środa, 1 kwietnia 2015

Przenośny zestaw APRS

Nadajnik APRS Nokton wersja portable :)

Od zawsze brakowało mi kompaktowego, przenośnego zestawu APRS do trakowania w plenerze. O ile w ostateczności awaryjnie można kilka ramek puścić po GSMie, to na dłuższą metę rozwiązanie takie delikatnie mówiąc jest obciachem!
Przy okazji pisania softu do nowego trakera postanowiłem pójść krok dalej i stworzyć kompaktowe urządzenie bez plątaniny kabli.
Wybór padł na fabryczny nadajnik VHF NOKTON NR4K3.

A finalnie wygląda to tak:
W skład tego cacka wchodzi, nadajnik, traker,  gps, zasilanie no i antena.


Traker co prawda to wczesna wersja rozwojowa oparta o atmęgę328, zasilanie to pakiet li-ion 8V / 1,5Ah, konieczne również było zastosowanie przetwornicy step-up (9zl na alledrogo). W wtyku na zewnątrz usadowiony jest tani dwu systemowy GPS/GLONASS, wtyczka służy równocześnie za włącznik zasilania.
Przez gniazdo DB16 odbywa się również ładowanie ogniw.

GPS- to mały kompakt  Quectel L86
Compact GNSS Module Integrated with Patch Antenna MT3333 Solution, Quectel

    Multi-GNSS engine for GPS, GLONASS, and QZSS
    Embedded patch antenna: 18.4 x 18.4 x 4.0mm
    Extremely compact size: 16.0 x 16.0 x 6.45mm
    Automatic antenna switching function
    Support short circuit protection and antenna detection
    Built-in LNA for better sensitivity
    EASY™, advanced AGPS technology without external memory
    Ultra low power consumption in tracking mode, 20mA
    AlwaysLocate™, an intelligent controller of periodic mode
    LOCUS, innate logger solution with no need of host and external flash
    High sensitivity 165dBm@Tracking, -148dBm@Acquisition
    99 acquisition channels, 33 tracking channels
    Support DGPS, SBAS(WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN)
    Anti-Jamming, Multi-tone Active Interference Canceller

Zależnie od wydajności prądowej ogniw, nadjnik umożliwia pracę z mocą do10Watt.
Pierwszy test żywotności przeprowadzony był przy mocy 5 Wat, z włączonym gpsem oraz ramką co 3 minuty. Urządzenie stało w miejscu gdzie nigdy nie udało mi się ustalić pozycji żadnym z posiadanych GPSów, a więc GLONASS górą!

Test SQ5EKU
2015-03-30 01:43:33 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5GK-2:=5204.56N/02114.88E[
 2015-03-30 01:46:33 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5GK-2:=5204.56N/02114.87E[
  2015-03-30 01:49:33 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5GK-2:=5204.57N/02114.87E[
  2015-03-30 01:52:33 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5GK-2:=5204.57N/02114.87E[
.
.
.
.
2015-03-30 11:34:32 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5DOT-2:=5204.57N/02114.86E[
2015-03-30 11:37:31 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5DOT-2:=5204.57N/02114.86E[
2015-03-30 11:43:32 CEST: SQ5EKU-7>APNIC2,WIDE1-1,WIDE2-1,qAR,SR5DOT-2:=5204.57N/02114.86E[Nokton portable + GLONASS


Zestaw wytrzymał 10 godzin przy tak skromnym zasilaniu, założyć należy, że przy zoptymalizowaniu oprogramowania i zarządzaniu programowym zasilaniem GPSa czas ten można wydłużyć.

Teraz pozostaje jedynie dopracować soft trackera i można ruszać w plener..

05.04.2015
Drugi egzemplarz przenośnej wersji noktona APRS

Tym razem z innym GPS-em
Quectel L80
Slim GPS Module Integrated with Patch Antenna

    Embedded patch antenna: 15.0 x 15.0 x 4.0mm
    Extremely compact size: 16.0 x 16.0 x 6.45mm
    Automatic antenna switching function
    Support short circuit protection and antenna detection
    Built-in LNA for better sensitivity
    EASY™, advanced AGPS technology without external memory
    Ultra low power consumption in tracking mode, 20mA
    AlwaysLocate™, an intelligent controller of periodic mode
    LOCUS, innate logger solution with no need of host and external flash
    High sensitivity 165dBm@Tracking, -148dBm@Acquisition
    66 acquisition channels, 22 tracking channels
    Support DGPS, SBAS(WAAS/EGNOS/MSAS/GAGAN)
    Anti-Jamming, Multi-tone Active Interference Canceller

Jak widać wraz z baterią podtrzymującą pamięć mieści się w wtyku :)

Po pierwszych testach wyszło, że przetwornica XL6009 nieco śmieci dając gwizd na m.cz rozwiązanie tego problemu jest dość banalne, należy na wyjściu dołożyć elektrolit 100 - 220uF na napięcie 25V. Wskazane również jest dołożenie kondensatora 1uF na wejściu stabilizatora 5V.



niedziela, 22 lutego 2015

Nadajnik APRS 144.800MHz

Nokton NR4K3 @ 144.800 MHz

Ponieważ wiele nadajników tego rodzaju jest masowo wycofywanych z użytku, a wiele z nich trafia do majsterkowiczów, po raz kolejny opiszę sposób przeróbki tego modelu do pracy na 144,800 czyli APRS.

Schemat i wsady mikrokontrolera -  https://github.com/SQ5EKU

Fabrycznie nadajnik ma zastosowany procek AT89c2051, jednak bardzo wielu kolegów sygnalizuje, że niema możliwości zaprogramowania tego typu układu.
Tym razem wychodzę na przeciw maruderom i opiszę jak Noktona przysposobić do pracy na popularnym układzie Attiny2313 z rodziny AVR.

Aby zabrać się za przeróbkę, należy roznitować puszkę z czterech nitów.

Następnie należy zdemontować gniazdo antenowe UC1.
Jeśli nasz egzemplarz jest sprawny to dostosowanie stopnia końcowego mocy sprowadza się do dolutowania dwóch kondensatorów.
Tak prosty zabieg powinien nam dostarczyć 5-7 Wat mocy wyjściowej przy zasilaniu 13,8V.
Gdyby teraz wgrać soft do obecnego procka at89c2051 - link
mielibyśmy właściwie gotowy nadajnik :)

Jeśli jednak zdecydujemy się na zastosowanie attiny2313, konieczna jest kolejna tura modyfikacji.
Należy usunąć zbędne elementy aby doprowadzić do stanu z obrazka powyżej.

Następnie usuwamy dwa kondensatory elektrolityczne oraz diodę 4148

Teraz czas zająć się sprzętowym wathdog-iem, zmiany są niezbędne ponieważ attyny2313 ma inne uwarunkowania sterowaniem wejścia reset.

Dodany rezystor 10k, kondensator 1 - 10uF, tranzystor wylutowany uprzednio przesuwamy nieco w lewo, oraz obracamy go w lewo o 45 stopni, od wolnwj nóżki prowadzimy zworę do masy, kolejny dodany element to dioda 4148.

Następnym etapem jest dolutowanie dwóch rezystorów przewlekanych. Pamiętać jednak należy aby przeciąć wskazaną ścieżkę,

jeśli lutowanie rezystora (prawa nóżka) 1k przy przecięciu ścieżki jest niemożliwe to należy go przylutować z drugiej strony pcb do ścieżki pod przelotką.

Po zaprogramowaniu mikrokontrolera, oraz zamontowaniu gniazda antenowego pozostaje delikatne rozciągnięcie cewki celem uzyskania maksymalnej mocy w.cz







O programowaniu słów kilka...

Wsady z softem do mikrokontrolerów dostępne są - LINK
Wsad dla attiny2313 przygotowany jest tak aby wgrać go do procka bez ruszania fusbitów, ustawienia domyślne tego procka to wewnętrzny zegar rc 8MHz z wewnętrznym dzielnikiem przez 8.
Daje więc nam to efektywne 1MHz co jest olbrzymią prędkością jak na tak banalne zadania dla niego w tym przypadku.


Umieściłem również wsad dla at90s2313, w tym przypadku również nie ruszamy fus bitów, jednak potrzebuje on zegara zewnętrznego a ten dostarczamy mu przez wlutowanie kondensatora 1nF na końcu ścieżki biegnącej od nóżki nr5 procesora.

Nokton z ATTINY2313 pobierał 34ma, egzemplarz z przetaktowanym at90s2313 pobierał 47ma, jasno widać jaki ma sens stosowanie wewnętrznego zegara RC.

     Oprogramowanie BASCOM-AVR

 '*****************************************
'Nokton NR4K3 @ 144,800MHz TX160V2
'Robert Munduc SQ5EKU
'Otwock 19,02,2015

'http://sq5eku.blogspot.com/
' AT90s2313 @ PLL UMA1014
'******************************************
$regfile = "2313def.dat"                                       
$crystal = 12800000
Config Sda = Portb.0                                      
Config Scl = Portb.1                                      
  Dim Tmp As Bit
  Dim Licz As Word
Config Pinb.2 = Input
'Config Pinb.3 = Output
Config Pinb.7 = Output
Config Pind.3 = Input                                     
Config Pind.4 = Output
Config Pind.5 = Output
Config Pind.7 = Input                                                                                     
Set Portd.4                                               
Set Portd.5                                               
Set Tmp                                                                                                  
Declare Sub Syntezarx
Declare Sub Syntezatx
Declare Sub Azw

If Pinb.2 = 0 Then
   Gosub Azw
     Reset Portd.5
   Wait 10
    End If

Do
 Gosub Azw
If Pind.3 = 0 Then
If Tmp = 0 Then
If Pinb.2 = 0 Then
   Gosub Syntezatx
   Reset Portd.5
 Reset Portd.4
 Set Tmp
 Licz = 0
 End If
End If
End If
If Pinb.2 = 1 Then
If Tmp = 1 Then
Gosub Syntoff
Set Portd.5
 Set Portd.4
Reset Tmp
 End If
End If
Loop
End

Syntezatx:                                                
  I2cstart                                                
  I2cwbyte &B11000100                                     
  I2cwbyte &B00001000                                     
  I2cwbyte &B00001100                                     
  I2cwbyte &B10100100
  I2cwbyte &B00101101
  I2cwbyte &B01000000
  I2cstop                                                 
  Waitms 15
Return

Syntoff:                                                  
I2cstart                                                  
I2cwbyte &B11000100                                       
I2cwbyte &B00001000                                       
I2cwbyte &B10000000                                       
I2cwbyte &B10100100                                       
I2cwbyte &B00100111                                       
I2cwbyte &B11010000                                       
I2cstop                                                   
Return                                                    
  Waitms 10
Return

   Azw:                                                   
Set Portb.7
  Waitms 2
 Reset Portb.7
 Incr Licz
 If Licz > 1500 Then
 Set Portd.4
 End If
 If Pind.7 = 1 Then
Set Portd.4
 End If
Return


Modernizacje dla wytrwałych

- Oszczędzamy prąd!
Gdy urządzenie ma pracować z akumulatora każdy mA jest na wagę złota. Zamiana stabilizatora 78l08 na taki z możliwością kluczowania, umożliwi nam wyłączenie całego generatora vco na czas bezczynności.
Stabilizator 78L08 zastępujemy LM2931  (adj)
Rezystor 100k lutujemy między 2 a 4 nogą stabilizatora
Równolegle rezystory 47k oraz 27k miedzy 4 nogą a + wyjścia stabilizatora (noga 1)
Wylutowany wcześniej kondensator zastępujemy kondensatorem  10 - 47uF.
Napięcie wyjściowe stabilizatora powinno zawierać się w przedziale 7.5V a 8.5V.
Następnie należy zamontować zworkę między 5 nogą stabilizatora a linią ptt.
Z ATTINY2313 cały Nadajnik w czasie czuwania pobierał  poniżej 15mA.

- Ograniczenie mocy
Gdy nie potrzebujemy aż tak dużo mocy warto pomyśleć o płynnej regulacji.
Montujemy PR 1k, przenosimy we wskazane miejsce rezystor 68om.
Jako bocznik PR należy wlutować rezystor 220 - 470om. I cieszymy się płynną regulacją mocy wyjściowej nadajnika.

Amoże by tak więcej mocy :)
09.04.2015
5Wat to nie wszystko na co stać nadajnik Nokton NR4K3 oraz NR4K3CA, stosując tanią przetwornicę step-up (LM2577 lub XL6009) podnosząc napięcie drivera oraz końcówki 2sc1971 do napięcia 18V, śmiało można osiągnąć 12-15 Wat, oczywiście dobierając odpowiednie wartości elementów LC na wyjściu PA.


Niema co się obawiać o kondycje tranzystora mocy, ponieważ w czasie nadawania pracuje on jedynie przez okres 1/4 sekundy na ramkę, więc praktycznie niema kiedy nawet się nagrzać. Wiedzieć należy że takie osiągi możliwe są jedynie na starych dobrych oryginalnych tranzystorach 2sc1971, na malowankach nawet nie radzę próbować!!!

Kolejnym znanym mi rozwiązaniem jest montowanie zamiast oryginalnego stopnia mocy kompaktowej hybrydy, najmocniejszy znany mi Nokton w czasie ramkowania oddaje 60 - 70 Wat.

Zabawy te jednak przeznaczone są jedynie dla obytych z techniką i posiadających dostęp do aparatury pomiarowej!

04.07.2015
Korzystając z wolnej chwili postanowiłem wykonać kolejny ekonomiczny egzemplarz, który będzie pracował w aucie 24H bez wyłączania.
Tak o to powstała wersja 25Wat.


Główną cechą tego egzemplarza jest dodanie dodatkowego stopnia mocy wraz z filtrami wyjściowymi. Część PA pochodzi z innego nadajnika PULSON 105 wycięta nożycami do blachy. Oryginalny tranzystor został zastąpiony rosyjskim.
Egzemplarz testowy maksymalnie oddawał ~40Wat, jednak wiązały się z tym pewne problemy. Głównym i najważniejszym jest kłopot z odprowadzaniem ciepła z tranzystora, eksperymentalnie moc wyjściowa docelowo został ustawiona na 25 Wat, a urządzenie w trakcie normalniej pracy ma letnią temperaturę.



04.11.2016

Nokton wersja 50 Wat


Tym razem wpakowałem do noktona  klasyczny wzmacniacz na dwóch rosyjskich tranzystorach z serii KT.
Wzmacniacz wykonany w całości z elementów z odzysku, PCB to drapanka wykonywana w trakcie lutowania kolejnych elementów.

Jak widać zostało sporo wolnego miejsca na traker APRS.

 Powyżej Nokton z trakerem na Arduino QAPRS

Nadajnik nokton NR4K3 z wzmacniaczem na tranzystorze KT920B, przy zasilaniu z 14 wolt nadajnik oddawał ponad 20 Wat.

Lekko doładowany NOKTON NR4K3 z hybrydą M67746 - Link

Nadajnik NR4K3 z wzmacniaczem na KT920B - urządzenie trafiło do SP5EB

Finalna wersja Boostera KT920B No Tune - Opis

Nadajnik z wbudowanym wzmacniaczem na rosyjskim tranzystorze KT958A, moc oddawana to około 35wat.



Zamiana 2SC1971 na RD06HVF1 - mod





I jak znam życie nie jest to ostatnia odsłona nadajników tej serii :)




wtorek, 27 stycznia 2015

iGATE APRS na bazie TL WR740N

Prosty igate APRS na routerze TL-WR740 (open-WRT) + APRX  z wbudowanym TNC KISS.


Wyjątkowo tani router TL-WR740 nabyty jako używany w cenie 15zl sztuka na popularnym serwisie aukcyjnym, jest wyśmienitym materiałem do budowy prostych urządzeń bezobsługowych.


Zastosowany jako iGate czy Digi w sieci APRS daje dość sporo możliwości.
Zachowuje swoje cechy routera, dzięki czemu może nadal pełnić rolę do jakiej został stworzony, dzięki dostępowi do internetu czy to przez kabel czy po WiFi umożliwia bezproblemową komunikację z światem oraz prosty dostęp do konfiguracji bez wychodzenia z domu :)
Zmiana oprogramowania na Open WRT daje urządzeniu dużo możliwości, dodatkowe oprogramowanie APRS APRX daje full możliwości konfiguracji sposobu działania naszej zabawki.
Dość przejrzyście taki zabieg został opisany - APRS TPLink

W moim urządzeniu wmontowałem TNC pracujące w trybie KISS którego sercem jest tani mikrokontroler Atmega8. Ponieważ już tylko najbardziej wytrwali wielbiciele staroci używają fabrycznych modemów  TCM3105 oraz mx614, ja postanowiłem nie szukać po żadnych lumpeksach, lecz zastosować prosty ekwiwalent takiego modemu.
Padło na rozwiązanie kolegi - TNC UR4MCK.


Budowa tak prostego TNC nie przekracza 15zł, efekty pracy takiej zabawki znacznie przekraczają znane mi wynalazki Arduino-pochodne, działa lepiej od dźwiękówki mego starego laptopa. Szału niema, tragedii również.


Do routera TL WR740N wbudowałem TNC pracujący w trybie KISS korzystając z UARTa w króry jest wyposażony tak router jak i Atmega8, różnice napięć zniwelowałem prostym dzielnikiem z rezystorów, na dziwne konwertery stanów szkoda mi było czasu i prądu.
Od spodu routera przymocowałem odbiornik Nokton RX160V2   144,800MHz.
Całkowity pobór prądu (router, TNC, odbiornik) przy zasilaniu z 13.5V nie przekracza 300mA.

Poniżej kilka przykładów pracy takiego zestawu, oczywiście mapy wskazują obszary z których odbiornik odebrał sygnał bezpośrednio !

Test 1.
Antena 5/8 9m nad poziomem gruntu.



Test 2
Antena 5/8 na drugim pietrze w mieszkaniu (w szafie !!! )




Test 3
Tu dla odmiany test dekodowalności ramek, Dęblin. SR8NDN


Jak widać APRS nie musi być drogą zabawą, jeśli lubimy dłubać w elektronice i dodatkowo mamy możliwość uzupełnić sieć o dodatkowe urządzenia to Igate za niespełna 30zł jest dość ciekawym pomysłem.

Dla osób panicznie bojących się poświęcić odrobine netu dla innych, prezentuje zużycie transferu przez pewne Igate/ Digi w okolicach Warszawy 
Więc nie marudźcie po kontach jakie to nieszczęście, że się nie da idt.

Uprzedzę pytanie - a po co kolejne igate?
Na poniższej (odbiornik SR5GK-2) mapce widać gdzie ramki muszą zmierzać aby trafić do globalnego systemu, czasem całkiem daleko szukają ujścia na świat.
Więc jest jeszcze co robić!!!

Jeśli nie, to WIDE7-7 i przed siebie :-)