Balizino, baliza de CW sobre Arduino

Imagen de EB1HBK
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El proyecto completo de baliza experimental de cacharreo Delcon 70x70 basa su desarrollo sobre los siguientes puntos:

 

- Transmisor

- Generador inteligente de CW

- Antena

 

Como transmisor se ha modificado un antiguo transceptor profesional de la banda de 70 MHz que felizmente cayo en nuestras manos. Para el caso que nos ocupa, la principal modificación fue adaptar el paso oscilador añadiendo un nuevo cristal estabilizado en temperatura y realineando la cadena multiplicadora. Ademas se añadió un limitador de potencia en el driver de RF para mantener la potencia de salida del transmisor por debajo de los +27 dBm. Curiosamente esta tarea nos resulto mas laboriosa que el mismo TCXO.

En la conversion del transceptor en transmisor de baliza aprovechamos el conmutador de canales original de 6 posiciones (en el transceptor no estaba conectado a nada) para seleccionar diferentes modos de trabajo de la baliza. La operación en las distintas posiciones son las siguientes:

-posición 1: se alimenta el circuito transmisor (pero sin transmitir).

-posición 2: se alimenta el circuito transmisor y el calentador del TXCO.

-posición 3: se alimenta transmisor, calentador y tambien al Arduino, que pasa a tomar el control de la baliza. Este es el modo de operacion normal de la baliza.

-posición 4: se pone la baliza en modo TX continuo para ajustes (el Arduino esta inoperativo en este modo).

-posición 5: solo se enciende el Arduino dejando apagado el resto. Esto permite cargar un nuevo programa y chequearlo sin necesidad de extraer la unidad de control del transmisor.

-posición 6: no hace nada, todos los circuitos están desconectados salvo la fuente de alimentación. 

Ademas se ha aprovechado el conector de micrófono para enchufar el sensor exterior de temperatura ambiente, ya que en este caso el micrófono no se va a emplear para nada. Tampoco se va a emplear la parte del receptor, por lo que desconectamos esa sección completa. De este modo contenemos el consumo eléctrico del conjunto, el cual ronda los 8 vatios en modo TX contínuo.

 

Para generar el código morse se ha utilizado el motor desarrollado por WB8ELK para Arduino. En el momento de consultar sus desarrollos experimentales para globos, uno de los archivos daba error al intentar compilar el programa y el enlace al otro archivo con la variante de AM estaba roto. Ahora parece que ha actualizado la web y ya va bien. Si se desea consultar alguno de los archivos originales de WB8ELK, estan incluidos al final para su descarga, o en la web de su autor.

El Balizino tiene otra una estructura de programa, por que hemos adaptado el funcionamiento a nuestro proyecto y ademas hemos añadido funciones extendidas. Por ejemplo, utilizamos un sensor de temperatura diferente (nosotros usamos el LM335) simplificando el envio de valores de temperatura negativos. Y toda la lógica operativa del Arduino se ha modificado tambien para poder manejar el PTT, el calentador del TXCO y lograr un funcionamiento seguro con alimentación dual, red o batería.

El archivo del Balizino esta disponible al final tambien para su descarga al fondo de la pagina. Está tal cual lo hemos compilado nosotros para este caso concreto, pero puede configurarse fácilmente para otros indicativos y ubicaciones. con solo modificar las cadenas "callsign" y "locator". Pensando también en su finalidad didáctica, el código esta ámpliamente comentado explicando las funciones de cada bloque para poder entender facilmente su lógica de operación.

 

La secuencia de la baliza apunta a las directrices establecidas por la IARU en lo que al funcionamiento de balizas de radio se trata (tambien el documento en PDF esta disponible al fondo para su descarga y consulta) y consta de los siguientes bloques:

- bloque de identificacion.- el balizino se identifica con la siguiente secuencia:

- V V V

- distintivo

- locátor

- tono de 7 segundos

- bloque de telemetría.- el bloque de telemetría envia dos valores de temperatura y un valor de tensión

- temperatura del cuarzo oscilador

- temperatura exterior ambiente

- tension de la bateria (solo si falla la red, si la tension de red esta presente se envia "MAIN" en la baliza)

- tono de 13 segundos

- reinicio de secuencia

Como complementos extra el Arduino añade un tiempo adicional para precalentamiento del oscilador la primera vez que se enciende el sistema. Una vez en funcionamiento y en las siguientes secuencias de la baliza esta espera no es necesaria.

Ademas se monitoriza el valor de tension de la batería en caso de fallo de red prolongado. Cuando la tensión de la bateria desciende de un valor fijado en el programa, la transmision de la baliza se detiene y se corta la alimentacion del transmisor. Solo vuelve a reiniciarse la transmision si se restaura la tension de red o la tension de las baterias vuelve a subir. El Arduino realiza esa comprobacion cada 10 minutos. Por supuesto todos estos aspectos son configurables y modificables ajustando el código del programa que se adjunta.

 

 

La placa de control dispone de las siguientes entradas y salidas:

entradas:

-alimentacion

-sensor temperatura 1

-sensor temperatura 2

-sonda de tension

-sensor lógico HiGH/LOW para detectar fallo de tensión de red

salidas:

- power on/off, para manejar la conexión-desconexión del transmisor

- ptt, para equipos que no disponen de QSK. El tiempo entre la activacion del ptt (TX delay) y el inicio del envio de CW es ajustable.

- CW

e/s:

- puerto serie (velocidad ajustable) para programación "in-circuit", monitorización de parámetros y ampliaciones.

 

El Balizino esta siendo testeado tambien por Javier EA1HBX en algunas de sus balizas experimentales.

 

Un elemento muy cuidado del proyecto ha sido la antena. Hemos desarrollado una variante particular de polarizacion horizontal omnidireccional: el doble dipolo gamado o DDG. Buena adaptación de impedancia a 50 Ohmios, tamaño contenido y diagrama de radiación clásico en hematocito, aunque esta característica puede ajustarse variando la altura de la antena sobre el suelo. El archivo de modelado en Mmana del DDG puede descargarse junto con el resto de archivos para su consulta y este es su diagrama de radiación ideal.

Para la antena DDG tanto la línea de alimentación como la línea de 90º que interconecta los elementos activos ha sido realizado con cable coaxial de baja atenuación y 75 Ohms de impedancia.

Para aquellos que pudieran mostrar sorpresa por la forma geométrica de la antena DDG, solo anticiparles que el tetrasquel o esvástica, es una figura geométrica de uso extendido entre diferentes pueblos, culturas y religiones del todo mundo desde la mas remota antigüedad. Con diferentes nombres y muchas variantes, en general, este elemento ha sido usado desde siempre como símbolo de buenos augurios y aparece en multitud de motivos decorativos. Comparte raices con algunos símbolos de gran arraigo en nuestra cultura, como el trisquel o el lauburu. De todas las teorías que conozco para intentar explicar el origen de un signo que ha sido compartido por diferentes culturas desde la misma prehistoria, sin posibilidad de contacto alguno entre ellas, la mas convincente para mi es la ofrecida en su momento por el científico estadounidense Carl Sagan. En la red de redes puede encontrarse mucha y muy interesante información acerca de este tema. En lo que a nosotros respecta, se trata tan solo de una antena mas que cumple muy bien su cometido.

Aunque en esta banda el tamaño del DDG resulta aceptable, el modelo es escalable para bandas mas altas, pudiendo realizarse con elementos activos mas robustos y autoportantes. Esta la construimos de este modo sencillamente por el material disponible y porque nuestro presupuesto es el que es.

 

Y a grandes rasgos este es el proyecto experimental completo: transmisor, balizino y antena.  El las galerias de fotos del transceptor y del proyecto Delcon 70x70 estan las imágenes, bocetos y esquemas de su evolución. El modelo de planificación y desarrollo es perfectamente válido para cualquier otra baliza de similares características en cualquier otra banda. Y por supuesto el modulo Balizino sirve para manejar cualquier otra baliza o incluso un transceptor convencional de HF.

 

73 de J.Moldes -EB1HBK- que esto escribe, y del resto del equipo de cacharreo.es

 

 

Comentarios

Hola jóvenes

Curioso invento el balizino jijiji. Yo estoy montando en las balizas el diseño de DL4YHF que iba con PIC y lo programabas en C. En vuestro código podrías modificarlo para añadirle una variable que fuese la velocidad de TX y así hacerlo mas facil en caso de expandirse por el mundo el balizino.

En el mensaje yo pondría la potencia de TX, antena (omni yagi) y poco más, a lo sumo la temperatura exterior. Creo que la temperatura del cristal y la tensión de la batería son irrelevantes para el radioescucha (a menos que sea el responsable de la baliza).

Pues nada jóvenes, a disfrutar del cacharreo jiji :D

Imagen de EB1HBK

Hola, efectivamente, el codigo puede modificarse a voluntad, y todos los parámentros pueden configurarse segun las necesidades concretas de cada cual.

Para ello basta incluso un editor de texto corriente que sea algo decente.

Mi conocimiento en programación es realmente básico, por eso en la fuente del código he ido comentando las partes sobre las que hemos trabajado para facilitar la comprension del programa a los no-expertos como yo.

De ese modo pueden hacerse pruebas variando aquellas partes del programa que cada uno quiera.

En cuanto a lo de la telemetría, puede desabilitarse por completo, si no es necesaria. En este caso si que hay algunos elementos que son importantes para nosotros, ya que todo el conjunto de la baliza es un experimento en si mismo.

Te comento:

Hemos rediseñado el paso oscilador añadiendo un calentador para los cuarzos. Durante el funcionamiento, nos interesa conocer las inestabilidad de la frecuencia a pesar de que la temperatura del cuarzo se mantenga sin cambios.

La frecuencia la controlamos remotamente escuchando la baliza, y como esta envia la temperatura del cuarzo podemos evaluar la frecuencia con respecto a la temperatura. Además no sabemos hasta donde el sistema de caldeo puede mantener los cuarzos a una temperatura dada, de ahi que hayamos colocado un segundo termómetro exterior para comprobar si el sistema puede seguir funcionando con temperaturas ambientes muy, muy bajas.

Realmente este proyecto supone un excelente campo de pruebas sobre el cual vamos aprendiendo muchas cosas. El ir ajustando el programa ya ha sido una de ellas, por que ahora, partiendo de el, podemos adaptarlo a lo que deseemos con ligeras modificaciones.

Tenemos una posibilidad en mente para el futuro, pero te la comento, en parte por que si alguien con mas experiencia en programación se anima a implentarla, pues ya es trabajo adelantado:

Para una baliza "doméstica" con un transceptor convencional de HF con CAT, el Arduino puede ocuparse periódicamente de controlar el transceptor desplazandolo de frecuencia, realizar los ajustes correspondientes de modo, potencia, antena etc, enviar una trama de baliza y a continuación regresar el transceptor al modo en el que estaba (por ejemplo escuchado la FM). O incluso una baliza multibanda, realizando cambios secunciales y enviando la trama en las bandas necesarias...

 

En fin... que te voy a contar...

 

73.

 

Imagen de EB1HBK

Nuestro proyecto Balizino ha sido incoroporado en la baliza de IT9GRR, como nos comenta su operador en un mail de agradecimiento:

Ciao sono giovanni it9grr 
ti ringrazio dello spunto che mi hai dato x realizare un beacon a 144,488mhz
ho usato il software  di arduino che hai pubblicato sul sito   http://www.cacharreo.es/Balizino 
ho realizato un tx da 20dbm con un quarzo da 18,061mhz  in 8a armonica con riscaldatore  x renderlo piu' stabile,
ho aggiunto qualche riga sul software di arduino x rendere il beacon con 2a potenze, nella 2 potenza ho agiunto un amplificatore con uscita di 33dbm.
   I primi 30 secondi trasmette con 33dbm  vvv it9grr/b jm77gf  carrier, 30 secondi 20dbm temperatura riscaldatore quarzo    temperatura esterna   voltaggio batteria carrier 
antenna usata  halo pol orizontale  
cordiali saluti Giovanni Palazzo it9grr

 

Esta es la localización de la baliza:

http://www.beaconspot.eu/beaconcm.php?beaconcall=IT9GRR&bandmhz=144

 

Y estos su úlitmos spots:

http://www.beaconspot.eu/beaconc.php?beaconcall=IT9GRR&bandmhz=144

 

Otro de nuestros proyectos en encuentra aplicación mas allá del territotio EA.

 

73.

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