A digitális adatátviteli rádió

Valószínű, hogy minden vérbeli modellező most azt kérdezi, miért pont 430 MHz-es rádiót használok? A magyarázat egyszerű: a lehető legkevesebbet akartam szívni a rádiórész elkészítésével, így szinte kész megoldást próbáltam keresni a problémára. Mindenféleképpen digitális rádiót akartam csinálni, mert az azon keresztül küldött framekről nagy biztonsággal megállapítható, hogy biztos rosszak, így a hibás információkat lehetőség van nem továbbítani a végrehajtó szervek felé. Mivel a rendszer elemei okosak, így az előző információkat megtartják mindaddig mig egy valid információ nem írja őket felül. A digitális rádióhoz sávszélesség kell, amihez csak magasabb frekvencián van elég hely. Ezeken a frekvenciákon használhatók egészen picire zsugorított monolit végfokmodulok, rövidebb antenna kell az adóra és a vevőre, állványra helyezett stabil antenna használható, ami nem túl nagy méretű, de 5-6 dB nyereséggel rendelkezik. A rádióépítés legrondább eleme a megfelelő minőségű tekercsek elkészítése. Ilyen magas frekvenciákon megúszhatjuk a legtöbb tekercs elkészítést, mert majdnem mind gyári SMD. Ezekre a frekvenciákra léteznek egycsipes viszonylag jó paraméterekkel rendelkező adó-vevők. Én is egy ilyet választottam. Ez a Chipcon cég által kifejlesztett CC1000-es. Meglehetősen kevés alkatrésszel kell kiegészíteni, és kapunk egy 430 MHz-es digitális adóvevőt. Ebben a felállásban természetesen az egyik oldalon csak az adót, a másikon csak a vevőt fogjuk használni belőle. A chipet a gyártó eredetileg az ISM sávba tervezte, de mivel a frekvenciaregiszterei szabadon programozhatók tapasztalatom szerint 420-450 MHz között bárhova felprogramozható a megadott tekerccsel. Nyilván a tekercs értékének változtatásával ez a sáv eltolható. Most persze azt lehet mondani, hogy az ISM sávban van az összes autókulcs, riasztó kapcsolgató, garázskapunyitó, meg minden. Ezek az eszközök viszonylag rövid ideig adnak jeleket, és nem túl nagy távolságra működnek. Mivel az ISM sáv elég széles, jónéhány csatornát használhatunk belőle, olyat is fogunk találni amin nincs kulcsartó. Egy kis kalózkodással azonban még biztonságosabbá tehetjük a rendszert: néhány csatornát önkényesen elfoglalunk közvetlen az ISM sáv alatt, ezt tapasztalatom szerint a kutya sem használja, másrészt ott a végfok ami szintén növeli a biztonságot.

Az ismertetésre kerülő rádió paraméterei:

VEVÕ:	ADÓ:
Frekvencia tartomány: 431.85-434.85 MHz	Frekvencia tartomány: 431.85-434.85 MHz
Érzékenység: -110 dBm	Maximális teljesítmény: 1W
Csatorna sávszélesség: 60 KHz	Csatorna sávszélesség: 60 KHz
Adatátviteli sebesség: 9600 Baud	Adatátviteli sebesség: 9600 Baud
Tápfeszültség: 5V DC	Tápfeszültség: 5V DC, + Végfok 8-10V DC

Mivel alsóbb frekvenciákra nem nagyon találtam hasonló tudású transceiver IC-t, ez a megoldás maradt. Mindazonáltal, ha megint sok időm lesz, hosszútávú terveim között szerepel ennek a rádiónak a kiegészítése egy UP és egy DOWN konverterrel, aminek segítségével a hivatalos 35 és 40 Mhz-es modellirányító sávba lehet transzponálni a rádiók jeleit.

A CC1000 természetesen 3V-os tápfeszültségről működik, igy hát az első dolog, hogy kell egy kis 3V-os stabilizátor, ez az IC2, ami a CC1000 tápellátását biztosítja. Mivel a CC1000 felprogramozásához és az adatkommunikációhoz tartozó vonalak nem bírják el az 5V-os tápfeszültséget, és ezeket egy 5V-ról működő mikrokontrollerhez kell csatlakoztatni szintillesztés szükséges. Ezt a szintillesztést végzi IC1, IC3 és T1. A CC1000 programozása a PALE, PCLK, PDATA vonalakon, az adatkommunikáció a DIO és DCLK vonalakon történik. Az RSSIIF kimenetet mérésekhez és esetleges továbbfejlesztéshez kivezettem.



Az átfogható frekvenciatartományt meghatározó elem az L3. A tápfeszültség bevezetése a CC1000 digitális részébe az L4 EMI filteren keresztül történik. A bemenőkör L5 - C12 -ből, a kimenőkör L6 - C13 - C11 -ből épül fel. A két jel útja C17-en át a C18 - L7 - C19 -ből felépített szűrőre vezet. Ezután közvetlenül az antenna található. Ha vevőnek, vagy végfok nélküli adóvevőnek használjuk az áramkört, akkor a többi rész már nem is érdekes. Ha a végfok rajta van, akkor ebben az összeállításban csak adónak használható, mert hiányzik a végfok kikerüléséhez általában használt schottky diódás kapcsoló pár. A végfok szintén igényel 3V-os tápfeszültséget is, ezt az IC5 áll1ítja elő a végfoknak külön bevezetett tápfeszültségből.

A beültetésnél elsőnek azt kell eldönteni, hogy adót vagy vevőt csinálunk. Ha vevőt, akkor ANT2 csatlakozó magasságában fűrésszel le kell vágni a végfokrészt a panelról. A rádió kizárólag SMD alakatrészekből áll, és csak úgy fér fel minden alkatrész a panelra, hogy mindkét oldalára ültetve van. A beültetést 0.33-as forrasztónnal és nagyon hegyes pákával kell végrehajtani. A CC1000 természetesen SSOP foglalatban van, aminek a beültetésekor kifolyik a szemed, ha nem használsz megfelelő nagyítású nagyítót, vagy mikroszkópot. Persze a legkényelmesebb a beültetés egy nagy tárgytávolságú sztereo mikroszkóppal. A CC1000 beforrasztásánál nagyon körültekintően kell eljárni. A forrasztási idő a lehető legkevesebb legyen, és a két oldalt felváltva kell forrasztani, megvárva minden láb odakenése után annak teljes kihülését. Ha nem így csinálod, az IC tönkre fog menni. Persze említenem sem kell, hogy a chip ESD érzékeny, tehát karkötő nélkül még ránézni sem szabad.

Ha a CC1000 sikeresen a panelra ragadt, akkor a többi SMD alakatrészt tesszük fel az alkatrész oldalra. Kivétel a forgókondenzátor. Ezután a panelt megfordítjuk és a másik oldalára is beültetjük az alkatrészeket. Visszafordítás után jön az SMD forgókondi, és a kvarc. A kvarc alá papírból kell vágni egy szigetelő réteget. Ezután jön a CS1-es csatlakozó, amit rátolunk a panelra, úgy, hogy a panel a lábai közé essen, és mindkét oldalról megforrasztjuk. Ha adót csinálunk és van benne végfok, akkor egy kis molyolás következik, mert ennél a nullszériás példánynál kiderült azért egy két dolog a végfokkockával kapcsolatban. Mielőtt a végfokkockát beforrasztjuk a helyére a panelon két változtatást kell végrehajtani. Az egyik az alkatrész oldalon futó 3.3V os vezérlő tápot vivő vonal elvágása, a másik a forrasztási oldalon levő tápvonal elvágása a következő fotóknak megfelelően:



A fenti kapcsolási rajzhoz képest a következő változtatásokat hajtjuk végre. A végfokkocka meghajtás nélküli statikus áramfelvétele nagyon függ a vezérlő feszültségtől és mellesleg igen jól melegszik ha ez 3.3V. Ezért ide egy potmétert kell beiktatni, ezzel a vezérlő feszültség visszavehető. A végfokkocka optimális meghajtó teljesítménye 20mW. Mivel a CC1000-ből kijövő legnagyobb meghajtó teljesítmény 10mW, az 1W eléréséhez a kocka igen nagy áramot szív. Még elfogadható érték a 700mA, ezért a vezérlőfeszültséget a potméterrel úgy kell beállítani, hogy az áramfelvétel a maximális erősítésnél ennyi legyen. Ekkor egy 2300mAh akkupakkal 2.5 óra folyamatos üzemet tudunk megvalósítani. Éppen a nagy áramfelvétel miatt a TX switch kapcsoló kétáramkörös, és a végfok tápját is le fogja kapcsolni, ha a számítógép úgy sem akar adni. A végfok tápbevezetése sem lehetséges az eredeti rajznak megfelelően, mert a táplábait 22nF-al hidegíteni kell, illetve a tápokat csak folytókon keresztül kaphatja meg, különben megbolondítja a vezérlő számítógépet. A módosításokat a következő ábráknak megfelelően kell elvégezni:



Az átalakítást a következőképpen csináljuk: az IC5 kimeneti fóliadarabja elég nagy ahhoz, hogy 1-es fúróval üssünk rajta egy lukat, amit a másik oldalon kisüllyeztünk, és egy darab szigetelt vezetéket forrasztunk bele. A hátoldalon először a hidegítő kondikat forrasztjuk közvetlenűl a táplábakra, majd a folytókat és legvégül a potmétert helyezzük el.




A végfokot valószínűleg nem folyamatos üzemre tervezték, ezért elég brutális hűtéssel láttam el. Ennek a hűtőtönknek a feladata az adópanelt és a ónozott vaslemezekből készített burkolatot is tartani. Ennek megfelelően tele kell rakni menetes furatokkal.



Természetesen a végfok után illik egy aluláteresztő szűrőt beiktatni, hogy a felharmónikusokat megfelelően elnyomjuk. Ez a szűrő 2 körből áll, kb 500 Mhz-en vág, és méréseim szerint az első felharmónikust is már 65 dB-el csökkenti.


Mivel a szűrő beépítésére is csak a paneltervezés után gondoltam, egy kis trükköt kell itt is alkalmazni. A vevőnél fel nem használt a végfokot tartalmazó rádiópanel darab kimeneti feléből akkorát kell levágni, hogy a szűrő elférjen rajta. A kis panelen levő tápvonal darabot kettéválasztjuk valami kaparó szerszámmal. Ezután a kis panelt pontosan a végfokpanel végéhez illesztjük, a 6.8pf-ot a végfokpanelra, az első tekercset a végfokpanel és a kis panel közé, a többi alkatrészt a kis panelra forrasztjuk fel.



A kis panel végéhez forrasztott BNC csatlakozót egy L alakú alumínium tartóra szereljük fel, és tartót csavarokkal rögzítjük a végfok paneljára. A panel becsomagolása méretre vágott ónozott vaslemezekbe történik, amiket egyik oldalról a hűtőtömb tart, a másik oldalon pedig össze vannak forrasztva.



Ha a rádiót vevőnek használjuk, azt becsomagolni nem igen kell, a vevőpanel hátuljára egyszerűen csak feldugjuk, és a vevőpanellal együtt dobozoljuk majd be:

A felélesztés akkor lehetséges, ha az adópanelt már összeraktuk. Célszerű az adóoldali rádiót is még a végfok beültetése elött feléleszteni. A panelokon az ANT2 forrpontokra egy-egy 17cm hosszúságú merev szigetelt drótot forrasztunk, ez lesz az antenna. A rádiót csatlakoztatjuk az adópanelhoz. A feléledési procedúra után beállítjuk az adó rotary encoderével az egyik csatornát, és megnézzük annak az értékét. A szám a center frekvenciát mutatja. A teljesítményt állítsuk a legnagyobbra, majd ezután kiválasztjuk a Transmitter Test menüpont alól a Transmit Logic 0-át. Vonjunk ki center frekvenciából 30 KHz-et majd ellenőrizzük egy az antenna közelébe helyezett frekvenciamérővel az értéket. Ha ez különbözik, akkor a C5 tekergetésével állítsuk be. Ezután állítsuk le a tesztet. Ha mindkét rádióval ezt megcsináljuk, azok össze lesznek hangolva.