Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Projekt: digitale Funkverbindung scratch entwickeln
Hallo,
endlich bietet sich mir wieder eine Gelegenheit für ein Elektronik Projekt.
Am meisten interessiert mich dabei die dsp und als Einstieg habe ich vor, den experimentellen Aufbau einer digitalen Funkverbindung zu realisieren. Dabei sollen keine Funkmodule eingesetzt werden. Die Geräte oder Gerätchen sollen scratch, also auf Bauteilebene entwickelt werden. Einen Mikrocontroller betrachte ich als Bauteil, nicht als Modul.
Die Erlaubnis, Experimentalfunk zu betreiben ist vorhanden.
Die vielen Massnahmen, die ergriffen werden müssen, um Störungen zu vermeiden, werden laufend mit entwickelt und beschrieben.
Jetzt geh ich mal Quarze kaufen.
Ja das ist schon die erste Massnahme zur Störsicherheit: Wo es möglich ist, werden Quarze eigesetzt, um auf Anhieb auf die richtige Frequenz zu kommen, wo man keinen stört.
vielleicht als anregung, etwas zum lesen :)
https://www.mikrocontroller.net/articles/Codierte_%C3%9Cbertragung
Ja, das kann man uninformierten als guten ersten Einstieg empfehlen. Behandelt allerdings nur die digitale Seite und geht daher am Thema scratch Bau einer Funkverbindung doch etwas vorbei.
i_make_it
12.06.2017, 12:25
Wo es möglich ist, werden Quarze eigesetzt, um auf Anhieb auf die richtige Frequenz zu kommen, wo man keinen stört.
Da in Deutschland teilweise Frequenzen bereits mehrfach genutzt werden, dürfte die Suche danach "wo man keinen stört",oberhalb von 9kHz, vermutlich kein Ergebniss haben.
Den jeweils aktuellen Frequenzplan gibt es bei der Bundesnetzagentur.
An sonsten hasst Du ja sicher eine Amteurfunklizenz (womit Du das vorgenannte sowieso schon weißt), da sonst der Selbstbau eines Funksenders schnell eine teure Angelegenheit werden kann. (insbesondere wenn man Flugfunk, Bahnfunk, BOS-funk oder Militärfrequenzen stört)
Das Stichwort ist da "Frequenznutzungsrechte".
Ja, der Hinweis auf die gesetzlichen Bestimmungen ist berechtigt.
Dass ich die erforderliche Genehmigung bestze, habe ich schon geschrieben.
Aber auch als Funkamateur sollte man darauf achten, dass man nicht stört.
Mit quarzkontrollierten Oszillatoren kann man einmal mit wenig Aufwand dafür sorgen, dass zumindest die Grundwelle richtig platziert ist. Dass der Quarz auf seiner Nennfrequenz schwingt, muss man sich aber mit dem Kontrollempfänger überzeugen. Er könnte auch auf einem "Oberton" schwingen.
Die nächste, im Funkverkehr allgemein angewandte Massnahme ist die, dass man die beabsichtigte Sendefrequenz abhört. Dazu braucht es einen guten, empfindlichen Emfänger. Mit der Berechtigung, auf einer Frequenz zu senden, ist nicht der "Besitz" der Frequenz verbunden. Invielen Fällen und so auch hier, ist man nur Mitbenutzer nach bestimmten Regeln. Das wurde richtigerweise schon erwähnt. Übrigens: Fernmeldebehörde und deren Funküberwachung sind auch dafür zuständig.
i_make_it
12.06.2017, 13:44
Falls Du es nicht bereits kennst, würde ich empfehlen etwas Richtung Alohanet zu stöbern.
http://orf.at/stories/2274986/2274754/
Von da stammt auch der Vorläufer des CSMA/CD für gesharte medien.
https://de.wikipedia.org/wiki/Carrier_Sense_Multiple_Access/Collision_Detection
Auf der reinen Funkebene steht ja erst mal die Frage AM, FM, SSB.
Welche Leistung/Reichweite.
Welches Band (ist ja Datenfunk und kein Sprechfunk)
Damit es gleich einmal etwas konkreter wird, gibt es hier einen Schaltplan.
Ein Sender in Pierce Schaltung. Der ist nur vorgesehen, um auf der Werkbank die Funkverbindung zu testen. Im Kontrollempfänger zeigten sich keine Oberwellen. Trotzdem ist die Schaltung nicht dafür geeignet, einen Leistungsverstärker an den Kollektorausgang zu hängen. Dafür fehlt die spektrale Reinheit. Ich werde aus diesem Grund nicht einmal eine Antenne anschliessen. Für eine Funkverbindung auf Distanz hat die Tastung der Oszllatorstufe auch zu viel chirp. Chirp stört die Nachbarkanäle und senkt die Reichweite.
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Das ist einfach zu bauen und geht zuverlässig in Betrieb. Zunächst ist im ersten Durchgang nur On - Off Keying geplant. ASK heisst das.
Für die Tastung wird zunächst ein ATtiny13 verwendet, der sollte locker ausreichen.
Als nächstes muss ein einfacher Empfänger her.
Peter(TOO)
12.06.2017, 19:57
Äääh.
Ein Quarz mit 4.716*10-15 WasDenDas ?
Gibst du die Wellenlänge in Angström pro Monat an?
MfG Peter(TOO)
Servus Peter,
Angström pro Monat ist gut.
Die Zahl steht da, weil das CAD Programm den Wert eines Elements der Ersatzschaltung für den Quarz anzeigt. Der Einfachheit halber habe ich das Bildchen nicht neu gemalt, sondern aus der Simulation übernommen. Drum steht da keine Frequenz, sondern der Wert des C des äquivalenten Serienkreises. Sehr komfortabel ist das nicht, ist aber allgemein üblich.
Zur Zeit baue ich auf Steckbrettchen. Das ist zwar HF mässig etwas ungünstig, geht aber für einen einstufigen Quarzoszillator durchaus. Was das Ding tut und ob, das muss ohnehin mit RX und Skop kontrolliert werden. Darum hab ich keine schöneren Schaltpläne oder Layouts zur Verfügung.
72, vohopri
i_make_it
13.06.2017, 12:20
Ja ist bei LTSpice ein bekanntes Problem.
wenn man das xtal Bauteil als Quarz nimmt, wird der als Kondensator Cn (n= laufende Nummer) eingefügt.
Man kann jetzt komplette Ersatzschaltungen erstellen
http://www.gunthard-kraus.de/CD_Kraus-Publications/Alle_Publikationen/2014-3_Quarzoszillator-Simulationen%20mit%20LTSpice/43_UKW_S131_S141_Kraus.pdf
oder einfach den xtal entsprechend parametrisieren und damit leben, das da dann halt ein einheitenloser, spaßiger Wert steht.
(10-15 wärend dann Femto Farad)
Ja ist bei LTSpice ein bekanntes Problem....
nein, ein Problem ist das wohl kaum. Das ist einfach Grundlagen Wissen im Umgang mit ltspice. Das steht ohnehin bereits mehrfach im Internet und kann bei Bedarf über jede Suchmaschine abgerufen werden.
Aber zurück zum Thema: Ein Empfänger wird benötigt. Da gibt es eine grosse Variationsbreite. Also muss der Einsatzzweck spezifiziert werden: Digitalübertragung, zunächst ohne Geschwindigkeitsansprüche und über kurze Distanzen. Was machen die Profis? Ganz einfach, sie sehen nach, was die Profis machen.
Also habe ich eine Funksteckdosensteuerung mit Funksteckdose auseinander genommen, ein paar Datenblätter gelesen, ein wenig im Internet gesucht und man lese und staune: Es werden Pendelempfänger genommen. Wenig Kosten und relativ gute Leistung. Burkhard Kainka hat dann noch vorgeführt, wie ein Pendler mit Quarz funktioniert. Auch hier hat der Quarz erhebliche Vorteile. Die Empfangsfrequenz steht fix da, auch bei sehr losem Experimentalaufbau. Die Störstrahlungen im Versuchsbetrieb sind genau dort, wo man ohnehin sendet und niemanden stört.
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Störstrahlungen werden später zusätzlich noch unterdrückt.
Der Pendler wird aufs Brett gesteckt und sollte eigentlich nicht so schwer in Gang zu setzen sein.
Der Pendler schwingt schön an. Das ist durch Unterabtastung auf dem Skop gut zu sehen.
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Mit Empfangssignal geht das schneller.
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Zur Zeit liegen die Steckbrettaufbauten noch ohne Antenne im Abstand von 1/2 m auf der Werkbank.
Das Zeitpunkt des Anschwingens sollte erfasst und ausgewertet werden.
Oben im Schaltbild ist schon der Hüllkurven Demodulator eingezeichnet: Eine Diode mit Tiefpass. So ergibt sich die folgende Kurve ohne Signal.
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Und so schaut es mit Signal aus.
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Das mit dem MC zu verarbeiten, kann nicht schwierig sein.
Der MC erkennt das Oszillator Signal vom Pendler und schaltet dann jeweils für eine Ausklingphase diesen Oszillator ab.
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Die unterschiedlichen Anschwingzeiten mit und ohne Sender Signal sind gut zu sehen. Hier zeigt sich auch, welche Aufgaben ein Pendler an die DSP stellt.
Um mit dem Rauschen zurecht zu kommen, könnte man gleitende Mittelwerte verarbeiten. Da bekommt man aber schnell einen grossen Speicherplatz Bedarf für die Ringpuffer. Auf einem grösseren MC wäre das interessant, aber für den tiny13 nehme ich jetzt einpolige IIR Filter.
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Der Empfang mit den vorhandenen Randbedingungen geht mal perfekt.
ca 14 Mhz, 2 Baud.
8m Distanz mit 1 Ziegelmauer dazwischen, Antennen nicht angepasst, nicht abgestimmt mit je 10 cm Länge.
RX hat ein improvisiertes Quarz Eingangsfilter gegen die Störungen durch PC, Skop, Beleuchtung.
Einstufig, kein Vorverstärker.
TX einstufig, keine Taststufe, keine PA.
HF mässig ist da noch viel Potential drin.
Der Stand ist jetzt einiger Massen zufrieden stellend. Die dsp wirft aber noch viele Fragen auf, denen ich nachgehen will, um gezielter und besser voraus berechnet experimentieren zu können. Mal sehen, was da an Info zusammen kommt.
Zu Testzwecken wird im differentiellen Manchester Code jetzt übertragen:
Präambel 00000
Start 11
Payload 00 oder 11
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Die gelbe Linie zeigt gut, was beim RX MC Rohausgang herauskommt. Und die blaue Linie ist schon eine provisorische Testauswertung.
So, der auswerte Algorithmus ist jetzt fertig. Die Präambel kann beliebig lang sein. Der Anfang kann ja in Störungen unter gehen. Start 11 und Payload 00 oder 11 sind erforderlich (ohne etwas anderes dazwischen). Der Algo geht noch in den ATtiny13. Aber der MC ist schon recht voll geworden. Ein digitaler Bandpass erster Ordnung (HP 1.O + TP 1.O) hat viel Empfangssicherheit gebracht, für viel mehr ist da aber nicht Platz drinnen. Auf einem grösseren MC könnte man noch viel raus holen:
Filterung, Synchronisierung und dann alles kohärent auswerten. Für einfache Haustechnische Fernsteueraufgaben kann der tiny13 schon ausreichen.
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Nachdem ich die Anforderungen des MC an die Funkübertragung kenne, kann ich jetzt Sender und Empfänger optimieren. Erst dann gibt es kurze Reichweiten Tests. Bei diesen Spielereien kommt bei mir schon das Interesse an anspruchsvolleren Fernsteueraufgaben und an optimierter Digitalübertragung auf. Aber erst will ich diese Stufe bis zu fertigen Gerät durchziehen.
Bald sollen Antennen an die Geräte kommen, da ist es notwendig, auf spektrale Reinheit des Sendersignals zu achten. Zuerst hab ich mir die Senderschaltung in der Simulation her genommen und die Signale angesehen.
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Das war gar grausig an zu sehen. Mutig, wie ich bin, habe ich eine fft drüber gelassen und ich wurde nicht enttäuscht: Starke Oberwellen zeigen sich in einem nicht akzeptablen Ausmass. Die 3.Harmonische ist nur 14 dB unter der Grundwelle.
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Und es ist klar, was da los ist: Der Oszillator braucht Verstärkung, damit er anschwingt und dadurch gerät er schnell in die Begrenzung. Die Begrenzung verzerrt. Das Basis Signal sieht nicht besser aus, sondern noch schlechter. Es wird zwar durch den Quarz gefiltert, aber die Basisdiode arbeitet nun mal nicht linear.
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Das Signal des realen Geräts schaut ganz gleich aus: Übel, da brauch ich keinen Spectrum Analyzser.
OK, die Lage ist eindeutig, die Ursache liegt an der Pierce Schaltung. Diese war nützlich für erste Versuche ohne viel Aufwand, aber sonst sollte man sie doch eher für andere Anwendungen einsetzen. Andere Oszillatoren erzeugen schöneren Sinus: z.B.: Franklin, Emittergekoppelter, Clapp. Der Clapp Oszillator geht beispielsweise auch in die Begrenzung, wie der Pierce, aber er bietet die Möglichkeit, das Signal durch den Quarz gefiltert auszukoppeln. Aber es ist noch etwas zu beachten. Beide Oszillatoren: TX und RX sollten den Quarz im selben Modus betreiben: lastresonant oder serienresonant.
Der Clapp Oszillator sollte nach Meinke, Gundlach mit sehr guter Näherung auf der Serien Resonanz Frequenz schwingen und so mit dem Pierce Pendler kompatibel sein, aber das ist zu testen. Der Clapp hat zwei Vorteile. Wie erwähnt, lässt sich das Signal gefiltert auskoppeln und die Rückkopplung lässt sich gut einstellen. Die Balance zwischen Amplitude und spektraler Reinheit ist nicht sehr kritisch aber zu beachten.
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Wenn man dann noch im Antennen Kreis einen Bandpass oder einen Tiefpass hat, dann sollte das allen Ansprüchen an Oberwellen Freiheit genügen.
Was mit freiem Auge gut aussieht, findet auch die fft gut.
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Hoffentlich komme ich heute noch zum Löten.
Zum löten bin ich noch nicht gekommen, aber ein Steckbrett habe ich gefunden.
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Man sieht: Bei einstufigen Schaltungen mit Quarz kann man sehr einfach experimentieren. Aber der Grenzen der jeweiligen Arbeitstechniken sollte man sich bewusst sein.
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So sehen die Signale am Emitter (gelb) und am KOndensator in Serie zum Quarz (blau) aus. Alles klar, vor allem die 2. Harmonische ist deutlich zusehen, aber auch die 3. ist mit freiem Auge erkennbar.
Viele einfache Schaltungen koppeln am Emitter aus aber die Oberwellen kriegt man da nicht weg, sondern muss einigen Filter Aufwand treiben. Sinnvoller ist das Auskoppeln nach dem Quarz, so wie oben gezeigt. Das Signal ist sauber, die Spannung hoch, und eine einfache Pufferstufe stellt das Signal dann mit geringem Innenwiderstand zur Verfügung. Zusätzlich hat sich gezeigt, dass die Stufe an der Basis direkt tastbar ist. Die Tastspannung darf nur nicht zu langsam steigen, sonst chirpt es. Und die Frequenz lässt sich gut mit dem vorhandenen Empfänger abgleichen. Mit dieser Info kann schon gebaut werden. Mit Korrekturen bei der Dimensionierung ist aber noch zu rechnen.
Die Antenne hat, hat einen niederen Eingangswiderstand, und einen sehr sehr kleinen wenn sie kurz ist - relativ zur Wellenlänge (< Lambda/4). Diese Tatsache definiert die Anforderungen für die folgenden Stufen.
Für das Experimentieren und Austesten von Dimensionierungen braucht man Platz auf der Platine. Die gewünschten Bauteilwerte sind oft nicht am Lager und müssen provisorisch zusammengesetzt werden. Darum baue ich zunächst grosszügig im Manhattan Stil. Verdrahtet wird nur auf der Oberseite. So können die Module auch versetzt oder neu zusammengesetzt werden.
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Die Signale am Emitter und und an der Auskopplung zeigen keine Überraschungen.
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Das Signal am Emitter ist nicht geeignet für Ausstrahlung oder Weiterverarbeitung. Das Signal vom Auskoppelpunkt nach dem Quarz ist beträchtlich besser, als das vom Pierce Oszillator.
Nun ja, es geht weiter, abhängig vom Zeit Ausmass, das gerade zur Verfügung steht.
Die MC Steuerung hab ich auf die Platine gebracht und die Module neu arrangiert:
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Das Signal ist, wie schon gezeigt, sauber und erstaunlicherweise stark genug, um die Schaltvorgänge im Empfänger über einige Meter zuverlässig aus zu lösen.
Soweit so gut, das macht es jetzt möglich, mich um nächste Baustelle zu kümmern:
Im RX lasse ich die Spannung am Hüllkurverndetektor durch ein einfaches Portpin abfragen. Das funktioniert wunderschön, hat aber natürlich üble Folgen. Der Pendler muss so weit anschwingen, bis die Schaltschwelle erreicht ist. Damit ist er auf der Übertragungsfrequenz und den Harmonischen "lauter" als der Sender. Das muss schnell geändert werden, bevor da eine nennenswerte Antenne dran kommt.
3 Massnahmen sind geplant:
* Ein Schaltverstärker. Wenn ich die Schaltschwelle nur um den Faktor 10 runter setze, dann ist die abgestrahlte Leistung bei gleichem Fusspunktwiderstand der Antenne schon um 20dB niedriger.
* Ein Vorverstärker. Der ist sehr einfach gebaut, aber ich muss mich noch um die Messmittel für den Eingangskreis kümmern. Ohne Eingangskreis holt man sich zu viele Störungen in den Empfänger, so dass die Empfangsleistung durch den Vorverstärker wahrscheinlich sinkt und unzuverlässig wird.
* Die Empfangssoftware soll den Empfänger bei fehlendem Signal ruhig stellen.
Als erstes baue ich mal den RX ebenfalls auf eine Experimentierplatine.
Das Übertragen der Empfängerschaltung vom Steckbrett auf einen gelöteten Aufbau hat nicht geklappt.
Zunächst ist der Pendler nicht angeschwungen, mit veränderten Buteilwerten, ist er dann unabhöngig vom Antennensignal zu schnell angeschwungen. Ganz offensichtlich haben die veränderten parasitären Eigenschaften des Aufbaues alles durcheinander gebracht. Zunächst habe ich andere Werte probiert.
Beim Experimentieren habe ich dann aber gesehen, dass ich mit einfachem Variieren der Bauteilwerte nicht weiter komme. Darum habe ich das sehr schnell wieder auf gegeben. Dann habe ich einiges zum Thema gelesen, ein paar Simulationen rechnen lassen und nun habe ich einen Experimentalaufbau vom Pierce Oszillator gelötet und sehr gezielt die Werte dimensioniert.
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Zwei schöne Ergebnisse haben sich gezeigt. Durch Zurücknehmen der Geamtverstärkung durch Serienwiderstände konnte erreicht werden, dass der Oszillator ohne viel Verzerrungen arbeitet. Und durch ein geeignetes Aufteilen der Bürde Kapazität konnte erreicht werden, dass sich der Oszilator auf 10 Hz genau auf die Sollfrequenz abstimmenlässt. Wie gross der Ziehbereich ist, habe ich nicht ausgetestet, weil es in dem Zusammenhang nicht wichtig ist, aber um rund 150 ppm hat sich der Oszillator schon bewegen lassen.
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Das ist das Signal am Kollektor.
Jetzt kann ich mich wieder der Empfänger Schaltung zuwenden, in der die Pierce Schaltung angewendet wird. Inzwischen weiss ich recht genau, was verschiedene Massnahmen bei der Dimensionierung bewirken. Jo mei, ma lernt halt nie aus. :)
Peter(TOO)
11.07.2017, 12:21
Das Übertragen der Empfängerschaltung vom Steckbrett auf einen gelöteten Aufbau hat nicht geklappt.
Zunächst ist der Pendler nicht angeschwungen, mit veränderten Buteilwerten, ist er dann unabhöngig vom Antennensignal zu schnell angeschwungen. Ganz offensichtlich haben die veränderten parasitären Eigenschaften des Aufbaues alles durcheinander gebracht. Zunächst habe ich andere Werte probiert.
Das hat mich jetzt nicht so verwundert, vor allem als ich gesehen habe, dass du da 7.5pF in deiner Simulation eingesetzt hast. :-)
Schon ein einfache IC-Sockel hat zwischen den Beinchen 1-2pF. Bei einem Steckbrett sind es noch wesentlich mehr, zwischen 2 Reihen.
OK, hast du jetzt nicht verwendet. Aber auch ein gelöteter Aufbau hat parasitäre Kapazitäten im pF-Bereich.
Ganz lustig war immer, wenn man Schaltungen durch annähern der Hand abstimmen konnte. Das Theremin lässt grüssen.
Ich hatte letztmalig das Problem mit fliegenden Aufbauten gegen Ende der 70er Jahre. Damals mit 74Sxx-Logik und "Wahnsinnigen" Taktraten um die 60MHz. Damals hat es sich bewährt eine einseitig kaschierte Leiterplatte zu nehmen, Löcher für die ICs zu bohren und die Bohrungen auf der Kupferseite anzusenken. Die ICs habe ich dann auf dr Kupferseite bestückt und auf der anderen Seite verdrahtet. Das Ganze ergibt dann eine primitive Art von Strip Lines, also eine Art von Koaxkabeln.
Nach diesem Projekt habe ich es dann aufgegeben erst irgendwelche fliegenden Aufbauten zu machen. Direkt vom Entwurf eine Platine erstellen, im Labor ätzen und zu testen war schneller. Im ersten Platinen-Entwurf finden sich immer Fehler, welche für eine Serie behoben werden müssen, auch wenn es nur mechanische sind. Allerdings hat man dann schon beim ersten Entwurf die realen parasitären Kapazitäten.
Vom funktionierenden fliegenden Aufbau zum ersten Layout verändert sich nochmals einiges und funktioniert dann nicht.
MfG Peter(TOO)
Hallo Peter,
ja, verwundert hat mich das veränderte Verhalten auch nicht. Im Gegenteil, ich hab das auch erwartet.
Die 7.5 pF stammen nicht aus einer Sim, sondern haben sich auf dem Steckbrett bewährt, und dass da andere Werte erforderlich werden, war schon klar. Das ltspice verwende ich hier nur als Zeichenprogramm und zum Teil zum Layouten der fliegenden Aufbauten, weil es beim Zeichnen viel schneller hand zu haben ist, als eagle. Eagle kommt eher dann zum Einsatz, wenn ich Platinen anfertige.
Wo meine Erwartungen nicht zugetroffen haben, war in dem Punkt, dass ich mit experimentellem Verändern der Werte nicht weiter gekommen bin. Mein Verständnis für die Vorgänge in der Schaltung war mangelhaft und zu weit von der Realität entfernt. Da hab ich etwas nachgeholt und mein neuer Aufbau für die Entwicklung bietet noch grosszügiger Platz zum improvisierten Verändern der Werte durch // schalten. Beides zusammen hat jetzt rasch zu guten Ergebnissen geführt.
Die Variante mit dem Bestücken auf der Kupferseite gefällt mir auch sehr gut, ist mir aber hier bei rd. 10 Mhz zu teuer. Da reicht meine Variante mit langen Bauteildrähten (Wiederverwendbarkeit) auf Lochraster ohne Kupferauflage mit Leiterbahnen aus Draht auf der Oberseite gut aus. Quarzgesteuert ist die Sache auch ausserhalb der bereit gehaltenen Keksdose stabil.
Auch der Clapp Oszillator konnte nun optimiert werden. Einige Schaltungs Varianten und da jeweils einige Dimensionierungsvariationen habe ich getestet. Der Aufbau ist sehr offen für solche Versuche.
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Signale zeigen dann das Ergebnis. Gelb ist das Emitter Signal. Es ist durch den Abgleich relativ schön geworden. Der optimale Auskopplungspunkt liegt aber nicht hier, auch wenn das immer wieder vermutet wird.
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Blau ist das Signal zwischen Quarz und Ziehkapazität. Das ist schon besser und eignet sich für die Weiterverwendung.
Ein Bildchen hab ich auch gemalt, damit ich später weiss, was ich getan habe.
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Simulationen über die Zeit werden nicht gerechnet. Die sind zu rechenintensiv, hier ist das Löten VIEL schneller.
Peter(TOO)
13.07.2017, 14:28
Blau ist das Signal zwischen Quarz und Ziehkapazität. Das ist schon besser und eignet sich für die Weiterverwendung.
Ein Bildchen hab ich auch gemalt, damit ich später weiss, was ich getan habe.
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Allerdings wird die nächste Stufe dadurch Teil des Oszillators.
Die Eingangskapazität der nächsten Stufe liegt parallel zu Trim, C2 und C5.Wenn du den 1:1 Meskopf deines Oszilloskopes nimmst, schaltets du beim Messen schon 10-20pF parallel.
Ein weiteres kleines Problem: Eine Verstärkerstufe hat immer auch noch eine Komponente, welche vom Ausgang auf den Eingang rückwirkt. Je nach angeschlossener last musst du dann nachtrimmen.
MfG Peter(TOO)
Servus Peter,
du sprichst wichtige Themen an. Ja , es ist klar: Egal, wo ich auskopple, beeinflusse ich den Oszillator und muss nachstimmen - in jedem Fall. Immer liegt die folgende Stufe parallel zu einem Teil der kapazitiven Bürde vom Quarz.
Darum plane ich eine Pufferstufe ein, die bedeutet eh wenig Aufwand. Wenn ich eine kleine Koppelkapazität verwende und eine Kollektorstufe mit LC Kreis, dann rechne ich mit einem sehr sauberen Signal. Die genaue Ausführung ist noch nicht ausgearbeitet. Ich rechne nicht damit, dass ich beim Quarzoszillator einen Kaskoden Puffer brauchen werde. Was denkst du? Wir werden ja sehen.
Dass immer Rückwirkung stattfindet ist selbstverständlich. Ich denke nicht, dass das Ausmass so gross sein wird, dass es unzulässigen Veränderungen kommt. Natürlich wird auch das zu prüfen sein. Un es sollte ohnehin auch klar sein, dass man nicht die Antenne wechselt, ohne die Auswirkungen zu überprüfen. Einen vernünftigen Wirkungsgrad bekommt man ohne Abgleich gar nicht hin.
Peter(TOO)
13.07.2017, 23:28
Darum plane ich eine Pufferstufe ein, die bedeutet eh wenig Aufwand. Wenn ich eine kleine Koppelkapazität verwende und eine Kollektorstufe mit LC Kreis, dann rechne ich mit einem sehr sauberen Signal. Die genaue Ausführung ist noch nicht ausgearbeitet. Ich rechne nicht damit, dass ich beim Quarzoszillator einen Kaskoden Puffer brauchen werde. Was denkst du?
Ist natürlich auch eine Frage der Frequenz.
Du tummelst dich bei 13.5 MHz rum, bei 150MHz sieht es dann wieder anders aus.
Sevus Peter,
ja, 13.5, 14.35, 27, 28 Mhz sind was anderes, als 150 oder 433 Mhz. Manches kann man beibehalten und braucht nur besser geschirmt, mit besserer Leitungsführung usw. bauen, manches muss man grundsätzlich verändern und zusätzlich noch auf Transistoren in Basisschaltung, Kaskodenstufen usw. umsteigen.
Die 14.35 Mhz bzw 13.5 (ohne Abstrahlung) sind ja mit Bedacht ausgewählt. Auch 70 cm Wellenlänge ist mit einfachen Bastelmitteln noch beherrschbar, wenn man weiss, was man tut und wenn man überprüft, ob das auch stimmt, was man zu wissen meint. Das heisst, Messmittel muss man sich selbst bauen. Die nötigen KALIBRIERTEN Profi Messmittel muss man nicht zuhause stehen haben. Man weiss ja, wer bestimmte Messmittel besitzt oder Zugang hat (Amateurfunkverein, Universitätsinstitute o.ä.). Bei guter Vorbereitung ist eine Zwischenprüfung oder Abschlussprüfung im Projekt sehr schnell erledigt. Das alles gehört zu den vorbereitenden Aufgabenstellungen, die man grundsätzlich lösen muss, BEVOR man ein HF Projekt beginnt.
Du weisst das natürlich alles, aber für die Mitleser führe ich solche Themen gerne aus, wenn sie angesprochen werden.
In scheinbar kleinen Schritten kommt das Projekt voran. Damit die Testarbeiten etwas zügiger durchgeführt werden können, habe ich zunächst die Symbolrate hinaufgesetzt. 9 Baud habe ich jetzt in Betrieb. Das geht wieder auf einige Meter zuverlässig. Ohne Leistungsverstärker im tx, ohne Vorstufenverstärker im rx, ohne nennenswerte Antennen.
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Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Im Bild sieht man die Impulsfolge für Ein- und Ausschalten und die Ausgangsspannung an der OC Schaltstufe für den Verbraucher. Da habe ich jetzt eine Dekolampe dran, die ich mir ins Blickfeld hänge, so dass ich sie sehe, wenn ich gleichzeitig die Impulse auf dem Skop betrachte.
Zuerst war unklar, wie ich den Empfangsoszillator und die Programmparameter der Dekodierung auf das Sendersignal abgleichen kann. Und zwischendurch dachte ich, es sei ein Fehler gewesen, so einen kleine Controller für die Entwicklungsphase zu verwenden. Aber nach einigen Überlegungen und Versuchen habe ich nun die geeigneten Testabläufe so entwickelt, dass das Verändern von Parametern die vorangegangenen Optimierungen nicht wieder umwirft. Die einzelnen Optimierungsvorgänge werden mit dem Skop visualisiert.
Für die HF Hardware habe ich mir jetzt einen früher gebauten Testoszillator adaptiert. Der war vorher im Bereich bis 7 Mhz im Einsatz und geht jetzt bis über 20 Mhz. Er sollt sinnvoll bei 14 Mhz einsetzbar sein. Wenn es erforderlich sein sollte, kann ich ja eine hf mässig besser gestaltete Version aufbauen. Das vorhandene Funktionsmuster ist auf Punktraster gedrängt aufgebaut, das geht sicher noch besser.
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Verwendet habe einen Peltz Oszillator. Der hat eine Basisstufe und einen Emitterfolger als Verstärker. Somit handelt es sich um einen Oszillator, der wie der Franklin Oszillator einen Verstärker ohne Phasendrehung verwendet. Diese Oszillatortypen haben den grossen Vorteil, dass man keinen Transformator und kein Dreipunktnetzwerk in der Rückkopplung benötigt. In der Anwendung ist das sehr Praktisch: Man hängt einen Schwingkreis dran, regelt die Verstärkung ein und hat schon am Skop die Frequenz sichtbar, beziehungsweise kann sie sich mit einem Frequenzzähler genau anzeigen lassen oder in einem kalibrierten Empfänger anhören. Damit lässt sich schon einmal weiter arbeiten.
Und so sieht die Konfiguration des Testoszillator als Dipmeter aus:
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So lässt sich die Resonanzfrequenz messen, wenn das Messobjekt nur lose über das Magnetische Feld der Spule angekoppelt ist.
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