r3i.ru

Форум радиолюбителей Тверской области
Сайт R3I.RU
Сайт R3I.QRZ.RU
Текущее время: Чт мар 28, 2024 7:54 pm

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]




Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 6 ] 
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Пт фев 26, 2021 10:47 pm 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Вступление…
Данную разработку сделал по просьбе одного из радиолюбителей г. Твери. Материалы опубликованы в журнале «Радио» №6 за 2019 год. Здесь же публикую исходную версию, как она была задумана изначально (в журнале схему и плату подгоняют под требования журнала, хотя по сути ничего не меняется, кроме внешнего вида).
Ну а в конце статьи – бонус – то чего нет в журнале :)
Статья…
Многие контроллеры маяков предлагается реализовывать на готовых платах: Arduino, Raspberry PI и подобных. Зачастую такое решение весьма избыточно и дорого, как правило, не обеспечивает низкое энергопотребление. Многие из имеющихся вариантов телеграфных маяков выполненные на микроконтроллерах. В таких конструкциях для изменения передаваемого текста зачастую требует перепрограммирования устройства, причем изменять текст нужно или в файле прошивки или в исходных кодах, с последующей перекомпиляцией.
Предлагаемая конструкция обладает следующими характеристиками и особенностями. Управляющие сигналы – не только манипуляция, но и сигнал перехода на передачу (PTT). Современная элементная база, обеспечивает малые габариты и высокое качество устройства. Размер платы 70x30мм. Отключаемый самоконтроль на пьезоизлучатель. Низкое энергопотребление. Ток потребления: в режиме работы с самоконтролем – 24мА, в режиме работы без самоконтроля – 12мА, в режиме ожидания – 4,5мА. Конфигурирование через USB с автоматическим определением подключения и переходом в режим конфигурирования. Специально написана программа для конфигурирования контролера маяка. Длина текста сообщения – 250 символов. Диапазон скоростей от 2 до 20 WPM, с шагом 1, что соответствует от 10 до 83 знаков в минуту. Пауза между посылками – от 0 (непрерывно) до 60 минут, настраивается с шагом 1 секунда. Реализован английский алфавит, цифры, символы «/» и «?». С помощью специальных символов в тексте можно сгенерировать длительное нажатие ключа для посылки тонального сигнала. Символ «–» выполняет нажатие ключа на 5 сек, символ «=» – на 10 сек. Такие длительные тональные сигналы используются для оценки уровня сигнала на стороне приёмника.
Схема устройства приведена на рисунке 1.
Вложение:
pic1.jpg
pic1.jpg [ 228.09 Кб | Просмотров: 9237 ]

Основой схемы является микроконтроллер D1 PIC16F1824 (1). Это высокопроизводительные RISC микроконтроллеры компании Microchip с архитектурой, оптимизированной для использования компилятора с языка C. Эта серия контроллеров выполнена по технологии nanoWatt XLP, имеет гибкую структуру тактирования и широкий набор периферийных модулей. Все настройки и текст сообщений микроконтроллер хранит в энергонезависимой памяти EEPROM. Микроконтроллер тактируется от внутреннего тактового генератора и работает на частоте 500кГц. Такое решение позволяет снизить энергопотребление, уменьшить уровень создаваемых ВЧ помех, уменьшить количество элементов на плате, причем точности внутреннего генератора достаточно для решаемой задачи. После включения МК начинает воспроизводить сообщение. Воспроизведение сообщения происходит путем открывания и закрывания транзистора TV2, коллектор которого выведен на контакт 1 разъема X1. Таким образом, происходит манипуляция передатчиком, как обычным вертикальным ключом. Сигнал PTT формируется за 10мс до начала передачи сообщения с помощью транзистора VT3 на контакте 2 разъема X1. Снимается сигнал через 10мс после завершения передачи. Задержки введены для учета времени срабатывания реле передатчика при переходе на прием и передачу. Кроме контакта 1 разъема X1 сигнал манипуляции поступает через перемычку XP2 на транзистор VT1, управляющий пьезоизлучателем HA1. С помощью пъезоизлучателя осуществляется самоконтроль, для его отключения необходимо снять перемычку XP2. Резисторы R4, R5, R10 ограничиваю ток базы транзисторов, а резисторы R6, R9, R11 обеспечивают подтяжку базы транзисторов к земле, для обеспечения закрытого состояние транзисторов до запуска МК.
Питание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения 9–15 В, которое подается на разъем X2. Диоды VD1–VD2 служат для защиты от неверного подключения источника питания. Микросхема DA1 формирует постоянное напряжение 5 В для питания МК. Конденсаторы C5–C8 фильтрующие. Конденсаторы C1–C4 необходимы для снижения цифрового шума от работы микросхем и располагаются в непосредственной близости от выводов микросхем.
Подключение к порту USB ПК производится через разъем XS1 стандартным USB кабелем. Микросхема DD1 преобразует интерфейс USB в UART. При установке драйвера МС DD1 в операционной системе создается виртуальный COM порт, с которым программное обеспечение может взаимодействовать как с обычным аппаратным COM портом. Микросхема DD1 PL2303SA в своем роде уникальная, поскольку имеет корпус SOIC–8, в то время как ее функциональные аналоги имеют более 14 выводов (2). Питание микросхемы DD1 происходит от USB и осуществляется только когда устройство подключено к ПК. Резисторы R2–R3 обеспечивают согласование волнового сопротивления дифференциальной пары шины USB. Микросхема DD1 имеет встроенный регулятор, который формирует напряжение 3,3 В на выводе 8, это напряжение используется для питания части микросхемы U1 ADUM1201 – обеспечивающей передачу данных и гальваническую развязку между контроллером маяка и ПК (3). Дроссели L1–L2 служат для подавления помех идущих от ПК по USB кабелю.
Оптопара U2 TLP281 обеспечивает детектирование подключения маяка к ПК. При Подключении устройства к USB шине через резистор R8 в светодиоде оптопары начинает протекать ток. Происходит Открывание транзистора в оптопаре, таким образом, напряжение на выводе 8 МК принимает уровень логического ноля. R7 служит для подтяжки коллектора транзистора оптопары U2 к положительному напряжению.
Разъем XP1 используется для программирования МК D1 и соответствует стандарту внутрисхемного программирования – ICSP. Запрограммировать прошивку (файл PIC16F1824.hex) в микроконтроллер можно любым программатором, поддерживающим данную микросхему, например или PICkit 3 (4).
Для конфигурирования МК написана небольшая программа, прилагаемая к статье. Программа написана в среде разработки Visual Studio 2015 с применением библиотеки NET. Framework 4.5.2, Библиотека должна быть установлена на ПК и необходима для запуска программы. Интерфейс программы приведён на рисунке 2.
Вложение:
pic2.JPG
pic2.JPG [ 80.74 Кб | Просмотров: 9238 ]

Для конфигурирования контроллера маяка необходимо подать на него питание 12В и подключить к ПК по USB. Контроллер маяка перейдет в режим конфигурирования, причем, если маяк воспроизводит сообщение, переход в режим конфигурирования произойдет только после окончания передачи сообщения. Далее необходимо запустить программу конфигурирования, выбрать используемый COM порт, задать скорость и текст сообщения. Пауза между сообщениями задается с помощью слайдера, при этом значение отображается в соответствующем поле. Так же для задания паузы можно воспользоваться кнопками, которые установят слайдер задания скорости в одно из определенных положений. При нажатии на кнопку «Конфигурирование» начнется процесс загрузки настроек, который займет некоторое время, индикация процесса будет отображаться, а после его завершения появится сообщение об окончании процесса.
Плата двухсторонняя, имеет размер 30 на 70 мм. Ориентирована на заводское изготовление, хотя может быть изготовлена и в домашних условиях. Изображение проводников приведено на рисунках 3 и 4.
Вложение:
pic3.jpg
pic3.jpg [ 136.99 Кб | Просмотров: 9235 ]

Вложение:
pic4.jpg
pic4.jpg [ 142.44 Кб | Просмотров: 9154 ]

Схема монтажа компонентов приведена на рисунках 5 и 6.
Вложение:
pic5.jpg
pic5.jpg [ 84.27 Кб | Просмотров: 9233 ]

Вложение:
pic6.jpg
pic6.jpg [ 105.51 Кб | Просмотров: 9234 ]

Сначала выполняется монтаж SMD компонентов, затем DIP. Плата разработана в САПР сквозного проектирования DipTrace, файлы прилагаются к статье и могут быть использованы для модификации или изменения элементной базы.
Резисторы на схеме типоразмера 0805 с допуском не более 5%, соответствующих номиналов. Конденсаторы SMD – так же типоразмера 0805, тип диэлектрика X7R, допуск по емкости не более 10%. Конденсаторы C5, C6 электролитические. C5 на напряжение не ниже 25 В, C6 не ниже 16В
Диоды любые на прямое напряжение не менее 20В и ток не менее 100мА. Транзисторы на напряжение коллектор–эмиттер на ниже 20 вольт с током коллектора на менее 30мА, подходящие по корпусу и расположению выводов. Микросхема U2 может быть заменена на любую оптопару, имеющую такое же расположение выводов. Микросхема DA1 любой стабилизатор на напряжение 5 В и ток не менее 100мА, подходящий по выводам.
Настройки устройство не требует и начинает работать сразу после прошивки.
Все материалы в архиве
Вложение:
All.zip [2.62 Мб]
Скачиваний: 433

Список литературы
1. Dataseet PIC16F1824. [В Интернете] http://ww1.microchip.com/downloads/en/D ... 01419F.pdf
2. Dataseet на PL2303SA. [В Интернете] http://v–comp.kiev.ua/download/PL2303SA_v1.1.1.pdf
3. Dataseet на ADUM1201. [В Интернете] https://www.analog.com/media/en/technical–documentation/data–sheets/ADuM1200_1201.pdf
4. Программатор PICkit 3. [В Интернете] https://www.microchip.com/Developmentto ... s/PG164130

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Пт фев 26, 2021 10:51 pm 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Обещанный бонус…
В феврале 2021 года появилась доработанная прошивка – в ней добавился режим генерации случайных групп по пять символов, состоящих их английских букв и цифр. Режим может быть использован для тренировок по приёму телеграфа. Не знаю, насколько такой режим нужен в контроллере телеграфного маяка, но все просто – меня попросили – я сделал.
Режим случайных групп включается если первый символ в тексте «*». При этом весь остальной текст будет игнорироваться. Все остальные функции остались без изменений. Для использования этого режима нужно использовать прилагаемую прошивку и прилагаемую программу для ПК.
Свежая прошивка и программа в архиве
Вложение:
New.zip [18.25 Кб]
Скачиваний: 419

Еще решил опубликовать исходные коды программного обеспечения для МК и ПК – вдруг кому-то пригодиться.
Исходный код программного обеспечения МК…
Программное обеспечение написано в IDE mikroC PRO for PIC 16/18 на языке Си (стандарт ANSI C). В некоммерческих целях можно использовать бесплатную версию с ограничением на размер прошивки, этого достаточно для данного проекта. Для редактирования проекта достаточно открыть его в среде разработки. Код полностью подробно документирован, но все-таки, в общих чертах опишу логику работы программы.
Весь код сосредоточен в файле MyProject.c, остальные файлы – служебные.
Исполнение программы начинается в функции main. Происходит настройка МК и чтение настроек из энергонезависимой памяти. Далее – бесконечный цикл – пока не выключат питание.
Дальше происходит выбор режима: если подключено к ПК – загрузка настроек. Если нет подключения и первый символ не «звёздочка» - работаем как маяк – выдаем сообщение через заданные временные интервалы. Если нет подключения и режим работы по группам – выдаем случайные символы и цифры.
Все остальное делается в соответствующих функциях и особых комментариев не требуется, кто имеет хоть минимальное представление о программировании МК – разберётся.
Файлы проекта в архиве
Вложение:
PO1.2.zip [119.3 Кб]
Скачиваний: 430

Исходный код программного обеспечения ПК…
Программа написана в среде Visual Studio 2015 на языке Visual Basic. В некоммерческих целях можно использовать бесплатную версию (express edition). Исходники в архиве
Вложение:
Configuration CW beacon 1.3.zip [179.03 Кб]
Скачиваний: 430

Программа очень проста, весь интерфейс создан визуально, а сам значимый код занимает несколько десятков строк – поэтому комментировать тут особо нечего.

PS…
Все исходные коды можно распространять, копировать, модернизировать… В общем делайте что хотите, но указывайте ссылку на оригинал и автора исходного кода.

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Сб фев 27, 2021 4:22 pm 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб ноя 19, 2011 10:28 pm
Сообщения: 536
Совсем недавно, буквально в 1977 году в СА в учебке, при изучения CW применялся аналогичный по функциям агрегат, ну прямо 1:1. Он был выполнен в единичном экземпляре, как дембельская работа, каким- то сержантом из более раннего призыва на «рассыпухе» навесным монтажом! Чемодан размером с системный блок ПК и весом около пяти килограммов содержал великое множество транзисторов и имел 128 программ различных CW текстов. Для его работы не требовалось ни какого дрочива, типа ПК (их тогда ещё не было) или программ, он просто работал. Носить его в кармане, да и вообще как то перемещать было просто незачем, поэтому он стоял в углу в радиоклассе.
Этим «ящиком» круглосуточно «насиловали» нерадивых ленивых или просто тупых курсантов, у которых не получалось выучить морзянку. На пацанов просто смотреть больно было, они даже выражением и цветом лица отличались - чисто суицидники. Но… не знаешь- научим, не хочешь- заставим… Избавлением было- «косить» до конца (если раньше не замучают) с последующим переводом из элитного подразделения в роту обеспечения, где можно было в дальнейшем не напрягаясь «кидать гавно лопатой». Звиняйте, навеяло…
Это я к тому, что сие устройство (как вариант) со временем (всего каких- то 44 года) не потеряло своей актуальности, а способы его реализации изменились радикально.
Сергей, всегда удивляюсь основательности твоего подхода к делу - респект!
Однако, интересно, исполнялась ли твоя разработка в железе? Если да, то где и как сию применяется? Ещё, я не понял обозначения 600 om/100мГц. возле L1 и L2. Вроде индуктивности всегда в мкГн обозначали. Я что-то прощемил, или это новинка, типа грамм/градус на рыл/час, чтобы спрашивали?


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Вс фев 28, 2021 12:52 am 
Не в сети

Зарегистрирован: Вт апр 07, 2015 2:49 pm
Сообщения: 905
Спасибо, Николай! Самое главное то я и забыл – фото :)
Но отвечу по порядку.
1. Это все-таки контроллер для маяка, ну а тренажер – просто меленький бонус.
2. Собственно, фото
Вложение:
0001.jpg
0001.jpg [ 124.56 Кб | Просмотров: 9034 ]

Вложение:
0002.jpg
0002.jpg [ 90.69 Кб | Просмотров: 9116 ]

Вложение:
0003.jpg
0003.jpg [ 111.49 Кб | Просмотров: 9106 ]

3. Конструкция была сделана в 3х экземплярах. Два трудятся в Твери с момента разработки. Нареканий не поступало. Просьбу про добавление тренажера я выполнил. Надеюсь пользователь сам оставит здесь свой отзыв. В начале 2021 года ода конструкция отправилась в Нелидово. Отзывов пока нет, надеюсь появиться.
4. По поводу «600 om/100мГц» - это почти как «литр/человек» :)
Как говориться, добро пожаловать в мир современных технологий. Это дроссель подавления ЭМП или наиболее точное название EMI Chip Ferrite Bead. Если по-простому это аналог кабельной ферритовой защелки только для монтажа на плату. Указывать индуктивность для таких изделий не имеет смысла, поэтому указывается зависимость импеданса от частоты. Часто указывается комплексное сопротивление, активная и реактивная часть, максимально допустимый ток через элемент, сопротивление постоянному току.
Вот пример таких изделий: http://www.farnell.com/datasheets/1756147.pdf
Там и параметры, и графики.

_________________
Сергей. R2IN
ex R3IAN


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Вс мар 07, 2021 11:57 pm 
Не в сети

Зарегистрирован: Вс дек 11, 2011 12:21 am
Сообщения: 311
Объявляю благодарность Сергею за конструкцию, она работает и отвечает всем пожеланиям !
1) Конструкцию опробовал в качестве формирователя кода Морзе маяка на УКВ.
2)Провёл несколько экспериментов по выявлению "кривизны" диаграммы направленности антенн. Будучи на природе с полевым сетапом принимал сигнал из домашнего QTH где к трансиверу был подключен контроллер, очень удобно особенно на УКВ где не часто можно найти частоту на которой люди круглосуточно ведут картофельные беседы выполняя роль маяка )).
3)Функция телеграфного тренажёра который работает вообще не зависимо от какого либо проклятия человечества, будь то комп , планшет или просто смартфон - это вообще замечательно! Иногда требуется тренировка CW, забыть телеграф выучив его один раз почти невозможно, но вот скорость приёма почему-то теряется со временем..)


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
 Заголовок сообщения: Re: Контроллер телеграфного маяка
СообщениеДобавлено: Чт мар 11, 2021 4:11 pm 
Не в сети

Зарегистрирован: Сб ноя 19, 2011 10:28 pm
Сообщения: 536
ua3ikc писал(а):
Иногда требуется тренировка CW, забыть телеграф выучив его один раз почти невозможно, но вот скорость приёма почему-то теряется со временем..)


Не совсем в тему, но вынужден согласиться.
Та скорость, без тренировки, может теряться в обе стороны!
Десятилетиями, комфортно работая CW на 120-150 зн/мин. (24-30 WPM), с удивлением обнаружил, что испытываю ощутимые затруднения в приёме низких скоростей, в районе 60 зн/мин.и ниже. Особенно в смысловом тексте без записи. Способов тренировки сию много в том числе и представленный Сергеем агрегат, но выход один,
Надо тренироваться….
.....или уже не надо....???
P.S. Забыл самое главное.
Сергей, надо это кому то или нет, дело третье, главное, что есть ещё творческие люди, не поленившиеся, вот так чётко, кат ты, изложить свою позицию.
Респект!


Вернуться к началу
 Профиль Отправить личное сообщение Отправить email  
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 6 ] 

Часовой пояс: UTC + 3 часа [ Летнее время ]


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 33


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB