! Text je prevažne okopírovaný z článku, kt. slúžil na iný účel. Neberte jeho znenie ako originál patriaci sem :)
!!! Vychádzal som z pôvodnej verzie Pugzleyovho papagája, kt. nájdete na jeho Web stránke : https://sites.google.com/site/om1aeg/ (https://sites.google.com/site/om1aeg/) !!!
Načo slúži opakovač ?
Týmto článkom chcem ukázať rádiokomunikač né zariadenie pre rádioamatérov a nadšencov rádiových vĺn . Princíp komunikácie cez toto zariadenie spočíva v zázname prijatej relácie z audiovýstupu rádiostanice a následné zopakovanie relácie naspäť do éteru . Môže sa stať, že dve komunikujúce osoby sa nemusia vzájomne počuť (alebo majú slabý signál navzájom), tento záznamník je uložený na vyššie položenom mieste ,teda v mieste lepšieho príjmu rádiového signálu a spojenie môže byť uskutočnené pomocou tohto záznamníka. Záznamník má zabezpečiť kvalitu spojenia a spoľahlivosť. Keďže rádiostanice (PMR rádiostanice), pre kt. bol záznamník vytvorený, nie sú schopné prijímať a vysielať súčasne, alebo by museli byť dve rádiostanice, čo pre malý počet kanálov v tomto pásme nie je možné vytvoriť funkčnú prevádzku, musel som voliť systém nahraj - zopakuj .
Táto technológia spomaľuje spojenie, ale záznamník bol vytvorený na účel vzdialenejšej komunikácie ako je za normálnych okolností možné . Preto som na záznamník doplnil identifikáciu, kt. vysiela pravidelne do éteru svoju polohu, frekvenciu a iné technické údaje. Toto umožňuje ľuďom poskytovať aj informáciu, že na kanáli sa pracuje a taktiež informuje o tom, že záznamník je v reálnom čase v prevádzke .
(http://www.pbh.sk/index.php?action=dlattach;topic=467.0;attach=736;image)
Prvá, skúšoná verzia opakovača - funkčná
Postup práce
V roku 2009 vznikla debata na fóre určenom pre nadšencov rádiových vĺn (osoby, kt. robia spojenia pomocou vysielačiek bez udelenia rádioamatérske ho povolenia, ďalej rádioamatéri) oživiť prevádzku či už v pásme CB (Citizen Band = Občianske pásmo 27 MHz) alebo PMR ( 446 MHz) . Keďže sa rádioamatéri poznajú po širokom okolí a ich jednoduchosť a technické parametre bez návštevy vyššie položených miest nedovolia komunikovať po väčšej časti Slovenskej republiky, nútilo nás vymyslieť záznamník pre tieto pásma . Pre malý vysielací výkon (cca. 0,5 Watt ERP) nemá záznamník veľmi veľký dosah a na Strednom Považí nebol žiadny funkčný opakovač, inšpiroval som sa jedným funkčným záznamníkom v Bratislave (konštruktér Pugzley BA, OM1AEG) . Po čase som začal konštruovať vlastný návrh záznamníka .
Od apríla do októbra 2010 pracoval z Vršateckých bradiel (cca. 800 m.n.m) tento záznamník . Po polročnej prevádzke v náročnom teréne som sa rozhodol kvôli nadchádzajúcej maturite záznamník odinštalovať z kopca a rozšíriť o ďalší modul, ktorý bude hlásiť polohu . Keďže audiopamäte ISD od firmy Nuvoton sa už ťažšie dajú zoženúť. Mali tam ISD1620BSY s pamäťou od 6 do 40 sekúnd. Na datasheete som pozrel parametre audiopamäte a tieto pamäte majú svoje všeobecné zapojenie . Ja som ho na papier pozmenil pre svoju potrebu a keď som sa teoreticky presvedčil, že by mal fungovať, začal som kresliť v schému a DPS.
(http://www.pbh.sk/index.php?action=dlattach;topic=467.0;attach=738;image)
Schéma zapojenia - opakovač spolu s identifikáciou .
Popis činnosti záznamníka
Záznamník obsahuje 2 plošné spoje . Prvý plošný spoj zabezpečuje záznam prevádzky z rádiostanice a následným odvysielaním do éteru .
Srdcom záznamníka je audiopamäť ISD1420 od firmy Nuvoton . Audiopamäť nahráva záznam v dĺžke od 0 až 20 sekúnd. Keďže ide o pamät typu ROM, jej záznam zostane zachovaný až 100 rokov aj po odpojení napájacieho napätia. Pamäť riadia tri základné log. vstupy : REC (stav ukladania do pamäte), PLAYL a PLAYE( prehrávanie podľa uvoľňovania nap. úrovne). Všetky sú aktívne v log. 0, pričom v danom okamihu musí byť aktívny len jeden log. vstup. Túto audiopamäť riadi 4 hradlový logický člen NAND typu 4093N . Celý obvod je napájaný log. napätím 4,5 Volt.
Keď rádiostanica príjme signál, otvorí sa squelch rádiostanice (je to nízkofrekvenčn ý regulátor, ktorým nastavujeme, od akej sily prijatého signálu máme počuť protistanicu) a na výstupe reproduktora (resp. handsfree konektora medzi zemou a výstupom na slúchadlá) sa objaví js. napätie o veľkosti cca. 2,73 V. Spolu s napätím sa zároveň moduluje sínusový signál, kt. amplitúda závisí od hovorenej reči . Signál prechádza cez tlmivku, aby sa zabránilo prieniku vf signálu do obvodu pamäte. Sínusový signál ďalej pokračuje cez filtračný kondenzátor C29 do analógového vstupu audiopamäte ANA IN . Veľkosť amplitúdy str. signálu sa dá nastaviť trimrom R26 . Jednosmerné napätie sa rozvetvuje a pokračuje cez diódu D8 (BAT19) a usmerní striedavý signál . Ak je tranzistor T5 otvorený (stanica má otvorený squelch), na vstupe prvého log. člena (IC1A) sa objaví log. 0. Pamäť v tomto okamihu má nahrávať záznam z rádiostanice, a preto pomocou 2 členov NAND aktivujeme signál REC. V tomto okamihu je vstup PLAYE v stave log. 1. Relácia by nemala trvať dlhšie ako 20 sekúnd, nech nerozprávame zbytočne . Keď sa rádiostanici zavrie squelch (
stanica čaká na príchod signálu), tranzistor T5 sa zavrie a pomocou log. členov NAND sa vstup audiopamäte REC preklopí do stavu log. 1 a vstup PLAYE sa preklopí do stavu log.0 . Vtedy začne prehrávať záznam . Záznam prehráva od začiatku pamäte, pretože som tak nastavil adresovanie .
Nízkofrekvenčn ý signál je pulzne-šírkovo modulovaný (PWM) a vychádza z audiopamäte cez piny 14 (SP+) a 15 (SP-) . Signál pinu 15 ( SP-) pomocou kondíka C22 odfiltrujeme späť na sínusový a jeho úroveň môžme nastaviť trimrom R25. Signál je ďalej cez tlmivku vedený na svorku X15-2, kde je vedený do rádiostanice na vstupy zem-mikrofón. Signál z pinu 14 usmerníme diódou D2 a keďže kľúčovanie rádiostanice ( stav prepnutia rádiostanice do režimu vysielania) funguje na základe zmeny odporu a galvanického spojenia so zemou na vstupe zem-mikrofón, otvoríme pomocou usmernenej modulácie PWM tranzistor T6 a nf signál sa spojí so zemou (log. 0), čo spôsobí zakľúčovanie rádiostanice a prenosu nf signálu z audiopamäte. Tzn., že v éteri počujeme to, čo sme povedali predtým do záznamníka.
Druhý plošný spoj sa skladá z audiopamäte ISD1620BSY ( SMD) . Táto audiopamäť je podriadená prvej (prevádzkovej) audiopamäti, pretože táto pamäť slúži len na identifikáciu zariadenia (hlásenia technických stavov) , nikdy nie na záznam prevádzky z rádiostanice . Táto audiopamäť má záznam už vopred nahratý buď cez mikrofón pripájaný na svorky X1-1 a X1-2, alebo nahratý z externého zdroja (zvuková karta v PC a pod.) Keďže elektretový mikrofón potrebuje predpätie, musíme cez predradný odpor R1 priviesť naň napätie Vcc. Pokiaľ nahrávame z externého zdroja, napätie nesmieme privádzať. Periódu odohrávania záznamu z pamäte riadi procesor AVR Atmel ATtiny13A.
V reálnej prevádzke bude konštatovaná na čas 10 minút, ja som však kvôli ukážke stanovil periódu na cca. 40 s.
Táto pamäť pracuje na približne rovnakom princípe, ako audiopamäť ISD1420 s tým rozdielom, že namiesto log. členu 4093N je použitý procesor Atmel . Stav nahrávania vyvoláme tlačidlom REC . Nahrávanie je aktívne len počas držania zatlačeného tlačidla , pretože inak sa objaví na vstupe pamäte napätie Ucc (log.1). PLAYL máme rovnako vyvedené na tlačidlo pre pohodlnosť, aby sme nemuseli čakať, kým nám procesor napočíta 40 s.
Táto pamäť si pamätá záznam v dĺžke od 6 do 40 sekúnd . Je to dané frekvenciou vzorkovania , kt. nastavujeme odpormi R4-R8. Najmenší odpor predstavuje najvyššiu frekvenciu a opačne. Ja som použil v tomto prípade najkvalitnejší záznam.
Táto pamäť, narozdiel od predošlej pamäte má viacej audiovýstupov : P2- zosilnený analógový signál, P4- nezosilnený analógový signál. Ja som opäť pre rovnaký spôsob zakľúčovania rádiostanice použil moduláciu PWM z pinov 8 a 16 . Nf signál je paralelne vedený na svorky X15-2 a X15-4 (GND) k prvej audiopamäti .
Procesor AVR je napájaný napätím Vcc o veľkosti cca. 4,5 Volt. Procesor má v sebe napálený program časovej slučky a posielania log. 0 na výstup a testovania 2 vstupov vstupújucich do prvej audiopamäte . Je to z dôvodu kolízie audiopamätí. V reálnej prevádzke by nebolo efektívne, keby dve audiopamäte začali hovoriť súčasne, tzn. podriadená audiopamät (identifikácia) začne hovoriť len vtedy, pokiaľ sa neprehráva záznam, resp. nenahráva záznam do prevádzkovej audiopamäte (záznam signálu z rádiostanice). Keďže som pri meraní napätia pri stave log. 0 vstupujúcich do pinu REC a PLAYE nameral približne 0,7 Voltov, procesor AVR by toto napätie nemuselo zhodnotiť ako log .0 . Preto som zapojeniu poriadil dve TTL logiky , kt. tieto stavy zabezpečia .
Ak je napätie na bázach Tranzistorov T3 a T2 log.1 , tranzistor sa otvorí a medzi emitorom a kolektorom sa objaví napájacie napätie (Vcc) . Ak je napätie na bázach tranzistorov log.0, tranzistor ostane zavretý a medzi kolektorom a emitorom sa objaví 0 Voltov.
Procesor AVR potrebuje na svoju činnosť program. Stačí ma kontaktovať.
Nevýhoda spočíva v tom, že procesor AVR bez taktovacieho kryštálu je dosť nepresný , avšak v prevádzke nie je až tak podstatné, či bude identifikácia hlásiť každých 8 alebo 10 minút.
Celý obvod má pri pokojovom režime (stanica priíma signál) okolo 150 mA.
Pokiaľ je stanica zakľúčovaná, odber stúpa na cca. 500 mA. Celé zapojenie je napájané pomocou 2 paralelne zapojených Pb akumulátorov 6,5 Voltov . Napätie je nízkoúbytkovým stabilizátorom LM293 upravené na potrebných 4,5 Volt.
Plošné spoje vrátane komplet schémy Vám môžem poskytnúť na požiadanie.
Zoznam použitých súčiastok a ich náhrady
Názov Hodnota Súčiastka Púzdro Library Sheet
C1 100u CPOL-EUE2,5-6E E2,5-6E rcl 1
C2 10uF elyt C2.5/6 C2.5-6 capacitor-wima 1
C3 100n C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C4 100n C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C5 100n C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C6 100n C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C7 100n C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C8 10uF elyt C2.5/6 C2.5-6 capacitor-wima 1
C9 10uF elyt C2.5/6 C2.5-6 capacitor-wima 1
C10 4,7uF elyt C2.5/4 C2.5-4 capacitor-wima 1
C11 1uF C2.5/6 C2.5-6 capacitor-wima 1
C12 100nF C2.5/6 C2.5-6 capacitor-wima 1
C13 4u7 C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C14 100p C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C15 1u C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C16 100p C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C17 100n C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C18 150n C2.5/5 C2.5-5 capacitor-wima 1
C19 100p C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C20 1u CPOL-EUE2,5-6E E2,5-6E resistor 1
C21 47u CPOL-EUE2,5-6E E2,5-6E resistor 1
C22 4u7 CPOL-EUE2,5-6E E2,5-6E resistor 1
C23 100p C-EU025-060X050 C025-060X050 resistor 1
C24 100n C-EU025-060X050 C025-060X050 resistor 1
C25 100p C-EU025-060X050 C025-060X050 resistor 1
C26 100n C-EU025-060X050 C025-060X050 resistor 1
C27 150n C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C28 150n C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C29 150n C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C30 100p C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C31 100n C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
C32 100n C-EU025-030X050 C025-030X050 resistor 1
D1 1N4148DO35-10 1N4148DO35-10 DO35-10 diode 1
D2 BAT19 BAT19 DO35-10 diode 1
D3 1N4148DO35-10 1N4148DO35-10 DO35-10 diode 1
D4 SFH482 SFH482 SFH482 led 1
D5 BAT19 BAT19 DO35-10 diode 1
D6 1N4148DO35-10 1N4148DO35-10 DO35-10 diode 1
D7 1N4148DO35-10 1N4148DO35-10 DO35-10 diode 1
D8 BAT19 BAT19 DO35-10 diode 1
D9 1N5400 1N5400 DO201-15 diode 1
D10 1N5400 1N5400 DO201-15 diode 1
D11 1N5400 1N5400 DO201-15 diode 1
D12 1N5400 1N5400 DO201-15 diode 1
D13 1N5400 1N5400 DO201-15 diode 1
G1 NC1M4V8 NC1M4V8 NC1M battery 1
IC1 4093N 4093N DIL14 40xx 1
IC2 ISD1420 DIL28 DIL28-6 ic-package 1
L1 MS42 MS42 MS42 inductor-neosid 1
L2 MS42 MS42 MS42 inductor-neosid 1
L3 MS42 MS42 MS42 inductor-neosid 1
R1 2.2k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R2 4k7 R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R3 4k7 R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R4 60k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R5 80k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R6 100k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R7 120k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R8 160k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R9 1k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R10 680 R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R11 1k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R12 390 R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R13 par ohmov z vystupu avr R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R14 56R R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R15 1k2 R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R16 2k2 R-TRIMM3339P RTRIM3339P rcl 1
R17 R100 R-EU_0207/10 0207/10 rcl 1
R18 R45 R-EU_0207/10 0207/10 rcl 1
R19 1k R-EU_0309/12 0309/12 rcl 1
R20 56R R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R21 4k7 R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R22 100k R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R23 3k3 R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R24 1k R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R25 2k2 R-TRIMM3339P RTRIM3339P resistor 1
R26 2k2 R-TRIMM3339P RTRIM3339P resistor 1
R27 1k2 R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
R28 Podla baterie R-EU_0207/10 0207/10 resistor 1
T1 BC337 BC337 TO92 transistor 1
T2 BC337 BC337 TO92 transistor 1
T2LUBOVOLNY BC337 BC337 TO92 transistor 1
T3 BC337 BC337 TO92 transistor 1
T4 -NPN-TO92 TO92 transistor 1
T5 -NPN-TO92 TO92 transistor 1
U$1 TINY138P3 TINY138P3 DIL08 avr-3
U$2 ISD1600B ISD1600B SO-16 prevadec 1
X1 IN MIC AK300/2 AK300/2 con-ptr500 1
X2 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X3 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X4 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X5 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X6 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X7 +2.4 - +5.5 V AK300/2 AK300/2 con-ptr500 1
X8 J7 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X9 Vcca AK300/2 AK300/2 con-ptr500 1
X10 P5 AK300/4 AK300/4 con-ptr500 1
X11 J7 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X12 J7 ST4,8 ST4,8 con-rib 1
X15 W237-4 W237-4 con-wago-500 1