Dokumentace k hybridnímu převaděči AE3D (a náhled do nitra)

Co to znamená AE3D? Nové dítě Elona Muska? Nikoliv, je to zkratka Analog + Echolink + 3x Digital. Teď už je vše jasné. Jedná se o převaděč, který byl jako první otestován na OK0BDV a chystá se i na další místa. Jeho podstatou je pár starých dobrých Motorol GM300. Koncepce je navržena tak, aby byla jednoduchá, opravitelná (nejen autorem, jak to u takových věcí bývá) a reprodukovatelná.

Nultý exemplář AE3D na pitevním stole. Je plně funkční a testuje se na OK0BDV, jen to není zcela finální výrobní verze.

AE3D má tyto základní prvky:

  • Přijímač (Motorola GM300 s modifikací)
  • Vysílač (Motorola GM300 s modifikací)
  • Kontroler (PIC16F628A a „bižuterie“ okolo něj)
  • MMDVM modem (Arduino DUE + shield dle F5UII)
  • Raspberry Pi jako interface pro MMDVM modem
  • Orange Pi pro Echolink
  • Duplexer (volitelně, pořád nevím, zda je lepší nechat duplexer jako součást lokality nebo jako součást převaděče)
  • Předzesilovač (doporučuji)
  • Filtr RX cesty (doporučuji k předzesilovači)
  • Zdroj
  • Instalační rám do racku

1. Mechanika – rám

Základním instalačním prvkem je instalační rám do 19“ racku, do něhož je vše upevněno. Princip výroby je jednoduchý – na 3D tiskárně jsou vyrobeny růžky a odbočky, nasunuté na hliníkový jekl 10×10 mm. Ten je dostupný snad ve všech hobbymarketech a je vcelku levný. Zároveň zajišťuje dostatečnou pevnost konstrukce. Navíc je zde mnoho prostoru pro vlastní fantazii při realizaci. Ne každý má stejný materiál, proto nebudou mít všichni stejný návrh umístění uvnitř rámu.

http://files.ok1ocb.cz/AE3D.zip – ZDE je schéma (Eagle) a podklady pro 3D tisk

Výše uvedený odkaz skýtá mimo jiné balíček souborů STL k 3D tisku všech potřebných plastových součástek. K výrobě rámu už chybí jen nařezat na správné délky hliníkový jekl a několik desítek vrutů 3.5×12, hezké jsou s talířovou nebo půlkulatou hlavou. Zápustná hlava není vhodná, protože může plastové dílky roztrhnout.

Tisk plastových dílů
Materiál na rám

Rozměry hliníkových spojnic jsou na obrázku:

Omluvte sníženou kvalitu dokumentace, nechtělo se mi to překreslovat. Za lomítkem je uveden rozměr pro kratší verzi (bez možnosti umístit duplexer).

Obě GM300 jsou v rámu umístěny nad sebou, horní doporučuji vysílací, spodní přijímací. To kvůli teplu, které vysílací GM300 vydává. Určitě je třeba ji ochlazovat pomocí ventilátoru. V Číně mají krásné termostaty v silikonové bužírce, které jdou přesně vložit mezi žebra chladiče GM300. Zvolil jsem variantu s aktivační teplotou 40 °C, aby se ventilátor rozběhl co nejdříve.

2. Příprava GM300

GM300 je snad nejdostupnější radiostanice, kterou jsme si mohli přát. Zatím jich je k sehnání dostatek, je možné použít i její odvozeniny M-120 a Maxtrac. Je dobře konstruovaná a spolehlivá, až na jeden malý hřích, který v rámci úpravy napravíme. Zároveň má vcelku dobré parametry. Přijímač není z nejcitlivějších, ale i s tím si poradíme.

Prvním úkolem je obě GM300 naprogramovat na požadované frekvence. Jedná se o převaděč, kmitočty RX a TX jsou tedy obráceně, než bychom si nastavili do „své“ radiostanice. Na to je třeba myslet. K programování je třeba program gm300.exe přímo od Motoroly a interfejs. Objednal jsem si z Číny univerzální pro všechny typy Motorol. Problém nastane s výběrem vhodného počítače, protože na tuto obstarožní technologii je třeba stroj podobného stáří. Dobře mi posloužil notebook IBM ThinkPad s procesorem 80486. Nové stroje GM300 zpravidla nenaprogramují, s USB převodníky na RS232 je to ještě horší.

Co vše je třeba nastavit? Na první předvolbu RX a TX frekvenci včetně subtónů (je třeba nastavit a používat oba, jak RX, tak i TX, protože se tím vhodně oddělí analogový provoz od digitálního – ten totiž žádný subtón nevysílá). Pak je třeba nastavit výkon vysílače (na oživování nastavuji jen kolem 0.5 W, abych neutavil 50 ohm zátěž) a nakonec Accessory konektor, kde v prvním řádku volím aktivaci v případě otevření CSQ&Tone. Starší verze GM300 toto neumožňují, zejména ty na VHF, ale i tam existuje řešení – hlídat úroveň NF výstupu. Není tedy třeba hned házet flintu do žita, když volba chybí. Po nastavení první radiostanice lze provést klonování do druhé, což značně urychlí práci. Jen pozor na výkon, jeho nastavení se takto nepřenáší.

Je čas vniknout do útrob GM300 za účelem jejich modifikace. Více práce bude vyžadovat TX radiostanice, proto s ní začneme. Zároveň napravíme (u obou radiostanic) jedinou vadu na kráse v GM300. Ta mi způsobila výlet na komín teplárny (po žebříku) do výšky 158 metrů nad zemí, proto už se s ní nikdy nechci setkat.

Po odkrytí plastových krytů zespodu i shora (už je nebudeme vracet zpět) je třeba vyjmout vnitřní plechové kryty (ty budeme na místo vracet). Propojení horní a dolní desky je realizováno konektorem, který velmi často způsobuje potíže, nejčastěji se projevující ve ztrátě modulace nebo v odcestování radiostanice na jinou frekvenci (v digitálním provozu je to nutné!). Možná existuje šetrnější řešení, ale já tento konektor vždy propájím, a to na obou stranách. Vyřeší to do budoucna mnoho problémů.

Propájení mezideskového konektoru

Tím jsme ale s konektorem neskončili. Okolo něj se odehrává jedna z hlavních úprav modulační cesty GM300 pro přenos digitálního provozu. Budeme potřebovat ulamovací nůž a dobré oči. Je třeba odříznout z konektoru dva vývody. Označil jsem si je 2 a 5, ale vzápětí jsem zjistil, že se konektor čísluje z druhé strany. Je třeba špičkou nože nejdříve vytvořit dostatek místa pod plochým páskem na konektoru a poté pásek přeříznout, tak, jak je na fotce.

Odříznutí druhého a pátého pinu od konce konektoru
Výsledkem akce je uvolnění a odpojení těchto dvou plošek konektoru

Oba konce obou přerušených vedení budeme potřebovat. V digitálním provozu budou vývody na konektoru (tedy ne ty dva odříznuté pásky) vzájemně propojeny, ale v analogovém provozu budou propojeny do původního stavu. To nám s dostatečnou elegancí splní relé tak, jako je na obrázku.

Detail umístění a připojení relé

Pinzeta ukazuje na méně patrnou propojku mezi konektorem a vývodem relé. Stejná propojka je i na PINu 5 od konce konektoru. Touto úpravou jsme dosáhli stavu, kdy radiostanice bude při přitažení relé fungovat naprosto stejně, jako dosud. Když relé naopak odpadne, odpojí se analogová cesta modulace a generátor subtónu p. Zároveň se PINy konektoru propojí a na ně se přivede modulační signál z MMDVM modemu. To je vidět na následujícím obrázku:

Modulace vede modrým drátkem a spojuje oba kontakty relé

Při pozornějším prostudování obrázku je vidět, že vlevo dole přibylo další relé. Ano, to má zcela zásadní úkol. Zbavuje modulační cestu preemfáze. Jeho úkol je jednoduchý – pouze propojí rezistor s hodnotou 104 přímo u trimru zcela dole. V případě analogového provozu (relé je přitaženo) je tedy hodnota rezistoru 100 kOhm, v případě digitálního provozu je 0 Ohm.

Zbývá ke každému relé přidat paralelně k cívce ochrannou diodu, obě relé propojit paralelně, mínus pól připojit na kostru radiostanice a plus pól vyvést ven kabelem (na obrázku bílý drátek). Také vyvedeme ven vstup digitální modulace (modrý drátek) tak, že ho připojíme na zbývající dva vývody prvního relé. Ty jsou vzájemně propojeny. Pak už jen vše vhodně mechanicky „učesat“.

Přijímací radiostanice bude co se týče modifikace mnohem jednodušší. Opět je třeba propájet mezideskový konektor. Na vývod z demodulátoru je pak potřeba připojit drátek, který dodá MMDVM modemu surový audiosignál, přesně na místo podle obrázku.

Poznávací znamení jsou tři prokovené díry vedle sebe – je to ta vlevo

Uvnitř máme hotovo. Vracet na místo vnitřní plechové krytí je ovšem předčasné, protože bude třeba ještě provést několik nastavení. Pájet už se ale uvnitř nic nebude. Nyní je na čase připojení ke konektorům vně radiostanic. Na mysli mám Accessory konektory. Nachází se pod anténním konektorem. V minulosti jsem měl snahu používat konektory, dokonce jsem si i jeden elegantní vyrobil i na 3D tiskárně, ale po zkušenostech už to dělat nechci. Převaděč musí být co nejvíce spolehlivý a nikomu se nebude chtít brodit se ve sněhu na kopec jen kvůli tomu, že konektor vyskočil nebo zoxidoval. Proto je jediným stoprocentně funkčním východiskem pájení.

U TX radiostanice budeme potřebovat PINy 3, 2 a 7. Pokud se podíváme na radiostanici zezadu (anténní konektor bude nad ACC konektorem), vlevo dole je PIN 1 a pokračuje se vpravo, stejně tak vlevo nahoře je PIN 2 a pokračuje se vpravo. PIN 3 je PTT, PIN 2 je analogová modulace a PIN 7 je GND. Všechny tyto signály tedy připojíme do jednoho stíněného kabelu a vyvedeme od radiostanice. V případě TX radiostanice jsou to tedy tyto signály: GND, PTT, aMOD, dMOD, dPTT. (Edit 6.9.2020: Opraveno číslo PINu – chybně bylo uvedeno 5, správně je 2.)

Připojení RX radiostanice je jednodušší. Potřebujeme PINy 7 (GND), PIN 4 (PL/DPL & CSQ det), PIN 11 (RX audio) a z útrob radiostanice (viz výše) vyvedený signál z diskriminátoru (pojmenujeme si ho dRXaudio). To vše opět stíněným kabelem (stíníme alespoň obě audio cesty) vyvedeme od radiostanice a později zakončíme konektorem RJ-45, který připojíme do desky kontroleru. Ani u RX radiostanice se nevyplatí zanedbat kompletní propájení mezideskového konektoru. Je s podivem, jak dokáže prosté zapájení mezideskového konektoru pomoci stabilitě kmitočtu. Některé GM300 se mi bez zapájení jevily jako nepoužitelné pro digitální provoz.

Čeká nás ještě nastavení kmitočtu, a to u obou radiostanic. Je předčasné je zavírat.

3. Napájecí zdroj

Napájecí zdroj může a nemusí být součástí celého zařízení. Kdysi jsem dostal asi 15 zdrojů ze serverů Supermicro, jsou to klasické počítačové ATX zdroje, jen v příjemně malém formátu SLIM. Jsou určeny pro zástavbu do rackových serverů s výškou 1 U. Pro ně jsem připravil držák přímo do čelní části rámu převaděče. Pokud ovšem nebude SLIM zdroj dostupný, je možné použít jakýkoliv ATX zdroj, jen je třeba přepracovat držák (počítám s tím do budoucna).

3D model držáku zdroje do rámu převaděče

Aby se ATX zdroj rozběhl, je třeba přizemnit zelený drátek ze svazku k největšímu konektoru (tedy spojit ho s nějakým černým). Lze mezi ně elegantně připojit vypínač, ale v případě převaděče je to vcelku zbytečný luxus. Troufám si tvrdit, že čas zapnutí vypínače se bude blížit 100 %.

Detail výsledku: Zleva panel s konektory a vypínačem příposlechu, dále panel s routerem Routerboard 433 a vývodem pro WiFi anténku, dále panel se zdrojem a nakonec předzesilovač RAA31.

Součástí držáku zdroje jsou i svorky pro vyvedení 12 V. Je šikovné je na převaděči mít, protože mnohdy je spolu s převaděčem na lokalitě i množství jiné technologie, např. analogové APRS. Tyto svorky se umisťují do děr na obrázku dole. Pasují tam klasické banánkové zdířky. Pro vyšší bezpečnost svorky odděluje od rámu přepážka (je vidět zespodu). Zdroj se do držáku uchytí pomocí dvou šroubů u ventilátoru.

4. Předzesilovač, duplexer, filtr

Záměrně dávám tyto prvky do společné kategorie. Mohlo by se zdát, že stačí jednoduše oddělit anténní cesty duplexerem, ale to se ukázalo (v případě Motorol GM300) jako nedostatečné. Převaděči chyběla citlivost, slyšel jen opravdu dostatečně silné stanice. Když jsem k přijímací radiostanici přidal předzesilovač (RAA 31 z NMT základnových stanic), přijímač znatelně ožil. Najednou na převaděči mohly pracovat i stanice, ke kterým se cestou k převaděči přimotalo značné množství šumu. Musel jsem ale dost výrazně snížit výstupní výkon převaděče, aby se o 20 dB zesílený signál (samozřejmě včetně signálu vysílaného převaděčem) negativně neprojevil v přijímači. Postupným zkoušením jsem dospěl k hodnotám 3 – 5 W celkového výkonu za převaděčem, což mnohdy může být příliš málo. Proto jsem hledal způsob, jak vstup přijímací radiostanice nějak elegantně zafiltrovat. Dostal se mi do ruky filtr z Číny, díky kterému se podařilo dostat se do stavu, kdy přijímač nijak neutrpí, ale vysílač může vysílat takovým výkonem, aby na výstupu za duplexerem mohl být výkon kolem 10 W.

Zázrak z Číny

Filtr, ač je z Číny, nebyl úplně levný, jeho cena byla cca 650 korun. Vypadá ale vcelku pěkně a svými parametry odpovídá tomu, co od něj je žádáno. Jeho charakteristika nemusí být ani příliš strmá, úplně stačí, když někde mezi RX a TX frekvencí bude probíhat hrana. Na UHF HAM pásmu je k tomu k dispozici celých 7.6 MHz. Na příjmu se reálně ztrácí asi 1.6 dB, ale signál vysílaný převaděčem se z přijímače odfiltruje dostatečně na to, aby se celkový výstupní výkon za duplexerem mohl pohybovat kolem 10 W. Tady je možnost zlepšení, rád bych časem tento čínský filtr nahradil něčím z homemade produkce. Ale to jistě vydá na samostatnou kapitolu někdy později.

Finální propojení je tedy následující:

  • Anténní svod je připojen přímo do duplexeru.
  • Vývod pro TX radio na duplexeru je připojen přímo do TX radiostanice.
  • Vývod pro RX radio vede z duplexeru přes předzesilovač, dále přes filtr a pak do anténního vstupu RX radiostanice.

V současných verzích převaděče jsou použity předzesilovače RAA31, ale jejich nedostatek mě motivoval hledat dál. V Číně jsem jich nakoupil několik a jak budu vědět, který je nejlepší, určitě se o tom zmíním. Prozatím mohu prozradit, že testy nevypadají špatně a náhrada se s obrovskou pravděpodobností najde.

5. Kontroler

Kontroler je řídícím mozkem převaděče. Přestože jsou v převaděči použity mnohem chytřejší mozky (Raspberry Pi, Orange Pi, Arduino Due), vsadil jsem na jednoduchost a to hlavní jsem nechal na obyčejném PIC 16F628A. Důvody jsou dva. Jeden historický (už v předEcholinkových dobách jsem takto dělal CB opakovače a HAM převaděče) a druhý čistě praktický – ještě nikdy se mi nestalo, že by PIC udělal nějakou chybu. Je to zkrátka spolehlivý mikrokontroler a jeho jedinou slabinou může být konstruktér nebo programátor, nikdo jiný.

Kontroler je postaven na vcelku malé desce a je konstrukčně spojen s Orange Pi pro Echolink. To je samozřejmě také dáno historicky. Nově už neobsahuje napájecí zdroj 5 V a používá napětí 5 V z ATX zdroje. Nové jsou také RJ45 konektory, které se díky LAN sítím staly velmi dobře dostupnými.

Zde je seznam součástek kontroleru:

  • ACC PIN header
  • AUDIO PIN header
  • C2 470nF
  • C4
  • C5 470nF
  • C6 470nF
  • C13 470nF
  • C14 470nF
  • C21 4p7
  • C22 4p7
  • C24 4p7
  • D1 ES2D
  • D2 ES2D
  • D3
  • D4
  • D5
  • F2 SMD030F
  • F3 SMD030F
  • F4 SMD030F
  • GPIO
  • IC5 PIC16F628A
  • ICSP
  • K1
  • K2
  • LED1 SYS
  • LED2 PWR
  • LED3 TX
  • LED4 RX
  • LED5 ETX
  • LED6 DIGI
  • MMDVM PIN header
  • OK2 4N25SM
  • OK3 4N25SM
  • PSU FLOP-4W827001
  • PWR5V PIN header
  • R1 1K R-EU_R0805W
  • R2 330R R-EU_R0805
  • R3 100k R-TRIMM74W
  • R5 1K R-EU_R0805W
  • R9 680R R-EU_R0805W
  • R10 4k7 R-EU_R0805W
  • R11 47k R-EU_R0805W
  • R12 680R R-EU_R0805W
  • R13 1K R-EU_R0805W
  • R14 330R R-EU_R0805
  • R15 680R R-EU_R0805W
  • R16 680R R-EU_R0805W
  • R18 1K R-EU_R0805W
  • R23 680R R-EU_R0805W
  • R24 680R R-EU_R0805W
  • R25 680R R-EU_R0805W
  • R26 680R R-EU_R0805W
  • RELAY_A/D PIN header
  • T1 BC847 SOT23 transistor
  • T2 BC847 SOT23 transistor
  • X1 RJ45-8L21-B
  • X2 RJ45-8L21-B
Schéma kontroléru.
Náhled na desku kontroléru

Tato verze kontroléru je navržena pro absolutní prioritu analogového provozu. Původně jsem si myslel, že na převaděči, kde dosud digitální provoz nebyl, to bude rozumnou volbou. Ale praxe ukazuje, že jediné správné řešení priority je ponechat v provozu aktuálně používaný mód. To znamená, že do digitálního provozu se převaděč přepne až po ukončení provozu analogového. Funguje to samozřejmě i opačně. A právě k tomu je dobré nechat „ve vzduchu“ jednu nožičku T2, kam později připojíme vývod pro blokování vysílání analogového provozu.

T2 leží na zádech, čímž umožňí připojení vývodů pro blokování.

Na obrázku je patrná modifikace pro připojení blokování analogového provozu v době vysílání digitálního. Stačí pouze T2 (je pod modrým trimrem) položit na záda a připájet jen dvě nožičky. Pak na volnou plošku po jeho kolektoru a na kolektor připojíme dvojlinku. Při rozpojení je aktivní blokování.

Je dobré myslet i na timeout – čas, po který se může přepnout režim. Mnohdy se může stát, že běží analogový provoz, během něj vznikne provoz digitální (to ho ovšem nijak neovlivní, poběží stále první provoz – tedy analog), ale „analogový“ operátor nestihne včas zareagovat na ukončení relace protistanice a převaděč se přepne do režimu digitálního. Digitální timeout si řeší MMDVM modem, analogové jsou ovšem dva. Jeden řeší analogový kontrolér, druhý software Echolinku, kde jsem nastavil 8 sekund. To se zdá jako optimální čas.

K desce kontroléru je připojen také MMDVM modem, konektory (a signály na nich) jsou vzájemně kompatibilní. Je také nutné připojit zvukovou kartu pro Echolink, stačí úplně ta nejobyčejnější z Číny za dva dolary. Je sice monofonní, ale pyšní se nápisem „3D SOUND“. Připojuje se na konektor označený SND třemi vodiči. Zvuková karta pak patří do USB portu Orange Pi ONE, které je zasunuto v desce kontroléru. Pozor, konektor je nutno připájet zespodu desky!

Orange Pi ONE patří POD desku kontroléru, pozor na umístění konektoru!

Zapojení konektorů RJ45:

BO 1- TX AUDIO Analog
OR 2- TX Analog=+5V / DIGI=float (relay)
BZ 3- TX PTT
MO 4- TX AUDIO DIGI
BM 5- GND
ZE 6- RX AUDIO ANALOG
BH 7- RX AUDIO DIGI
HN 8- RX SQL

První dvojice písmen znamená barvu dle běžného zapojení RJ45. Pak následuje číslo PINu a za pomlčkou je RX/TX a název signálu. U RX radiostanice připojujeme pouze PINy označené RX, u TX jen ty, označené TX. GND připojíme samozřejmě u obou.

6. Router

V převaděči jsou dvě internetuchtivá zařízení, pro než je třeba servírovat to nejlepší připojení. Každý internetový poskytovatel má na hromadě šrotu zcela funkční routerboardy RB433AH, které už nepotřebuje, ale nám se náramně hodí. Proto jsem pro desky od Mikrotiku udělal plastový držák do rámu převaděče a jako bonus mám i WiFi. Kartiček R52 je totiž také plný svět, jen stačí pěkně poprosit. Nastavení routeru Mikrotik je samostatná kapitola, nicméně kdo by nevěděl, rád mu pomohu i s různými kouzly. Kouzlit je totiž občas potřeba. Třeba když na místě není veřejná IP adresa pro Echolink, ale je nějaké jiné místo, kde je možné si ji půjčit.

7. MMDVM modem

MMDVM modem jsem převzal od F5UII, který na svém webu www.f5uii.net popisuje jeho výrobu. Jedná se o shield (modul) pro Arduino DUE. Při jeho výrobě je třeba dát pozor hlavně na frekvenci TCX0. Je možné použít 12 nebo 12.288 MHz, což se musí zohlednit v souboru config.h při nahrávání firmwaru. Bohužel nelze postupovat přesně podle jeho návodu, protože používá starší verzi Windows i Arduina, takže cesty k souborům, které uvádí, už nikam nevedou. Sám Arduino používám jen z nutnosti, proto děkuji za podporu Michalovi OK5MV, který mě světem tohoto softwaru provedl. Abych už toto martyrium nemusel znovu opakovat, udělal jsem si dva image soubory (podle TCX0) a ty pak můžu nahrát do modemu přímo v převaděči (nemusím modem připojovat k počítači za účelem jeho naprogramování). Aktuálně používám osvědčenou verzi 20200429. Novější není vždy lepší, jde hlavně o kompatibilitu s verzí PI-Star, která bude v Raspberry Pi. To je oproti práci s programováním Arduina naprosto odpočinková činnost. Stačí si z webu https://www.pistar.uk/downloads/ stáhnout image pro Raspberry Pi a nahrát (třeba pomocí win32diskimager) na microSD kartu. Ta se pak zasune do slotu v Raspberry Pi, k němu se přivede z desky analogového kontroléru napájení 5V (nejlépe na GPIO konektor) a do USB portu se připojí MMDVM modem – na Programing port Arduina. Zbývá jen přivést internet do LAN portu Raspberry Pi.

Protože občas bývá problém s připájením oscilátoru (pod SMD mrňavou součástku není vidět), je vhodné si ověřit, zda funguje. Nefunkční takt se projevuje většinou tím, že při kalibraci nechce modem odklíčovat, ač ochotně zaklíčuje. Ani z něj nejde žádný signál v audiu.

Jednoduše naladíme frekvenci oscilátoru a musí být vidět silná nosná

8. Propojení jednotlivých částí

Moduly převaděče nejprve umístíme do rámu a poté propojíme. Z napájecího zdroje jde napájení do:

  • GM300 RX, a to černý (-) a žlutý (+)
  • GM300 TX, černý a žlutý svazek z konektoru 3×2, kde jsou pouze černé a žluté
  • Kontroléru (a z něj dále do Raspberry Pi)
  • Předzesilovače (podle typu buď 5 nebo 12 V)
  • Ventilátoru
  • Vývodních svorek 12 V na panelu zdroje
  • Routeru Mikrotik, je-li použit

Srdcem převaděče je jeho kontrolér, kam se sbíhají kabely téměř ze všeho okolo. Do zásuvek RJ45 jsou zapojeny obě Motoroly GM300. Zásuvky jsou paralelně, je tedy jedno, kde která bude. Do kontroléru je samozřejmě přivedeno napájení, a to pomocí konektoru, který známe ze starších harddisků. Signálový a napájecí kabel vede mezi kontrolerem a MMDVM modemem.

Schéma propojení jednotlivých částí

9. Nastavení hardwaru

Kapitoly o nastavení záměrně vytvářím dvě. Nastavování bude totiž poměrně hodně a kdo si myslí, že je to hračka, může být dost nepříjemně překvapen.

Především je třeba nastavit obě radiostanice tak, aby vysílaly a přijímaly na tom kmitočtu, kde to požadujeme. Každá menší odchylka, kterou bychom v FM provozu ani nepostřehli, se v provozu digitálním výrazně projeví. K nastavení bude třeba nějaký USB dongle pro SDR. Ideální je třeba RTL-SDR, televizní tuner, hojně používaný pro příjem ADSB signálů. Osobně používám obstarožní FunCube dongle, který mi poskytuje stejné výsledky. Softwaru je na internetu dostatek, vybral jsem si SDR# (neboli SDRsharp). Je třeba vše nainstalovat, zprovoznit a zavysílat si (nějakou kvalitní radiostanicí) na frekvenci převaděče tak, abychom viděli, v jakém místě je střed kanálu (je to vcelku dobře patrné). Na stejné místo ve spektru je třeba posunout obě Motoroly GM300. K tomu slouží cívka pod druhým krycím plechem VCO na vrchní desce GM300. Je v oddílu samostatně, má černý střed a hned vedle je krystal.

Krystal je vlevo od cívky

S opatrností a nejlépe keramickým šroubovákem je třeba obě GM300 usadit co nejpřesněji. Čím přesněji to bude, tím jednodušší pak bude zbytek nastavení. Připomínám, že kroutit něčím jiným je zcela kontraproduktivní.

Další hardwarové nastavení je trimrem na desce kontroléru, kde se nastaví úroveň analogové modulace převaděče. Zpravidla vychází cca 95 % výchylka jako optimální. Nastavuji podle ucha a podle spektra (pomocí SDR#).

10. Nastavení softwaru

Softwaru máme v převaděči poměrně hodně. Zatímco v PIC16F628A je jediným nastavením CW ID převaděče, v ostatních částech bude mnohem hůř. Náplň do PICu musí dostat každý jinou (podle značky převaděče), proto má-li někdo zájem o jeho stavbu, pošlu mu už hotový HEX soubor k nahrání do PIC mikrokontroléru.

Dalším softwarem je Echolink, tedy konkrétně SVXlink. Běží na Orange Pi pod systémem Linux. Nastavení SVXlinku si nebudeme podrobně vysvětlovat, ale chci zmínit hlavní položky:

Nastavení hlasitosti pro TX se provádí pomocí alsamixer. Po spuštění F6, vybrat USB zvukovku a nastavit hlasitost. Málokdy fungují i ostatní volby, zejména ta pro RX audio (záleží na zvukové kartě). Naštěstí to lze nastavit v konfiguraci SVXlinku.

Konfigurace SVXlinku není nijak zapeklitá. Mám připravenou image, kterou dle potřeb nahrávám na microSD karty. Tam se už jen změní značka, heslo do sítě Echolink a vše je nastaveno. Snad jen zmíním parametr PTT_HANGTIME v souboru svxlink.conf, kterým se určuje (v našem případě) timeout pro přechod Echolink – DIGI. Nastavuji 8 sekund.

Neméně důležitá je konfigurace Motorol GM300. Tu provádím pomocí přestárlého počítače a softwaru gm300.exe.

Nastavení frekvence a Tone SQL
Nastavení výstupu č. 4, kde se má objevit napětí v okamžiku otevření SQL.

Zbývá nastavit MMDVM, tedy digitální provozy. PI-STAR běží na Raspberry Pi a je vybaven moc pěkným webovým rozhraním. Zde se dá nastavit skoro všechno, nicméně SSH přístupu se stejně nevyhneme. Rozhraní běží samozřejmě na IP adrese, přidělené Raspberry Pi, na standardním portu 80. Po připojení se zobrazí přehledný dashboard.

Dashboard pi-star

Abych nebyl nařčen, že zobrazuji, že zrovna teď někdo vysílá, raději jsem značky zamazal bílou barvou. Pokračujeme kliknutím na „Configuration“ a zadáním uživatele pi-star s heslem raspberry.

Na konfigurační stránce je třeba postupně docílit přibližně níže uvedeného stavu, samozřejmě s nastavením pro konkrétní převaděč. Připomínám, že je pro převaděč nutné získat ID, které musí být unikátní a zapadat do celosvětové sítě. Jak postupovat je popsáno na:  https://www.hamradio.cz/registrace-id/ Redistrační formulář je zde:  https://register.ham-digital.org/ 

Nastavení pi-star

Důležité věci jsem vyznačil červeně. Módy převaděče není třeba zapínat všechny, lze si samozřejmě vybrat třeba jen jeden. Platí, že prvotní nastavení provádíme podle DMR, protože DMR je ze všech módů ten nejchoulostivější.

Nyní nastane čas přihlásit se pomocí SSH terminálu. Ideální k tomu je třeba putty.exe. Zadáním IP adresy a volbou režimu SSH se připojíme, jméno a heslo jsou opět pi-star / raspberry.

Přihlášení přes SSH

Po přihlášení bychom měli vidět něco takového, jako je na obrázku. Pokračujeme zadáním příkazu „sudo pistar-mmdvmcal“ na kalibraci.

Kalibrace MMDVM

Kalibrace je někdy velmi rychlá, někdy ovšem trvá i celé hodiny, protože někde můžeme mít závadu, na kterou lze jen velmi těžko přijít. Ať už je to špatná frekvence oscilátoru na MMDVM modemu oproti nastavení firmwaru při jeho nahrávání, nebo třeba jen někde špatně připojený drátek.

Pokud je spuštěn pistar-mmdvmcal, je odpojena síť, tudíž naše pokusy nebudou nikoho rušit.

Nastavení provádějte s co nejnižším výkonem do 50 OHM zátěže!

Začneme kalibrací vysílače. Prvně je třeba nastavit zdvih tak, aby vypadal tak, jak má. Opět bude potřeba software pro spektrální analýzu a nějaký USB SDR přijímač. Naladíme si frekvenci vysílače a v terminálu SSH (putty) stiskneme „D“ a mezerníkem zaklíčujeme. Vysílací radiostanice musí zaklíčovat a musí se rozsvítit LED PTT na modemu MMDVM. Na spektru musí být vidět několik špiček. Naším cílem je prostřední špičku dostat co nejvíce dolů. To docílíme trimrem pro TX úroveň na modemu MMDVM. Odklíčujeme mezerníkem.

Naladíme si DMR radiostanici na TX frekvenci převaděče, TS2 s CC1 a zvolíme testovací režim „A“, mezerníkem zaklíčujeme. Přijímač by měl začít cosi breptat. V nejlepším případě z něj půjde rovnou tón cca 1 kHz, ale to se povede málokdy. Většinou je třeba mu jemně pomoci, a to nastavením trimru TX na MMDVM modemu a nastavením obou odporových trimrů v horní části GM300 (ten označený SQL vynecháme, ten je samozřejmě na squelch). Výsledkem má být čistý a nepřerušovaný tón, dekódovaný přijímačem. Ač to vypadá jednoduše, občas v tomto okamžiku hodina není žádný čas.

Nastavení přijímače je ještě zapeklitější, protože tady není kde měřit. Jediným vodítkem je režim „b“. Ten měří BER, tedy chybovost přenosu. Ta musí být co nejnižší, ideálně 0 % (to není nedosažitelná meta, opravdu to tak bývá). Na DMR radiostanici nastavíme simplexní kanál na frekvenci vstupu převaděče (to je důležité, jinak radiostanice zkusí párkrát zavysílat a jak neuslyší převaděč, vysílat přestane). Zkusíme otáčet trimrem RX na MMDVM modemu. Máme – li správně nastavenou frekvenci GM300, dost pravděpodobně se začnou v terminálu SSH objevovat řádky s informací o ztrátovosti toho kterého paketu. Po doladění na 0 % máme nastaveno.

Pohybuje – li se úspěšná mez nastavení trimrů na MMDVM modemu příliš blízko krajových pozic, je třeba nastavit jinou (vyšší / nižší) úroveň přímo na MMDVM modemu. To se provádí pomocí písmen T/t a R/r. Tuto úroveň si musíme poznamenat a později zadat do expertního nastavení pi-star (nastavuje se po webu). To ale nenastává často.

Základní nastavení je hotové. Teď už jen nastavit vysílací výkon. K tomu je potřeba opět gm300.exe a předpotopní počítač. TX power je třeba nastavit co nejvyšší, ale pouze tak vysoký, aby nedošlo k zarušení přijímače. Anténní cestu je třeba zapojit do finální podoby, na výstup duplexeru pak wattmetr a zátěž. Můj osvědčený postup je následující:

  • Nastavím výkon TX GM300 na cca 70, uložím.
  • Na RX radiostanici si zapnu příposlech propojením dvou krajních PINů na accessory konektoru (viz obrázek níže).
  • Vezmu libovolnou FM UHF ručku, nastavím na frekvenci převaděče, místo antény připojím 50OHM zátěž, zavážu drátem PTT a odnesu tak daleko, abych v přijímači slyšel právě začínající šum.
  • Vrátím se k TX GM300 a pozvolna zvyšuji výkon. Při nastavování odklíčuje, zatím si na RX GM300 poslechnu rozdíl a podle toho stále přidávám výkon.
  • Když dojdu na mez, kde se začíná zvedat šum, uložím nastavení výkonu. Optimální je, aby zaklíčování / odklíčování TX GM300 nebylo na šumu v RX GM300 vůbec znát.
Propojením vyznačených dvou PINů accessory konektoru se zapne příposlech (jen pro FM)

Nastavení je hotovo. Zbývá převaděč mechanicky sestavit a odvézt na kopec. Ač to vypadá všechno jednoduše, zvlášť u prvního kousku dost silně chybí zkušenosti. Najde – li se někdo, kdo by převaděč opravdu chtěl podle tohoto návodu sestavit, rád mu pomohu a zašlu všechny potřebné soubory ke zprovoznění. Dávat na web několikagigabajtové soubory nemůžu, a tak si je nechám u sebe a případným zájemcům poskytnu. Stačí se ozvat pod článkem v diskusi a nechat na sebe v odpovídající kolonce mailový kontakt (pro ostatní uživatele nebude vidět).

Mnohem pravděpodobnější bude, že tu někdo najde inspiraci pro nějakou dílčí akci na svém projektu převaděče, tak jako já jsem ji našel různě po webech a sestavil celé tohle monstrum. Vždyť pokud se vynechá MMDVM a vše s ním související, máme tu moc pěkný analogový převaděč s Echolinkem. Stejně tak lze vyrobit i pouze digitální převaděč, a to vynecháním analogového kontroleru.

Dokumentace je hodně zjednodušená a předpokládá vcelku velkou znalost problematiky a zkušenosti. Přesto, pokud bude mít kdokoliv jakýkoliv dotaz, jsem připraven ho zodpovědět v diskusi, případně pomoci při výrobě. Protože firmware analogového kontroleru zdaleka není hotov (ale je funkční, jen není „učesán“ a musí se do něj manuálně vložit značka), poskytnu ho vážnému zájemci třeba mailem jako hotový zkompilovaný HEX soubor.

Snad tento článek poslouží alespoň jako exkurze do nitra zařízení, která mnohdy používáme bez toho, abychom znali jejich podstatu a dovedli si představit množství času, jež jejich autoři strávili při výrobě.

Jirka OK1ZJV

Total Page Visits: 2891 - Today Page Visits: 3

You may also like...

8 Responses

  1. tnx fine work Lada napsal:

    Ahoj Jirko, výborný článek s vyčerpávajícím popisem stavby i funkce, zvažuji přestavbu OK0BPI z Yaesu na Motorolu a analog spolu je výborná volba. Jen TG23010 u jihočeských převaděčů, pokud vůbec do statické TG, tak na slot 2, aby odpovídalo smyslu dvoukanálové duplexní souběžné komunikaci v síti Brandmeister. Mnoho zdaru a naviděnou. Láďa

    • OK1ZJV napsal:

      Ahoj Láďo,
      díky za hodnocení. Pokud budeš chtít, pomůžu s přestavbou, případně můžu poskytnout DPS a ostatní věci. TG23010 je v TS1 tak nějak záměrně. Je to pořád více analogový než digitální převaděč, takže nechci, aby většinu času provrčel na digitálu, naopak chci, aby zbyl nějaký čas pro analog. Proto je vše v TS1 a „ono se to tam nějak všechno vměstná“. Naopak, jak píšeš, možná ji dám pryč. Teď chci hlavně vědět, jak si všechno sedne. Zrovna tu mám připravené OK0BLI, tak dají – li okolnosti, někdy příští týden bude digitální i Lipno.

  2. OK1PZ napsal:

    …supr clanek…👍👍👍👍👍

  3. OK1PZ napsal:

    …supr clanek. 👍👍👍👍👍

  4. multi_mode RPTR napsal:

    Neni to neco podobneho?
    http://ok1uhu.nagano.cz/rs/?p=74

    • OK1ZJV napsal:

      Ano, princip je velmi podobný. Ale přísahám, že jsem se při tvorbě tímto neinspiroval. Že to jde, to už přece víme, například v případě OK0BNH a OK0BNJ. Tam je ale trochu jinak řešeno přepínání analog / digitál – protože tam jsou už modernější stanice než GM300, přepíná se tam předvolba. Na jedné je TSQ a je to tudíž analog, na druhé je to čistě bez TSQ a je to digitál.
      Podobných řešení bude určitě dost. To naše je jedno z nich.

  5. OK1HMA napsal:

    Ahoj, jen k tomu filtru. Jestli dobře koukám tak FBP-403s je filtr na 403MHz se šířkou pásma 6MHz.

    • admin napsal:

      Ahoj, tohle je pro pásmo 433 MHz a šířka by tak nějak odpovídala. Je otázka, co na něj Číňan nalepil za samolepku, ale když ho měřím, dělá přesně to, co potřebuju. Možná bude tedy potřeba dávat pozor při objednávání, aby přišlo opravdu to, co má. Vcelku se osvědčil, ale jak došly předzesilovače RAA31, přestala být potřeba i používat tyto filtry. Ostatně GM340, ze kterých se staví teď, už ten RAA31 tolik nepotřebují. U GM300 je předzesilovač znát.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *