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Di seguito tutti gli interventi pubblicati sul sito, in ordine cronologico.
Spesso non ci rendiamo conto delle enormi potenzialità di oggetti commerciali nati per usi non amatoriali. Da un po di tempo dul web si parla dell'uso improprio di una chiavetta USB, una particolare chiavetta USB, venduta in alcuni supermercati oppure reperibile su ebay a 20-30 euro. La chiavetta di per se' nasce per poter vedere la TV digitale su di un personal computer, l'uso improprio ne permette l'utilizzo come scanner radio da circa 60 a 1700 MHz (con un buco di circa 100 MHz da 1000 a 1100 MHz) in tutti i modi (AM, SSB, CW, FM ecc). Di chiavette USB ce ne sono in commercio tante, ma non tutte sono idonee allo scopo....
Ma cominciamo dall'inizio...
Tutto ebbe inizio qualche tempo fa quando G6LVB, al secolo Mr. Howard Long, ebbe l'idea di progettare e realizzare un ricevitore a basso costo per permettere la ricezione, sui 435 MHz, della telemetria dei satelliti FUN CUBE.
Per chi non lo sapesse questi minuscoli satelliti educativi di 10x10x10 cm nascono dalla collaborazione di gruppi universitari ed Amsat-UK per avvicinare gli studenti alla pratica delle comunicazioni spazio-terra.
Il ricevitore scaturito dalla mente dell'OM inglese si basa su di un sistema SDR (Sofware Defined Radio) costituito da una chiavetta USB chiamata Fun Cube Dongle composta da un tuner commerciale Elonics e4000 ed un codec audio TLV320AIC3104.
Il tutto e' completato da un'interfasccia USB realizzata con un PIC24FJ32. Il Fun Cube Dongle, pur essendo economico rispetto ad un ricevitore tradizionale, e' reperibile comunque ad un costo di circa 180 euro.
Queste sono le caratteristiche del "coso":
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Ricevitore SDR a larga banda
- Frequenze da 64MHz a 1700 MHz, copertura continua ( con un buco verrso i 1000-1100 MHz)
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Uscita: streaming audio I/Q, sound blaster compatibile
- Connettore antenna: SMA femmina
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Contenitore: “chiavetta” USB
- Interfaccia PC: USB, 1.1
Di seguito lo schema di funzionamento come proposto da G6LVB:
Sull'onda del successo del Fun Cube Dongle è stato realizzato successivamente dalla polacca Microsat un "clone" con caratteristiche simili, chiamato easySDR reperibile ad un costo di circa 80 euro. Il clone e' sempre basato sul tuner Elonics e4000 e su di una interfaccia audio.
Di seguito la foto del'easySDR:
E ora viene il bello!
Qualcuno si e' accorto che il tuner Elonics e4000 viene utilizzato in molte chiavette commerciali come downconverter per il chip ricevitore Realteck RTL2832U che fornisce uno streaming "grezzo" di circa 3 MHz su porta USB2 verso un adatto software in grado di decodificare il segnale televisivo DVB-T.
Bene, se il tuner e' lo stesso della Fun Cube Dongle esso e' sicuramente in grado di ricevere segnali da 64 a 1700 MHz. Si tratta quindi di intercettare lo streaming grezzo verso il PC e trattarlo adeguatamente mediante software.
Avremo quindi a disposizione uno scanner radio con una banda molto estesa ad un costo irrisorio: 20-30 euro, il prezzo delle chiavette commerciali DVB-T.
Ora, come e' ovvio, non tutte le chiavette DVB-T in commercio sono utilizzabili allo scopo: dovrete accertarvi che abbiano l'RTL2832U ed il tuner e4000 (oppure con qualche limitazione sulle frequenze ricevibili l' FC0012 oppure l'FC0013 od ancora l'FC2580).
Siccome penso sia difficile che un negoziante vi faccia aprire il dongle per vedere cosa c'e' dentro, il consiglio e' quello di ordinare su internet le chiavette chiaramente dichiarate e4000 rtl2832u oppure consultare l'elenco delle chiavette funzionanti reperibile a questo link.
In rete sono altresi reperibili guide e software per far funzionare il tutto. In questo articolo ho pensato di facilitare la vita a chi voglia accingersi a provare l'ebrezza del radioascolto su PC in maniera economica.
Potete scaricare da qui il file compresso contenente il il programma SDR Sharp gia' configurato per funzionare con le chiavette : SDR_sharp_configurato (ultima versione stabile)
Da qui invece potrete scaricare il programma Zadig necessario per installare il driver delle chiavette.
Come procedere
Bene, ora che avete tutto, scompattare il file del programma SDR Sharp su di una cartella. Non c'e bisogno di installazione.
Passo numero 1: inserite la vostra chiavetta in una presa USB. Non preroccupatevi se il sistema installa automaticamente un driver oppure conclude con un messaggio di errore.
Passo numero 2: mandate in esecuzione Zadig e seguite i passi come dalle immagini di seguito:
Cliccate list all devices
Selezionate Bulk-In interface 0 oppure RTLxxxxx 0
Selezionate Install Driver oppure Replace Driver
Assicuratevi che sia correttamente riportato il driver WinUSB sia a sinistra che a destra della freccia verde.
Alla fine dovrete avere il vostro dispositivo ( RTL2832 oppure Bulk-In interface 0) con il driver WinUSB installato.
Passo numero 3: mandate in esecuzione l'eseguibile dalla cartella dove avete scompattato SDR Sharp, selezionate il dispositivo RTL 2832 USB (non dimenticate di farlo!) e quindi play: protete ascoltare da subito le radio FM commerciali.
Bene e' tutto, giocarte un po' con il programma per vederne le potenzialità: e' possibile demodulare WFM NFM AM LSB USB CW. Con altri software reperibili in rete potrete anche decodificare di tutto e di piu': inmarsat c, aprs, dstar, gps, fax, meteo, ecc. ecc. Svilupperemo queste possibilità in altri articoli.
Inoltre e' reperibile in commercio un upconverter in grado di estendere il range di ricezione verso in basso, da 0 a 50 MHz a circa 70 euro.
Anche qui vedremo prossimamente come realizzare un upconverter casalingo a meno di 20 euro.
Vi ricordo che' necessario almeno avere una autorizzazione SWL e che ascolti fuori dalle bande amatoriali non possono essere divulgati.
Spero di avervi fatto cosa gradita.
73 de iw0dvv Mariano
Dunque… chiunque desideri utilizzare il proprio RTX per comunicare in PSK31, RTTY od altri modi digitali si imbatte certamente nel problema dell’interfacciamento del computer al proprio apparato.
Di interfacce in vendita ce ne sono molteplici, quasi tutte caratterizzate da un comune denominatore: costano troppo.
Facendo un giretto per il web ci si imbatte in una moltitudine di schemi elettrici relativi ad interfacce piu o meno economiche adatte allo scopo.
Quasi tutte fanno uso di 2 trasformatori di isolamento 1:1 600 ohm di derivazione telefonica per “separare o isolare elettricamente “ l’ingresso e l’uscita della scheda audio del pc dall’ingresso TX e dall’uscita RX del trasmettitore.
Inoltre, se non si vuole fare uso del VOX del RTX, molte interfacce incorporano un optoisolatore che traduce i livelli RS232 in un segale utile a pilotate il PTT.
Molte interfacce sono di una semplicita’ estrema, non prevedendo alcun sistema di adattamento del livello del segnale tra pc ed apparato, altre risultano inutilmente complicate.
Questo mio lavoro nasce dalla necessita’ di realizzare una interfaccia il piu’ possibile semplice che offra comunque le caratteristiche indispensabili al buon funzionamento dell’insieme.
Vedremo poi che, alla fine dell’articolo, si proporranno anche soluzioni per cosi’ dire “controcorrente”.
Prima di tutto alcune considerazioni:
Primo: un RTX o e’ in trasmissione oppure e’ in ricezione, mai contemporaneamente in ricezione e trasmissione.
Secondo: l’adattamento dei livelli audio tra pc e rtx e’ indispensabile, anche in considerazione del fatto che l’uscita audio della scheda pc offre livelli di segnale molto alti rispetto a quelli necessari all’ingresso tx e viceversa l’uscita rx del trasmettitore presenta livelli molto alti rispetto a quelli necessari all’ingresso della scheda audio, soprattutto se si utilizza l’ingresso microfonico e non il line-in.
Terzo: durante la fase di trasmissione potrebbe essere necessario evitare rientri di radiofrequenza verso il PC.
Partiamo dalla prima considerazione. I trasformatori di isolamento 1:1 600 ohm non sono sempre facilmente reperibili. E visto che non sara’mai necessario utilizzarli tutte e due contemporaneamente vediamo di razionalizzarne l’utilizzo impiegandolo solo uno che funzioni sia in ricezione che in trasmissione. Se poi non e’ da 600 ohm ma di altro valore ed anche non simmetrico, la cosa importa relativamente.
La seconda considerazione ci porta a realizzare una rete resistiva di adattamento sia in ingresso che in uscita mediante resistenze e potenziometri. Potremo cosi regolare i segnali in gioco in modo da non provocare fenomeni di distorsione deleteri per la decofica dei segali ricevuti e fonte di sblateramenti in fase di trasmissione.
La terza considerazione ci induce a prevedere un adeguato sistema di fuga a massa della RF che eventualmente raggiunge l’interfaccia.
Il tutto si traduce nel seguente schema:
Vediamo un po’ di analizzarlo.
L'interfaccia e' incentrata su di un classico trasformatore di isolamento 600 ohm 1:1, utilizzato in questo caso sia in ricezione che in trasmissione, con conseguente risparmio di un trasformatore. Sembra poco, ma questi componenti sono diventati di difficoltosa reperibilità. In ogni modo un RTX non funziona mai contemporaneamente in ricezione ed in trasmissione, quindi.....
Durante la fase di ricezione il segnale passa dal RTX al trasormatore di isolamento attraverso l'impedenza L5. Sull'altro avvolgimento del TR1 il segnale viene prelevato da R1 e regolato in livello mediante il cursore del medesimo. Il segnale viene quindi inviato all'ingresso audio del PC attraverso l'induttanza L2.
Durante la fase di trasmissione il segnale passa dall'uscita audio del PC attraverso l'induttanza L1 e la resistenza R3 che con il potenziometro R1 costituisce un partitore resistivo di circa 10:1 ( anche di piu' in realta' visto che R1 e' in parallelo all'avvolgimento del TR1). Sull'altro avvolgimento, lato RTX, il segnale viene prelevato da R2, regolato in ampiezza ed inviato alla presa di ingresso attraverso C3 ed L4.
Come potete notare siu tutti gli ingressi e su tutte le uscite sono state collocare delle impedenze VK200 per impedire passaggi di disturbi a RF. I condensatori C1 e C2 costituiscono un ulteriore cortocircuito per la RF.
La seconda parte dello schema elettrico, opzionale, costituisce un classico isolamento ottico per permettere di pilotare il PTT dell'RTX mediante la porta seriale del PC. Il circuito, rispetto alla quasi totalita' dei circuiti reperibili in rete, e' inoltre dotato di un trasistor finale, il Q1, che permette il pilotaggio di carichi esigenti in termini di corrente assorbita. Non e' raro che molte interfacce, anche commerciali, non siano in grado di pilotare correttamente il PTT di apparati datati: questa interfaccia pilota correttamente anche vecchi RTX.
Di seguito viene riportato il circuito stampato in scala ed il piano di montaggio.
la parte relativa all'optoisolatore come gia' detto e' opzionale. Potete pilotare il PTT vantaggiosamente mediante un cavo CAT per porta USB adatto al vostro apparato, La soluzione e' consigliabile in quanto in questo modo si possono sfruttare appieno i programmi di pilotaggio ed inoltre risulta l'unica praticabile, oltre all'uso del VOX, qualora il vostro PC, come avviene sempre piu' frequentemente, risultasse sprovvisto di porta seriale RS232.
Di seguito riporto le fotografie del prototipo montatto ed in funzione tra un FT897 ed una scheda audio USB di produzione cinese.
Conclusioni
L'uso di interfacciare l'RTX al PC mediante trasformatori di isolamento e' pratica generalizata in tutti i dispositivi amatoriali e commerciali. Tutti le interfacce in circolazione fanno uso di 2 trasformatori, uno lato RX e uno lato TX. Spesso viene del tutto trascurata la rete di adattamento dei livelli dei segnali che e' invece molto importante nella pratica dei modi digitali. Questo circuito fa uso di un solo trasformatore che risulta sufficiente per isolare il PC dall'RTX sia in ricezione che in trasmissione. Inoltre e' stato prevista la possibilità di regolare i segnali di ingresso ed uscita mediante potenziometri. Particolari accorgimenti sono stati presi per impedire ritorni di radiofrequenza.
Per altri versi il trasformatore di isolamento, in questa come in tutte le interfacce che ne fanno uso, risulta essere la causa di eventuali captazioni di segnali audio parassiti che possono, in alcuni casi, disturbare le regolari operazioni di trasmissione.
Vedremo in un prossimo articolo come si possa ovviare a tale problema e come, in maniera molto economica, si possa rendere il collegamente tra PC e RTX virtualmente immune da disturbi.
Intanto costruite questa interfaccia ed utilizzatela: non ha nulla da invidiare a dispositivi commerciali costosi e blasonati.
Spero di avervi fatto cosa gradita.
73 de iw0dvv Mariano
Di Admin (del 29/01/2013 @ 15:01:32, in VLF, linkato 226189 volte)
Nella progettazione di un sistema ricevente VLF possiamo utilizzare due approcci tra loro complementari, ossia renderlo sensibile al campo elettrico oppure al campo magnetico.
In alcuni casi, dipendenti soprattutto da ragioni legate alla polarizzazione dell’onda da captare, e’ necessario ricevere sia la componente elettrica E sia quella magnetica B. In genere e’ pero’ sufficiente captare una delle due componenti.
Per ricevere la componente elettrica ci si rivolge, considerando la elevata lunghezza d’onda in gioco, alle antenne cosi dette “elettricamente corte” sensibili all’intensita’ del campo elettrico. Queste consistono in un elemento capacitivo, piastra metallica o stilo, la cui elevatissima impedenza di uscita viene adattata mediante un sistema elettronico ( ad esempio la miniwhip) oppure mediante un trasformatore di impedenza in discesa (come ad esempio la maxiwhip).
Per ricevere la componente magnetica possiamo invece utilizzare una antenna loop in aria o caricata con ferrite, anche questa "elettricamente corta", sensibile alla variazione dell’induzione magnetica, un fluxgate a nucleo saturato (magari approndiamo in un altro articolo…), un sensore ad effetto Hall oppure SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) direttamente sensibili al campo magnetico.
Il fluxgate e il sensore ad effetto di Hall possono essere utilizzati per frequenze al disotto dei 10 Hz. Lo SQUID puo’ essere utilizzato per le VLF ma la sua complessita’ lo rende indispensabile solo quando il parametro piu’ importante dell’antenna ricevente e’ quello dimensionale.
I loop caricati con ferrite sono altresi’ poco ingombranti ma soffrono di variazioni di sensibilita’ legate alla temperatura, non hanno una risposta lineare ai campi intensi ed hanno a volte problemi di calibrazione. I loop in aria sono dunque la scelta migliore quando le dimensioni fisiche non rappresentano il motivo principale di scelta.
Quella che descrivo in questo articolo e’ una antenna multiloop da 200 m di semplicissima realizzazione.
Una antenna multiloop consta di un filo di rame od altro materiale conduttore avvolto su di un telaio circolare o di altra forma geometrica ( da qui anche il nome di "antenna a telaio"). Questo avvolgimento permette di ridurre le dimensioni fisiche dell’antenna medesima che altrimenti risulterebbero proibitive. Ad esempio un filo lungo 80 m puo’ essere avvolto in 20 spire su un telaio quadrato di 1 m di lato. Per 200 m di filio occorrerebbero 50 spire. Avvolgere una simile quantità di filo e’ indubbiamente alquanto impegnativo.
Nel web e nella letteratura tecnica vengono presentate di quando in quando soluzioni idonee a limitare l’impegno necessario alla realizzazione del loop. Una di queste soluzioni prevede per esempio l’utilizzo di flat cable per hard disk con il quale con poche spire puo’ essere avvolta una considerevole lunghezza di filo, avendo l’avvertenza di collegare tra loro i conduttori della piattina agli estremi dell’avvolgimento in maniera sfalsata (1 con 2, 2 con 3 ecc ) in modo da far rimanere liberi solo il primo e l’ultimo filo dell’intero avvolgimento. Analoche soluzioni fanno uso di cavi elettrici multipolari o di cavi di rete ethernet ad 8 conduttori cablati in maniera da realizzare un unico avvolgimento.
Quest’ultima soluzione e’ particolarmente interessante per l’economicità del cavo di rete, ma presenta tuttavia l’inconveniente di dover collegare tra loro gli 8 conduttori all’estremità dell’avvolgimento. Quella che descrivo di seguito e’ una “semplificazione” della soluzione che fa uso di cavo di rete.
Ingredienti necessari.
Quello che vi serve per la realizzazione del vostro loop e’ un cavo di rete gia’ cablato da 25 m, 4 ventose da cucina ( di quelle per appendere strofinacci) ed un circuito semplice semplice per collegare il tutto.
Il cavo lo trovate a 8-9 euro in un qualsiasi negozio cinese cosi come le 4 ventose da cucina ( 2 euro il tutto).
Procedimento.
Vi serve una finestra di vetro su cui applicare agli angoli le quattro ventose, poi avvolgete il cavo utilizzando i 4 ganci delle ventose come ancoraggi fino ad avere una cosa del genere.
Per rendere il tutto piu’ stabile e rigido usate delle fascette di plastica per “insalamare” il fascio di cavi. Alla fine avrete un angolo dell’avvolgimento con i due connettori ethernet 8 poli.
Qui utilizzate questo circuitino di “looppaggio”.
Bene, l’antenna e’ finita. Ora avete a disposizione un morsetto con le estremita’ di un multiloop da 200 m di filo a cui collegare il vostro ricevitore oppure, meglio, un amplificatore e poi il ricevitore/convertitore/scheda audio che preferite.
Qui sopra potere vedere il setup di ricezione con il preamplificatore ed il converter che saranno oggetto di altri articoli.
Con lo stesso procedimento potete fare antenne multiloop di varie dimensioni. Qui di seguito un'altra multiloop da 80 m fatta con cavo di rete intestato da 10 m su un quadrato di 50 cm di lato. Naturalmente le caratteristiche elettriche sono diverse.
Ma quali sono le caratteristiche di questa antenna?
Vediamo un po, con un po di teoria e qualche misura cosa abbiamo per le mani.
Innanzitutto vediamo quale e’ il modello elettrico di una antenna loop:
Va e’ il generatore di segnale che rappresenta la differenza di potenziale derivata dalla captazione dell’onda incidente sull’antenna, Ea e’ un generatore di rumore termico, Ra e La sono la resistenza e l’induttanza dell’avvolgimento, Rr e’ la resistenza di radiazione e Ca e’ la capacità distribuita dell’avvolgimento. Possiamo calcolarci sia Ra sia La ma la cosa e’ complessa ed imprecisa, quindi semplicemente la misuriamo con un ohmetro ed un induttanzimetro.
Nel mio caso (ma la cosa puo’ variare in funzione della qualità del cavo impiegato, l'uso del rame e' cosa rara nei cavi cinesi.....) Ra =260 ohm e La = 10,5 14,9 mH. Con questi valori possiamo calcolarci la frequenza di turnover dell’antenna fa che vale :
fa= Ra/(6,28 La)
che nel nostro caso e' uguale a 3940 2778 Hz
fa e’ la frequenza alla quale la reattanza induttiva uguaglia la resistenza Ra. Sotto questa frequenza il comportamento dell’antenna e’ prevalentemente resistivo ed al di sopra e’ prevalentemente induttivo.
Il significato pratco di questo valore e' quello di caratterizzare il comportamento al variare della frequenza dell'onda incidente: l'antenna scendera' gradualmente di sensibilita' al disotto della frequenza di turnover.
La resistenza di radiazione Rr e’ molto piu’ piccola delle altre impedenze in quanto stiamo trattando una antenna di dimensioni modeste in rapporto alla lunghezza d’onda dell’onda incidente. Possiamo quindi ometterla dal circuito. La Rr puo’ comunque essere calcolata con la formula di Watt :
Rr = 7,72 x 10-30 f4 N2 A2
dove N e’ il,numero delle spire ed A e’ l’ area di ogni spira.
Nel nostro caso abbiamo N=56 spire (il numero di spire del cavo moltiplicato 8, il numero dei conduttori) A=0,87 m2 che, per esempio alla frequenza di 50 KHz, porta avere una resistenza di radiazione Rr = 1,15 x10-7. Direi del tutto irrilevante!
La capacita' distribuita Ca risulta difficile da calcolare per una antenna con un numero di spire inferiore ai 100 e con l'avvolgimento avvolto, come nel nostro caso in maniera casuale. E' molto piu' facile, dopo aver costruito il loop, misurare la frequenza di risonanza e quindi ricavare, conoscendo l'induttanza, la capacita' distribuita.
Fortunatamente la Ca non costituisce un problema cosi' grande quanto sembra. In un sistema ricevente a larga banda l'impedenza di ingresso e' molto bassa, dell'ordine di Ra. Questa bassa impedenza di ingresso shunta verso massa l'effetto di Ca, la quale risulta inoltre applicata in parallelo alla capacità di ingresso del ricevitore o del preamplificatore. Il preamplificatore proposto in un altro articolo, ottimo per l'utilizzo con questa antenna, ha per esempio una capacita' all'ingresso di circa 15000 pF. Il parallelo della Ca fa solo abbassare di poco la frequenza di taglio del filtro a PI greco ( circa 600 KHz). Visto che l'antenna la utilizziamo a frequenze molto piu'basse, fino a circa 60-70 KHz, questo non e' assolutamente un problema.
Prestazioni pratiche
Qui di seguito una schermata ottenuta con Spectrum Lab utilizzando una scheda audio USB con la nostra antenna ed il preamplificatore proposto. Si vedono chairamente le emittenti militari MSK.
Da notare che queste emittenti sono state ricevute con l'antenna posta sul vetro della finestra all'interno della mia abitazione. Non ho provato a posizionare l'antenna fuori casa in una zona maggiormente aperta.
Vi consilio vivamente di realizzare questa antenna, bastano pochi minuti, e di dotarla del preamplifacare proposto in un altro articolo.
Spero di essere stato utile.
73 de iw0dvv Mariano
Di Admin (del 29/01/2013 @ 15:45:58, in VLF, linkato 58934 volte)
Come abbiamo visto in questo articolo risulta abbastanza semplice realizzare una antenna a telaio per la ricezione delle VLF.
Tuttavia il segnale fornito da tale antenna non e' di livello cosi' elevato da permettere la ricezione di tutti i segnali presenti nella gamma.
In realtà il livello dei segnali e' sufficiente solo per la ricezione di poche trasmissioni di elevata potenza e/o molto vicine.
Per fare un esempio e' facilmente ricevibile dal mio QTH l'emittente ICV di Tavolara (20 KW 20,3 KHz).
Per migliorare la sensibilità dell'antenna e' necessario dotarla di un preamplificatore da interporre tra il loop e la scheda audio od il converter.
In rete sono reperibili molti schemi di preamplificatori adatti, ed alla bisogna possono essere impiegati anche pre di derivazione audio.
In questo articolo descrivo un semplice preamplificatore con filtro PB in ingresso tagliato a circa 500 KHz impiegante un operazionale ( meglio se a basso rumore) e una manciata di componenti facilmente reperibili.
Di seguito lo schema eletrico, il PCB ed il piano di montaggio
E questo e' come si presenta montato:
Elenco componenti:
C1,C5,C7 = 100 KpF
C6,C8,C9 = 150 KpF
C2,C4 = 4,7 KpF
C3= 10 KpF
R1,R2 = 100 Kohm
R3 = 100 ohm
R4 = 100 Kohm lineare
R5=1Kohm (vedi testo)
L1, L2 = VK200 full (completamente avvolte)
IC1= 741 , TL081, CA3140 (vedi testo)
Il funzionamento del circuito e' semplice: il segnale passa attraverso C1 al filtro passa basso costituito da C2,C3,C4 e L1,L2. Nessuna bobina da avvolgere, vengono impiegate due VK200 con avvolgimento pieno. Attraverso C5 ed R5 il segnale e' applicato all'ingresso invertente dell' IC1, un operazionale possibilmente a basso rumore. R4, potenziometro lineare da 100 Kohm serve per regolare il guadagno del circuito. Il guadagnio e' dato dal rapporto tra R4 ed R5 ed in questo caso vale 100 ossia circa 40 dB. R5 non e' critica, va bene da 680 a 2200 ohm con variazione naturalmente del guadagno massimo: nel prototipo e' stata impiegata una resistenza da 1500 ohm. Anche R4 puo' essere sostituito avendo l'accortezza di non eccedere nel guadagno massimo (R4 diviso R5).
R1 ed R2 permettono di alimentare il circuito con una alimentazione singola: vanno bene da 5 a 15 V (nel prototipo e' stata usata una piletta da 9 V) applicati ai morsetti X3-2 (positivo) ed X3-1 (negativo). C6 filtra a massa l'ingresso non invertente dell IC1.
Il segnale esce amplificato da IC1 al morsetto X2-2 pronto per essere inviato direttamente all'ingresso LINE o MIC della scheda audio del PC oppure al convertitore VLF-HF da utilizzare con l'RX di stazione.
R3 insieme a C8 e C9 filtrano l'alimentazione
Una nota riguardo l'IC1: nel prototipo e' stato utilizzato un TL 081 e sono state fatte varie prove con altri integrati che avevo a disposizione. Sostituendo al TL081 un vetusto 741 le cose praticamente non cambiano, mentre migliorano leggermente con un OPamp cmos come il CA3140. Nettamente peggio invece l'NE5534, da non utilizzare. Comunque l'IC1 e' montato su zoccolo: potete sperimentare quanto volete (sarebbe interessante provare qualche OP a bassissimo rumore della serie LT).
Bene, e' tutto.
Di seguito alcune schermate ottenute con questo pre applicato ad una scheda audio USB cinese e con all'ingresso l'antenna loop descriita in un altro articolo.
Possiamo comunque sperimentare altre antenne all'ingresso, filari, dipoli o loop.
In tutte queste immagini sono presenti alcune emittenti con modulazione MSK (Minimum Shift Keying) militari, tra le quali l'evidentissima ICV che trasmette da tavolara alla frequenza di 20,3 KHz con 20 KW e, molto interesante, la stazione russa RDL sui 18,1 KHz che trasmette ad orari prestabiliti ( sono evidenti l'inizio e la fine trasmissione, a volte trasmette anche in CW). Nella seconda immagine e' visibile anche la russa Alpha1.
Non ci resta che aspettare la prossima trasmissione di SAQ per vedere cosa riusciamo a captare.
Intanto, in un prossimo articolo, vedremo come sfruttare l'RX di stazione per ricevere le VLF tramite un upconverter.
Sperando di essere stato utile.
73 de iw0dvv Mariano
Le VLF rappresentano un ottimo campo di sperimentazione per l’OM che non si limiti ad operare sulle bande HF. Dove le HF sono il regno di apparati commerciali piu o meno costosi , regno in cui il radioamatore si limita spesso, quando lo fa, alla costruzione di antenne piu’ o meno performanti, le VLF ( ed anche le microonde per essere onesti) sono il campo incontrastato della sperimentazione. Qui bisogna fare i conti con le caratteristiche peculiari delle frequenze in gioco, in primis l’enorme lunghezza d’onda, e con la mancanza pressoche’ assoluta di ricevitori e trasmettitori commerciali.
Per ricevere le VLF abbiamo bisogno di un sistema d’antenna efficace che, per ragioni pratiche, non puo’ essere minimamente confrontato con le lunghezze d’onda in gioco.Abbiamo bisogno anche di un buon ricevitore in grado di estrarre segnali di limitatissima larghezza di banda, anche pochi Hertz, in mezzo ad un marasma di segnali di origine naturale ed artificiale.
Per quanto riguarda l’antenna risulta conveniente rivolgersi a sistemi attivi sensibili al campo elettrico ( miniwhip, maxiwhip) oppure a quello magnetico (loop sintonizzati o aperiodici). Nel web, ed anche in questo sito, si trovano sistemi di antenna economici da autocostruire.
Per il ricevitore, difficilmente il nostro RX di stazione scende sotto i 100 KHz , e le prestazioni a queste basse frequenze lasciano sovente a desiderare.
Anche se la soluzione migliore, a mio avviso ed ad avviso di molti, e’ quella di impiegare la scheda audio del nostro PC e di utilizzare i numerosi e validissimi software di analisi spettrale reperibili in rete, convertire i segnali VLF in un segnale ricevibile e decodificabile dal nostro RX di stazione mantiene comunque una sua validita’, se non altro per setacciare e separare i vari segnali presenti in gamma mediante le piu’ o meno sofisticare caratteristiche ( filtri stretti CW ed SSB oppure capacita’ DSP) del medesimo.
La successiva elaborazione mediante analisi spettrale risulta a mio avviso comunque quasi indispensabile, pur limitandosi ad una larghezza di banda di circa 2-3 KHz tipica del canale audio dell’RX operante in SSB.
In commercio esistono pochi convertitori VLF ( per esempio il Palomar), ed in rete possono essere reperiti schemi di convertitori facenti uso di transistor, fet, mosfet, integrati dedicati, mixer a diodi in qualita’ di mescolatore di frequenza.
Ad ogni modo il principio di funzionamento e’ sempre schematizzabile come segue:
Questa figura rappresenta un tipico convertitore di frequenza dove il segnale proveniente dall'antenna e selezionato mediante il circuito accordato di ingresso viene mescolato atteaverso un dispositivo che chiamiamo genericamente mixer con un segnale proveniente da un oscillatore locale a freuenza variabile.All'uscita del mixer sono presenti : il segnale d'antenna, il segnale dell'oscillatore locale, la somma e la differenza del segnale d'antenna e di quello dell'oscillatore locale. Mantenendo la frequenza dell'oscillatore locale ad un valore fisso costantemente piu' basso (o piu' alto) di quello del segnale sintonizzato potremo facilmente separare, all'uscita del mixer il segnale differenza ( ad un valore fisso esempio 455 KHz) per amplificarlo mediante un circuito selettivo e quindi rivelarlo: abbiamo a che fare con quello che comunemente viene chiamato ricevitore a conversione di frequenza o supereterodina, cioe' con la totalita' dei ricevitori commerciali.
Bene, se applichiamo lo stesso pricipio utilizzando un oscillatore locale a frequenza fissa e sostituiamo la media frequenza con il nostro ricevitore di stazione sintonizzato sulla frequenza somma del segnale in ingresso al mixer e quello di oscillatore locale ( ... o sulla differenza, ma la somma risulta piu' pratica) abbiamo il seguente risultato:
Qui di seguito riporto lo schema elettrico del converter proposto, il circuito stampato e la disposizione dei componenti. L'insieme rappresenta la mia interpretazione "minimalista" dei principi riportati. Il circuito non fa uso di bobine da autocostruire, e' dotato di un ottimo filtro passa basso in ingresso, usa un mixer digitale costituito da un cmos facilmente reperibile, permette di convertire frequenze da pochi Hz a circa 70-80 KHz.
Analizziamo il circuito:
Il segnale d'antenna viene applicato al primario del trasformatore TR1, un normale trasformatore di isolamento audio 600:600 ohm. Perche'questa scelta? Semplice, questi trasformatorini, impiegati normalmente nelle interfacce di separazione per modi digitali, hanno una banda passante che si estende da pochissimi Hz a 60- 70 KHz (testato con generatore di segnali e oscilloscopio). Tutto cio' che e' superiore viene inesorabilmente bloccato. Un componente del genere e' di per se un ottimo filtro PB per la porzione di VLF di nostro interesse.
Il secondario del TR1 viene applicato al IC1, un cmos 4053N che contiene all' interno 3 switch X, Y e Z azionabili mandando a livello logico alto rispettivamente i piedini A,B e C. In condizioni di default, con gli ingressi A,B,C a livello logico basso, il secondario del TR1 e' collegato in modo che il terminale 4 vada sull'uscita Z ed il terminale 3 vada in parallelo sulle uscite X e Y. Mandando alti gli ingressi A,B,C il secondario del trasformatore viene invertito, per cui avremo il terminale 3 sull'uscita Z ed il terminale 4 in parallelo sulle uscite X e Y. Applicando il segnale generato da QG1 ( a 1, 2, 3 o 4 MHz) agli ingressi A,B e C otteniamo che il segnale presente al secondario di TR1 (virtualmente lo stesso presente sul primario salvo filtraggio) venga invertito di fase alla frequenza dell' oscillatore. L'uscita Z e' mantenuta a meta' tensione di alimentazione attaverso le resistenze R1 ed R2 ed a massa per l'alternata mediante C2 e C3. Al parallelo delle uscite X e Y sono presenti i segnali somma e differenza (ingresso + o - oscillatore locale) applicati al carico costituito da R3. Da qui il segnale potrebbe essere direttamente mandato all'ingresso dell'antenna dell'RX, ma, per recuperare le perdite dovute alla conversione, viene applicato attraverso C4 alla base del Q1 che lo restituisce amplificato all'uscita mediante il C5.
L'alimentazione del circuito (max 6 V) viene applicata ai morsetti x4-1 (positivo) e x4-2 (negativo) mentre al morsetto x4-3 e' presente la frequenza dell'oscillatore locale oppure, omettendo l'oscillatore locale dal circuito, e' possibile iniettare un segnale generato da un oscillatore esterno.
Componenti:
TR1= trasformatore di isolamento audio 600 600 ohm
QG1= oscillatore 4 MHz ( o inferiore, vedi testo)
IC1= 4053 (oppure 40HTC53 se utilizzato un oscillatore a frequenza maggiore di 4 MHz)
Q1= BC547
R1,R2,R3,R4= 10 Kohm
R5= 680 ohm
C1,C3,C4= 100 KpF poliestere
C5= 10KpF poliestere
C2= 10 microF 16 Vl
Di seguito la fotografia del prototipo montato:
Come utilizzare il converter:
Per utilizzare il converter bisogna applicare il sistema di antenna al primario di TR1 e l'uscita x2-1 al connettore di antenna dell'RX di stazione.
Selezionare USB oppure CW e sintonizzare a 4 Mhz.
Data alimentazione al circuito dovreste sentire un fishio nell'altoparlante del ricevitore dovuto ai residui a 4 MHz dell'oscillatore locale. Salendo in frequenza di 1 o 2 KHz il fischio dovrebbe scomparire .
A questo punto, se avete selezionato il modo CW dovreste sentire il battimento a 600 Hz ( oppure alla freuenza della nota CW che avete impostato nel vostro RX) e le ultime cifre della frequenza letta sul display ci daranno indicazione del reale segnale sintonizzato ( esempio se leggiamo 4001,50 avremo sintonizzato un segnale a 1,5 KHz).Se invece avremo impostato il modo USB sentiremo nell'altoparlante tutte le frequenze corrispondenti al valore letto piu' 2-3 KHz (esempio se leggiamo 4001,50 sentiremo da 1,5 KHz a 3,5- 4,5 KHz, in dipendenza della larghezza di banda del canale audio SSB del nostro ricevitore). La precisione della lettura dipende naturalmente dalla precisione dell'oscillatore locale, tenetene conto.
In ogni caso consiglio vivamente di utilizzare un programma di analisi spettrale sul vostro PC mandando l'audio dell'RX alla scheda audio mediante la normale interfaccia per modi digitali.
Di seguito riporto alcuni segnali captati con questo converter e l'antenna loop descritta in un altro articolo con relativo preamplificatore. Il programma utilizzato e' Spectran
Segnale bitonale a 31,14 KHz:
Segnale impulsivo a 15,69 KHz
Rumore elettrico a 57 KHz
Segnale MSK stazione militare (RDL):
Programma Spectrum Lab
Buona realizzazione, buon acolto.
73 de iw0dvv Mariano
Quando , l’11 settembre del 2001 negli USA, tre aerei scomparvero dagli schermi dei controllori di volo (air traffic controllers –ATC), ci si rese conto che, al contrario di quanto comunemente si creda, buona parte del traffico aereo non viene controllato mediante radar da terra. Cosa era successo? Erano stati spenti i cosidetti trasponder di bordo.
Essendo la copertura radar da terra non presente in buona parte dello spazio aereo, l’ATC si affida al cosidetto “radar secondario”.
Una stazione di terra trasmette una richiesta ad uno speciale ricevitore di bordo. Un trasmettitore invia un messaggio di risposta verso la stazione di terra. Utlizzando una antenna direttiva e calcolando i tempi di risposta, la stazione di terra puo’ predirre , come un vero radar, la distanza e la direzione di volo. Naturalmente questo funziona solo se a bordo del veivolo e’ presente il necessario hardware ( transponder) e se questo transponder e’ acceso.
Il radar secondario e’ molto piu’ economico di un vero radar ed inoltre il transponder puo’ inserire nel messaggio di risposta anche informazioni supplementari.
Da alcuni anni sono diventati di uso comune transponder di nuova generazione che supportano il cosidetto Mode-S. Questi transponder inviano molti piu’ dati rispetto ai vecchi modelli ( ADS-B data acronimo di Automatic Dependent Surveillance - Broadcast) ed implementano una funzionalita’ chiamata “squitter” che permette la trasmissione continua di dati senza l’interrogazione da parte della stazione di terra.
ADS-B è una tecnica cooperativa di controllo del traffico aereo.
Cosa significa?
Un aeromobile dotato di un transponder Modo S, se collegato ad un dispositivo GPS, è in grado di calcolare la propria posizione e di trasmetterla periodicamente in modo che speciali ricevitori siano in grado di identificare la posizione del trasmittente. Le informazioni di posizione sono presenti in messaggi di tipo Mode S extended. Il messaggio trasmesso dal target è di tipo broadcast, in quanto il trasmettitore non è interessato a chi riceve il messaggio. La tecnologia è "automatic" in quanto il messaggio contenente le informazioni per la localizzazione del target viene spedito periodicamente senza l'intervento diretto di operatori né necessariamente è sollecitato dall'esterno. Inoltre, la tecnologia ADS-B si intende cooperativa in quanto, come in un radar secondario di sorveglianza si richiede una collaborazione attiva da parte dell aeromobile per l'effettiva individuazione dello stesso.
Le immagini sotto riportate chiariscono il concetto.
Circa l’80% dei veivoli nel mondo sono dotati di questi transponder e, visto che le informazioni sono trasmesse continuamente, possono essere facilmente ricevute anche da un utenza amatoriale.
Come ricevere i segnali.
L ‘ADS-B utilizza dei transponder sulla frequenza di 1090 MHz (entro la banda-L).
A queste frequenze i segnali radio seguono percorsi “ottici” all’interno dell’atmosfera e non sono soggetti a riflessione ionosferica. La ricezione e’ possibile quindi solo se non sono presenti ostacoli nel percorso ottico tra il trasmettitore ed il ricevitore. L’antenna ricevente dovrebbe essere posta in posizione elevata e senza ostacoli che ne disturbino la visuale.
Per i nostri primi esperimenti potremo comunque utilizzare anche antenne poste in prossimità di finestre, non pretendendo di captare i segnali di tutti gli aerei che ci passano sopra.
A causa della curvatura terrestre potremo ricevere segnali da aeromobili distanti in relazione alla loro altezza di volo. Il segnale di un aereo in volo a 30000 piedi ( 10 Km) potra’ per esempio essere ricevuto a 400 Km di distanza. Naturalmente questo significa impiegare antenne e ricevitore molto sensibili e ben configurati. Nelle nostre installazioni casalinghe potremo comunque arrivare senza difficolta’ a ricevere segnali da aerei distanti un centinaio di Km.
Cosa serve?
Per ricever questi segnali abbiamo bisogno di:
· una antenna adatta
· un ricevitore ADS-B
· un decoder ADS-B
· un PC equipaggiato del necessario software di visualizzazione
L’antenna, ovviamente, serve per captare i segali elettromagnetici relativi alla frequenza utile ed a trasferirli al ricevitore.
Il ricevitore seleziona, amplifica e demodula i segnali: il segnale in uscita, analogico, viene chiamato video-signal.
Il decoder estrae le informazioni contenute nel segnale analogico, le converte in segnali digitali, filtra i segnali utili estrapolandoli da quelli non utilizzabili, invia i dati al PC.
Il PC riceve i dati daldecoder e ne estrae le informazioni utili per la rappresentazione grafica del radar.
Per realizzare questa catena di ricezione possiamo utilizzare metodi piu’ o meno costosi, dal ricevitore semifrofessionale dal costo di alcune centinaia di euro, al front end e decoder autocostruiti (anche in kit).
Di seguito alcune immagini di ricevitori e decoder autocostruiti:
Acune ditte hanno inoltre messo in commercio dei ricevitori-decoders nella forma della classica pennetta USB per personal computer.
Questi ricevitori-pennette si trovano in commercio ad un prezzo variabile da 75 a 150 Euro.
Ma noi abbiamo la nostra pennetta RTL.
La pennetta RTL che abbiamo gia’ visto in un altro articolo, riesce a sintonizzare da 70 a 1700 MHz con un “buco” da 1100 a 1250 circa (quelle piu’ recenti con il tuner R820T vanno da 24 a 1850 MHz senza buchi).
Pur essendo la frequenza di 1090 MHz vicina al “buco” del tuner, molte delle pennette RTL dotate di chip E4000 ( non tutte, qualcuna fa i capricci…, dipende dal singolo esemplare di chip) e tutte quelle dotate di chip R820T possono essere utilizzate per ricevere i segnali ADS-B.
Se avete una di queste pennette e la state utilizzando con SDRSharp potete tranquillamente utilizzarla per vedere quello che “vi vola sopra la testa”.
Vi servono due software.
Ecco nel disegno come funziona:
Il secondo software e’ invece un qualsiasi software di visualizzazione dei segnali ADS-B. Ne esistono di gratuiti ed a pagamento.
Il primo e’ un programma completo che non ha bisogno di installazione ma va solo configurato, mentre il secondo va installato e configurato e si appoggia ad una pagina googlemaps per la visualizzazione.
Per i primi approcci consiglio vivamente ADSBScope, anzi vi semplifico la vita e ve lo faccio scaricare qui gia’ configurato per ADSB# e le chiavette RTL.
Pronti, partenza e via.
Scaricate i due software e spacchettateli sul desktop ( o dove vi pare).
Inserite la chiavetta nella usuale porta USB
Mandate in esecuzione ADSBSharp e clikkate su Start, quindi minimizzate la finestra.
Mandate in esecuzione ADSBScope e, se avete scaricato il software dal sito ufficiale configuratelo seguendo questa ottima guida in italiano, altrimenti, se avete scaricato la versione gia’ configurata, selezionate other/Network/Raw-data Client active.
Bene, è tutto. Adesso avrete la vostra bella schermata radar e dopo un po di tempo (il programma deve ricevere un po di dati) vedrete gli aerei che passano sopra la vostra testa con tanto di dati identificativi e dati di volo.
Ultima cosa importante: l’antenna.
L’antennina in dotazione vi permette di captare le trasmissioni di qualche aereo soprattutto se posizionata vicino alla finestra. Qui sotto ecco cosa ho preso appena installato il software e con l’antenna dentro casa e la finestra chiusa:
Naturalmente se volete qualcosa di piu’ dovete usare una antenna adeguata. I segnali del transponder hanno polarizzazione verticale ed’ e’ quindi necessario avere una antenna polarizzata verticalmente sintonizzata su 1090 MHz. La soluzione piu’ semplice e’ uno stilo metallico di 13 cm ( mezz’onda). Per aumentare le performance possono essere combinati assieme piu’ stili di 13 cm come in figura:
Siccome ogni stilo sfasa il segnale di 180° e’ necessario rifasare con un loop di 13 cm di lunghezza ( 40 mm di diametro). Potere realizzare lo stilo ed i loop con 65 cm di filo di rame da 1,5 mm opportunamente sagomato.La base dello stilo verra’ connessa al centrale di un cavo da 50 o 75 ohm ( potete usare cavo SAT) mentre la calza sara’ connessa ad una terra virtuale costituita da un disco metallico di 13 cm di raggio (26 cm di diametro) oppure ad almeno 4 radiali di 13 cm di lunghezza. Potete usare una presa PL da pannello alla quale salderete lo stilo multiplo al centrale ed i 4 radiali agli angoli (mini ground-plane).
In rete troverete comunque tanto materiale sulla costruzione di mini-antenne per ADS-B.
Buon divertimento!
73 de iw0dvv Mariano
Di Admin (del 10/09/2013 @ 11:56:46, in Hsmm-mesh, linkato 134409 volte)
Vi informo che e' stata creata la sezione Hsmm-mesh che sta per " rete a maglia veloce multimediale. Si tratta di una particolare implementazione di una rete WIFI su frequenze radioamatoriali che permette collegamenti mobili in aree disagiate. Presto in questa sezione saranno pubblicate informazioni tecniche di varia natura su tale rete. Per il momento vi suggerisco questo link sulla prima implementazione Italiana a Civitavecchia RM: http://aricivitavecchia.it/?q=node/17 . Per informazioni in lingua inglese: http://hsmm-mesh.org
73 de iw0dvv Mariano
La fabricazion d'une lampe triode,
eccezionale documento di F2FO - Claude Paillard
I (don’t) take a fake again…
Da qualche tempo su ebay e’ possibile acquistare un analizzatore di spettro dotato di un generatore secondario di segnale. Si tratta di uno scatolotto di dimensioni paragonabili ad un pacchetto di sigarette disponibile in due versioni, da 35 MHz a 4,4 GHz e da 138 MHz a 4,4 GHz.
Fig 1 analizzatore di spettro cinese
Lo scatolotto fa uso di un generatore di segnale costituito da un AD4350 nella versione con frequenza di lavoro minima di 138 MHz o da un AD4351 nella versione che parte da 35 MHz. Il mixer e’ costituito da un IAM 81008 (marcato sulla scheda come M810) ed il rivelatore e’ un chip logaritmico AD8307.
Il tutto e’ governato da un microcontrollore ATmega che colloquia con il mondo esterno mediante un FT232RL.
Il prezzo, comprese le spese di spedizione, si aggirano sui 60 euro per la versione che parte da 138 MHz e sui 90 euro per la versione che parte da 35 MHz.
Incuriosito dalle prestazioni dichiarate in relazione al basso costo di acquisto, ho comprato la versione da 138 MHz, la piu’ economica, insieme ad un generatore di rumore offerto a poco piu’ di 20 euro.
Il pacchetto, fornito di codice di tracciamento internazionale, e’ stato spedito gratuitamente e mi e’ arrivato, senza spese doganali, in circa 40 giorni ( ci ha messo 10 giorni solo per lasciare Hong Kong verso le poste cinesi…).
Nella confezione, molto accurata, ho trovato lo scatolotto, il noise sourge con relativo alimentatore, un cavetto USB del tipo stampante, due cavetti da circa 20 cm l’uno intestati con connettori SMA e un dischetto con i driver ed il software di gestione.
Appena aperto il pacchetto ho subito collegato lo scatolotto al PC di casa, su cui gira win7, dopo aver in precedenza installato i driver ed il software di gestione (WinNWT4).
Tutto e’ andato liscio, i driver sono stati riconosciuti ed il software di gestione , dopo una breve fase di configurazione, mi ha permesso di pilotare la scansione in ingresso e di utilizzare il sintetizzatore di frequenza in uscita.
Bello! La cosa sembrava promettente, ma per mancanza di tempo scollego il tutto e rimando al giorno successivo ulteriori verifiche.
L’indomani provo ad installare il dispositivo su un notebook, ma nonostante tutti i tentativi ed il reperimento dei driver aggiornati, ottengo sempre l’avviso che il sistema non e’ riuscito a trovare i driver adatti.
Al momento del collegamento del dispositivo alla porta USB viene riconosciuto come FT232 USB to UART ma i driver non vengono trovati.
I misteri dell’informatica sono tanti e quindi, pensando ad un problema relativo al notebook provo l’installazione su altri due PC portatili e su uno fisso ottenendo sempre gli stessi risultati. Provo allora su un PC dotato di winxp ed i risultai non cambiano…..
Infine collego lo scatolotto sull’unica macchina sulla quale aveva funzionato al primo colpo e….. niente, anche qui i driver si sono persi.
Passo una giornata a provare driver alternativi, stravecchi, vecchi e nuovi. Niente da fare.
Comincio a documentarmi su internet.
Fake o non fake?
Il fenomeno dei componenti elettronici fasulli “Made in China”, e’ una vecchia storia. Mi ricordo una scheda madre di tanto tempo fa con i chip di memoria cache saldati sopra costituiti da pezzi di plastica con piedini metallici ( il firmware abilmente contraffatto faceva credere al sistema che il materiale amorfo fosse puro silicio dotato di memoria…). Noti e reperibili in rete sono documentati casi di condensatori elettrolitici ad alta tensione di lavoro costituiti da un cilindro di alluminio con relativo tappo ed un piccolo condensatore all’interno.
La diffusione di componenti elettronici fasulli, perloppiu’ cinesi, non e’ limitata purtroppo ai prodotti cinesi in quanto detti componenti raggiungono i mercati internazionali e vengono impiegati anche in apparechiature militari ed industriali. Un esempio: http://www.bbc.com/news/world-us-canada-18155293
Corre voce che i meccanici di una nota casa di motori marini fuoribordo, la cui elettronica di controllo e fatta in Cina, non riescano a stabilire la comunicazione tra il programma di diagnostica ed il motore stesso….
Problemi di comunicazione con il PC sono stati riscontrati anche su alcuni esemplari di Arduino 2009 che montavano chip FT232, come si puo’ evincere dal seguente post: http://hackaday.com/2014/02/19/ft232rl-real-or-fake/#comment-1947068
Che e’ successo al mio analizzatore?
In pratica, il chip FT232RL che ha il compito di adattare i segnali della porta USB al livello TTL dell’ATmega semplicemente non e’ un FT232RL…. ma un microntrollore opportunamente programmato e mascherato (e ritargato FT232RL) in modo da far credere al computer che si tratti di un chip genuino.
La cosa ha funzionato per un po’ di tempo, finche’ il il produttore del chip originale non ha scoperto la frode ed ha messo in giro driver aggiornati che si rifiutano di riconoscere come originali i chip cinesi contraffatti.
Ed e’ cosi’ che da un giorno all’altro aggeggi funzionanti (quasi) perfettamente sono stati messi fuori uso.
Cosa fare?
La soluzione che subito viene in mente e’ quella di sostituire il finto FT con uno genuino.. Facile a dirsi.
Intanto bisognerebbe accertarsi che il chip in sostituzione sia genuino, e comunque dissaldare e risaldare un chip a montaggio superficiale dotato di 28 microscopici piedini non e’ impresa da tutti. E comunque non e’ impresa economica.
Riportiamo in vita il cadavere.
Cosa fare quindi? Aperto lo scatolotto ci si rende conto che dei 28 piedini dell’FT232 ne vendono impiegati solamente 4: 2 per interfacciarsi alla porta USB e due (TX ed RX) per colloquiare con il processore. La linea in trasmissione e quella in ricezione non sono direttamente collegati all’ATmega ma mediante resistenze da 1000 ohm a montaggio superficiale, una per linea.
L’idea e’ quindi quella di isolare l’FT232 dall’ATmega dissaldando e togliendo le due resistenze e portare fuori, mediante due nuove resistenze, le linee RX e TX del processore che erano originariamente pilotate dal piedino 1 TXD e dal piedino 5 RXD del FT232.
Contemporaneamente deve essere resa accessibile dall’esterno l’alimentazione a 5 V della scheda, saldando due conduttori sulle piazzole dello stampato dove e’ collegato il connettore originale USB.
Le fotografie qui sotto illustrano in maniera semplice il concetto:
Fig2: resistenze R55 e R56 da togliere
Fig. 3 Piazzole dove collegare i fili di alimentazione
Fig 4 Vista di insieme dove intervenire
Fig 5 Collegamento fili alimentazione rosso=positivo marrone= negativo
Fig 6 TXD mediante resistenza da 470 ohm
Fig 7 RXD mediante resistenza da 470 ohm
Fig 8 Vista d’insieme dei 4 fili da portare fuori. Il filo arancione non e’ collegato
Bene, adesso che abbiamo saldato le nostre due resistenze ed i nostri 4 fili provvediamo a fissarli ed isolarli con poche gocce di colla a caldo. Attenzione a non esagerare se no la scheda non entra piu’ nel suo contenitore.
Ricordiamoci di controllare con il tester, prima di incollare, che non vi siano cortocircuiti.
Fig 9 Fissaggio ed isolamento saldature con colla a caldo
E Adesso?
Terminata l’operazione abbiamo 4 fili riportati al di fuori dello stampato. Di questi, 2 sono necessari per l’alimentazione a 5 V originariamente fornita dalla porta USB e gli altri 2 trasportano i segnali utili per il colloquio tra la scheda ed il PC.
A questo punto abbiamo varie posiibilita’ di interfacciamento:
- Possiamo usare una scheda esterna FT232RL
- Possiamo usare un’interfaccia seriale mediante un chip MAX 232
- Possiamo usare qualsiasi altra schedina di interfaccia che converta i segnali da USB a TTL
Avendo a disposizione alcune economicissime schedine USB - TTL basate sul chip CP2102 della Silicon Labs ho optato per l’utilizzo di una di queste.
Queste piccolissime schede sono reperibili in varie versioni , alcune che rendono accessibili solo le line TX ed RX ed altre che rendono accessibili tutti i segnali di una porta seriale.
Per il nostro scopo e’ sufficiente una delle prime schede:
Fig 10 interfaccia CP2102 avanti
Fig 11 interfaccia CP2102 retro
Fig 12 Altra schedina CD2102 utilizzabile
Come si vede dalle immagini, dal pettine dell’interfaccia sono direttamente accessibili l’alimentazione a 5 V ed i segnali TXD e RXD (la D sta per direct).
Se per prelevare i segnali e l’alimentazione dal nostro dispositivo abbiamo utilizzato il cavetto in dotazione alla scheda CD2102 abbiamo gia’ dall’altro lato i connettori necessari al collegamento:
Fig 13 fili collegati all’interfaccia
Attenzione: abbiate cura di collegare adeguatamente i fili di alimentazione, il filo di massa al GND ed il positivo al +5V dell’interfaccia. Questi fili non vanno in alcun modo invertiti, pena distruzione del nostro dispositivo. Per quanto riguarda i segnali TX e RX alcune schede riportano TXD e RXD altre TXC e RXC. In quest’ultimo caso la C sta per “crossed” ed i fili, solo questi, vanno invertiti. Comunque se invertite l’RX con il TX non succede nulla, dovrete solo ricollegarli correttamente nel caso il programma sul PC non riesca a dialogare con la scheda. In ogni modo io personalmente non mi assumo nessuna responsabilita’ di quello che fate.
Conclusioni
Collegare la spina USB dell’interfaccia CP2102 al PC ed installate i driver scaricati da Silicon Labs. A questo punto prendete nota, dal pannello di controllo, del numero di COM assegnato dal PC alla vostra interfaccia per poterlo inserire nella configurazione del programma di gestione dell’analizzatore di spettro. Se avete fatto le cose come si deve il vostro scatolotto tornera’ magicamente a funzionare.
Il funzionamento e l’utilizzo dell’analizzatore di spettro cinese verra’ illustrato in un prossimo articolo.
L’interfaccia proposta costa pochi euro ( 2 – 3 euro) ed e’ utilissima per resuscitare cadaveri elettronici deceduti a causa di chip FT232 fasulli. Si tratta solo di individuare i collegamenti che vanno dal piedino 1 e dal piedino 5 dell’FT, isolarli e riportare i segnali all’esterno mediante una resistenza da 470 – 1000 ohm.
NOTA: le modifiche proposte, benche’ semplici, devono essere effettuate da persone con un minimo di esperienza in montaggi elettronici. Se non vi sentite in grado di fare queste modifiche, o non siete adeguatamente attrezzati, fatele fare ad un amico esperto oppure ad un tecnico qualificato. Il sottoscritto ha redatto il presente articolo a solo scopo divulgativo e non puo’ essere ritenuto responsabile di eventuali danni arrecati agli apparati oggetto di modifica. Chi effettua queste modifiche lo fa a proprio rischio e si assume la piena responsabilita’ dei danni eventualmente arrecati.
Detto questo, vi do i miei migliori
73 de iw0dvv Mariano
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