal pár fotografií ze:
Slovinska (červen 2019)
Fotoalbum prozatím zrušeno.

05.12.2018:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal pár fotografií ze:
Slovinska (jaro 2018)
a ze:
Suchého Vrchu (zima 2005/2006).
Fotogalerie je prozatím zrušena.

24.11.2017:
Update na webu DXFC
Dneska jsem updatoval info na webu DXFC

24.11.2017:
Update fotoalba
Do fotoalba jsem přidal fotky z letošní dovolené v Tureckém Oludeniz.
Fotoalbum je prozatím zrušeno.

O   kalendář
<<  Prosinec  >>
PoÚtStČtSoNe
 1 2 3 4 5 6
7 8 9 10 11 12 13
14 15 16 17 18 19 20
21 22 23 24 25 26 27
28 29 30 31    

O   Radary ČHMU

PHP Scripting Language MariaDB Apache Web Server

Tento web site byl vytvořen prostřednictvím phpRS - redakčního systému napsaného v PHP jazyce.
Na této stránce použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami
nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.