Przełącznik antenowy dużej mocy.

Opis tego projektu właśnie jest tworzony, nowe informacje będą zamieszczane sukcesywnie.

 

UWAGA !!!


Projekt został wznowiony, nowe płytki PCB i obudowy z blachy ocunkowanej pokrytej farba proszkową. Chętnych zapraszam - info na e-mail. Dostępny KIT oraz zmontowany przełącznik i sterownik.


Dla mniej wymagających niebawem opublikuje konstrukcje prostego analogowego sterownika do publikowanego tu przełącznika antenowego.

 

 

 

 

W skład zestawu wchodzi:

  1. Fabryczna płytka PCB
  2. Obudowa z blachy ocynkowanej pomalowana proszkowo z podstawą do gniazd i płytki.
  3. Gniazda UC1 - 7 szt.
  4. Przekaźniki 35A - 6 szt.
  5. Złącza ARK - 4 szt.
  6. Dystanse do płytki PCB - 4 szt.
  7. Dławica do kabla zasilającego przekaźniki.
  8. Śrubki z nakrętkami - 40 szt

 

 

 

 

 

Obecna wersja przełącznika anten oraz sterownika jest wynikiem moich doświadczeń z pierwowzorem wykonanym przeze mnie dwa lata temu. Szczegóły pierwowzoru opisane są TUTAJ.

Założenia projektowe:

  1. Przełączanie możliwie dużej ilości anten.
  2. Moc przełączana co najmniej 1 KW.
  3. Maksymalny komfort obsługi.
  4. Pełna automatyzacja w sterowaniu z TRX-a i komputera.
  5. Prostota układu co umożliwi wykonanie nawet przez mało zaawansowanych konstruktorów.
  6. Zapewnienie bezpieczeństwa dla urządzeń sterujących poprzez pełną izolację optyczną układu.

 

Konstrukcja przełącznika:

 

Przełącznik wykonany jest na płytce z laminatu szklano-epoksydowego z dwustronną mozaiką ścieżek.



 

 

Do przełącznika zostały użyte przekaźniki hermetyczne dostępne w powszechnej sprzedaży JQX15F o napięciu załączenia 12V i obciążalości styków 30 A.

 

 

 

 

 

Konstrukcja sterownika:

 

Sterownik został zaprojektowany tak aby była możliwość sterowania dedykowanym przełącznikiem jak również wszystkimi dostępnymi na rynku przekaźnikowymi przełącznikami anten z wyjątkiem sterowanych linią koncentryczną w.cz. Sterownik jest niezależny od sposobu sterowania oraz napięcia zasilania użytego przełącznika antenowego, gdyż istnieje możliwość podłączenia dowolnego zasilania sterownika z zasilacza sieciowego o odpowiednim napięci dostosowanym do posiadanego przełącznika anten. Separacja optyczna i galwaniczna doskonale izoluje linie przełącznika od części mikroprocesorowej sterownika, linii USB sterowania z komputera oraz od linii sterującej band-dekodera TRX-a. Przy obniżeniu poziomu separacji (zworki w sterowniku) możliwe jest uproszczenie układu zasilania sterownika i przekaźnika anten poprzez wykorzystanie zasilania z jednego zasilacza lub z zasilania TRX-a 13.8V. Ważne jest aby w tym przypadku zwrócić uwagę na obciążalność źródła zasilania z TRX-a lub użytego zasilacza oraz wlutować diody gaszące w moduł przełącznika od strony ścieżek przekaźników.

 

 

Schemat sterownika stara wersja:

 

Schemat sterownika nowa wersja:

 


 

 

 

Płytka sterownika procesorowego stara wersja:



 

 

 

Płytka sterownika procesorowego nowa wersja:

 

 

 

Fotki zmontowanej płytki - wkrótce

 

 

Zasada działania sterownika:

 

Prezentowany sterownik przełącznika anten został tak zaprojektowany aby maksymalnie zautomatyzować obsługę przełączania anten podczas pracy krótkofalowca w eterze. Aby to zrealizować zaprojektowano cztery tryby pracy sterownika (PROCEDURE):

  • tryb manualny - M - załączanie sekwencyjne anten od 1-6 i z powrotem dwoma przełącznikami UP/DOWN
  • tryb sterowania z komputera - PC - program komputerowy zmienia stan na wyjściu portu równoległego LPT (wirtualny port na USB) a tym samym załącza port sterownika.
  • tryb sterowania z radiostacji - BD - radio posiadające dekoder pasm (YAESU) załącza anteny na poszczególnych pasmach zgodnie z zaprogramowaną sekwencją.
  • tryb sterowania z radia ICOM - IC - radio posiadające dekoder pasm załącza anteny na poszczególnych pasmach zgodnie z zaprogramowaną sekwencją na podstawie wielkości napięcia podawanego z radia ICOM.
  • tryb zmiany anteny przy nadawaniu - RXTX - wybieramy dwie anteny jedną do odbioru druga do nadawania a sterownik sam przełącza właściwą antenę podczas załączania PTT

Aby anteny były jednoznacznie kojarzone z pasmami na których pracują sterownik umożliwia przypisanie poszczególnych anten (ANT) do pasm (BAND) od 160m do 6 m oraz portów złącza LPT komputera (PORT).

Umożliwia to specjalna procedura uruchamiana podczas włączenia sterownika. Wszystkie ustawienia są pamiętane w podręcznej nieulotnej pamięci procesora aż do czasu kolejnego wywołania procedury konfiguracji pasm (PORT&BAND)

W momencie gdy nie ma informacji z komputera PC lub z TRX-a o aktualnie wybranym paśmie sterownik zwiera wszystkie anteny do masy.

Wszystkie niezbędne informacje do konfiguracji i normalnej pracy sterownika, miedzy innymi o aktualnie wybranej antenie i obsługiwanym przez nią pasmie podawane są na wyświetlaczu ciekłokrystalicznym.

Do programowania i obsługi zastosowane są trzy klawisze: MODE, UP, DOWN.

Komunikacja z komputerem poprzez port USB (emulacja portu LPT) z radiem poprzez złącze BAND DATA - wyjście sterujące wzmacniaczem mocy (BAND - DEKODER).

 

Zasilanie:

Możliwe cztery opcje:

  1. Pełna izolacja - dwa zasilacze sieciowe 12 V do zasilania elektroniki sterownika i drugi zależny od napięcia zasilania przekaźników przełącznika anten.
  2. Zasilanie wspólne elektroniki i przełącznika antenowego z jednego wspólnego zasilacza 12V
  3. Zasilanie wspólne elektroniki sterownika i przełącznika antenowego z napięcia zasilającego radiostację - 13.8V
  4. Zasilanie przełącznika z zasilacza zewnętrznego a sterownika z napięcia zasilającego radiostację - 13.8V

Wszystkie te warianty wybieramy ustawiając odpowiednio zworki w sterowniku.

Całość konstrukcji sterownika zamknięta jest w typowej obudowie Z4 dostępnej w handlu.

Poniżej pierwsza wersja instrukcji obsługi. (brak opisu trybu RXTX)

 

Software do sterownika składa sie z dwóch części:

Część pierwsza do ATMEGA8 to udostępniony wsad do procesora dostępny w internecie, który emuluje port LPT na złączu USB (urządzenie to i sterowniki do tego trybu te nie są PLUG&PLAY i wymagają ręcznej instalacji i obsługi w systemie windows).

Współpracuje z WINDOWS-em 32bit, testowane z Windows XP i windows VISTA.

Część druga to program mojego autorstwa do procesora ATMEGA32 dostępny dla konstruktorów na e-mail.

Jak zaprogramować procesory można poczytać na stronie: Programowanie procesorów

Ważne jest ustawienie tzw. FUSE - H-D9 I-EF

 

Sterownik sprzętowo został skonstruowany tak aby w przyszłości była możliwość jego rozwoju poprzez zmianę oprogramowania procesora a tym samym poprawę jego funkcjonalności o nowe funkcje między innymi: sterowanie IR-da.

 

Montaż przełącznika:

Rozpoczynamy od przykręcenia gniazd UC1 lub N do obudowy. Proszę zwrócić uwagę aby nakrętki nie były zbyt grube, a śrubki za długie. Można również gniazda przynitować. Nie powinny dotykać do płytki PCB po założeniu płytki na gniazda. Zanim dokręcimy nakrętki dobrze jest przymierzyć płytkę PCB czy otwory w niej pasują do złącza gniazd.

UWAGA !!!

Na rynku występują dwa rodzaje gniazd UC1 z końcówką lutowniczą 3.2 mm oraz 4 mm.  W przypadku gniazd 4 mm należy wiertłem 4.1mm rozwiercić delikatnie 7 otworów w płytce w miejscu lutowania gniazd do PCB. Zastosowanie gniazd z grubszą końcówka lutowniczą jest korzystniejsze w przypadku stosowania przełącznika do pracy dużą mocą np ponad 1 kW.

Następnie wlutowujemy w płytkę przekaźniki oraz złącza ARK.

Przekaźniki lutujemy od strony ścieżek w.cz, jednak w pewnej odległości od płytki - tak aby można było swobodnie operować lutownicą wokół nóżek przekaźników i padów lutowniczych (fotki poniżej). Ponieważ przełącznik przewidziany jest do pracy przy dużych mocach należy wykonać to bardzo starannie. Zwrócić proszę uwagę aby cały punkt lutowniczy - PAD pomiędzy przekaźnikiem i płytką był oblany cyną.

 

Więcej uwag w artykule na ten temat.

 

 

 

Dopiero tak polutowaną płytkę możemy włożyć na gniazda i przylutować pamiętając o dokładnym oblaniu całych PAD-ów i końcówki lutowniczej cyną. Należy pamiętać o podłączeniu masy płytki (jedne z narożnych otworów) linką miedzianą do obudowy. Najlepiej jest to zrobić kawałkiem przewodu miedzianego z dwóch stron zakończonym oczkami pod śrubkę. Innym rozwiązaniem jest zamontowanie nagwintowanych tulejek do obudowy i przykręcenie całej płytki śrubkami M3 do obudowy przełącznika.

Po tych czynnościach wskazane jest zamalowanie padów lakierem lub farbą w ostateczności kalafonią rozpuszczoną w spirytusie aby zmniejszyć wpływ czynników atmosferycznych na parametry przełącznika.

 

UWAGA MODYFIKACJA

Z uwagi na zgłaszane przez dotychczasowych użytkowników propozycje rozbudowy software do sterownika informuję, iż obecnie pracuję nad dodatkową funkcją.

Będzie to możliwość pracy z różnymi antenami podczas nadawania i odbioru. Ponieważ sterownik sprzętowo jest do tego przystosowany jedynie zmiana softu poprawi jego funkcjonalność o tę funkcję.

Sygnał do zmiany anteny będzie pochodził ze złącza BAND DEKODERA tzw PTT-GND. Anteny odbiorcza i nadawcza będą mogły być dowolnie ustawiane i zapamiętywane a tryb pracy będzie wybierany w menu tak jak dotychczasowe MAN/PC/TRX.

Pełna funkcjonalność będzie dostępna dla użytkowników TRX-ów YAESU lub po zastosowaniu odpowiednich modyfikacji dla użytkowników transceiver-ów innych firm.

Przewidziany termin wydania nowej wersji programu 15 kwiecień 2008.

MODYFIKACJA JUŻ ZASTOSOWANA W NOWYM OPROGRAMOWANIU DO STEROWNIKA

 

 

Przekaźniki w sterowniku

W prototypie sterownika zastosowano miniaturowe przekaźniki polaryzowane o obciążalności styków do 2 A. Nie wymagają one stosowania dodatkowych diod. Jednak w przypadku zastosowania innych przekaźników nie polaryzowanych istnieje konieczność włączenia gaszących diod smd w obwód zasilania przekaźników. Montuje się je od strony elementów SMD bezpośrednio do nóżek przekaźników.

 

Praca z jednego zasilacza (NIE ZALECANA !!!)

Gdy decydujemy się na pracę z jednego zasilacza sieciowego musimy pamiętać o tym, iż tracimy separację pomiędzy liniami zasilającymi przekaźniki a układem procesora sterownika. Może to powodować zakłócenia pracy procesora a co za tym idzie niezidentyfikowane znaczki na wyświetlaczu lub przypadkowe załączanie przekaźników przełącznika. Jeżeli w dalszym ciągu jesteśmy na to zdecydowani obowiązkowo należy wlutować diody gaszące w obwód zasilania przekaźników w kierunku przeciwnym do napięcia zasilania przekaźniki.

 

Praca z zasilacza TRX-a (NIE ZALECANA !!!)

Ten tryb nie jest zalecany szczególnie gdy nie posiadamy zasilacza do zasilania przekaźników przełącznika. Jednak gdybyśmy się na to zdecydowali to poza wlutowaniem diod w przełącznik opisane wyżej należy przełączyć zworkę - pomiędzy gniazdem USB a zasilania elektronikę sterownika oraz podłączyć kawałkiem izolowanego przewodu końcówkę nr 3 gniazda TRX-a w sterowniku z masą stabilizatora 5 V na płytce sterownika. Tym samym łączymy masę transcaivera z masą sterownika.

 

 

 

 

 

 

Parametry przełącznika wykonanego w oparciu prezentowana płytkę drukowana:

 

Pomiary zostały wykonane miernikiem VNA MAX4,  są to średnie parametry z 6 linii przełącznika.

 

 

 

W związku z licznymi prośbami o zbudowanie manualnego sterownika publikuje dokumentację, na początku schemat i rysunek płytki - dostęne wkrótce fabryczne PCB.

 

 

 

 

 

 

 

 

CDN.

 

 

 

 

Grzegorz

SP8NTH

 

Komentarze

Brak dodanych komentarzy. Może czas dodać swój?

Dodaj komentarz

Zaloguj się, aby móc dodać komentarz.
Wygenerowano w sekund: 0.04
702,059 Unikalnych wizyt