Remote Antennenumschalter mit µP

    Hallo QRPForum,


    ich möchte euch ein neues Projekt vorstellen und bitte Euch um Anregungen und Verbesserungsvorschläge.


    Worum geht es ?


    Ich brauche für einige aktive Antennen einen "versteuerbaren Antennenumschalter", diesen möchte ich mit einem Atmel µP realisieren.


    Die Programmierung des Atmel µP stellt für mich kein Problem dar und wird in 2 Tagen erledigt sein.


    mögliche Probleme

    • möglichst hohe Isolation der einzelnen aktiven Antennen voneinander.
    • Ist der 50R Abschluss bei den inaktiven Antenneneingängen sinnvoll ?
    • sinnvolle Leiterbahnführung der 6 Relais-Summen-Schaltkontakte zum BNC Ausgang um auf 50R Systemimpedanz zu kommen.
    • Reduzierung von EMV Einstrahlung [1].
    • Reduzierung von EMV Einströhmung über die Steuerleitungen und der Stromversorgung [1].

    [1] bei Sendebetrieb über weitere Antennen und damit verbundene mögliche Störung der µP Steuerung.

    Ausführung

    • Die Stromversorgung wird mit einer Gleichtaktdrossel versehen,
    • Der Atmel µP, seine Beschaltung, und Zusätze sollen noch ein Weißblechgehäuse erhalten,
    • die gesamte Schaltung soll auf einer Platine zusammen geführt werden; 1) Atmel µP udn 2) der HF-Zweig mit dem sechs Relais.
    • Diese Antennenbox wird über eine Steuerleitung mit XLR Stecker/ Buchse, die die RS232 Signale und die +12V führen, ferngesteuert.
    • Im Shak steht dann die Steuerbox mit LCD Anzeige, Drehgeber und Stromversorgung.
    • Über gesicherte Telegramme lassen sich die sechs Eingänge auf den Ausgang schalten und Statusinformationen abfragen. Die Antennenbox sorgt für das richtige Timing der Relais und liefert die Statusinformationen, z.B. die Temperatur und die Eingangsspannung.

    .

    73 de Uwe
    DC5PI

    Einmal editiert, zuletzt von de0508 ()

    Hallo Uwe,


    zur Schaltungsauslegung der Relaistreiber:
    Warum nimmst du anstatt eines Grabes von BS170 keinen ULN2003A Darlington Treiber Bausteinfür 25 Cent, der genau für diese Zwecke geschaffen wurde und in dem die Freilaufdioden schon enthalten sind? Ein Pi-LC-Tiefpass zur Flankenbegrenzung in der Zuleitung zur Basis des Schalt FETs ist m. E. zu aufwendig. Ein simples RC Glied erledigt dies genausogut, wobei der Pullup Widerstand des AVR zusammen mit einem Lade-C diese Aufgabe erledigen kann. Es handelt sich hier ja nicht um periodisch schnelle Schaltvorgänge sondern eher um singuläre und behäbige Einschaltungen eines Relais. Da ist das Störpotential eher gering. Auch die zusätzliche Zenerdiode in der Freilaufdiode zur Steigerung der Relais Schaltgeschwindigkeit ist bei den hier auftretenden langsamen Schaltvorgängen m. E. nicht erforderlich. Die Schaltung könnte dadurch beträchtlich einfacher werden.


    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    2 Mal editiert, zuletzt von DL4ZAO ()

    Hallo Günter,


    ich habe keinen ULN2003Aum über die C-R-C Kombination, z.B. C34-R31-C30, die Relais HF-Seitig besser voneinander zu isolieren.


    Die C-L-C Kombination vor der Gateansteuerung soll auch den Atmel vor HF-Einströmung durch Sendebetrieb schützen, deshalb ist das hier so Aufwändig. Aber die Induktivitäten könnte ich auch durch Widerstände ersetzen.


    .

    73 de Uwe
    DC5PI

    Hallo Raimund,


    über Optokoppler µP --> Relais habe ich auch nachgedacht, aber noch nicht im Schaltplan ausgeführt. Dafür müssen noch andere Bedingungen aus meiner obigen Aufstellung bewertet und HF-Seitig umgesetzt werden.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Hallo Uwe,
    die gerade nicht benutzten Antennen würde ich kurzschließen und an Erde legen.
    Wie lang wird die Verbindungsleitung, auf der die RS232-Signale übertragen werden?
    Unter Umständen wirst Du Kabel mit geringer Betriebskapazität einsetzen müssen.
    73 Wolfgang

    Uwe, ich glaub nicht, dass diskrete Relaistreiber eine Verbesserung der Einstrahlfestigkeit bringen. Eine Einströmung erfolgt sicher nicht rückwärts über Relaisspule und den Relaistreiber hinweg, so einen Fall habe ich zumindest in meiner Praxis noch nicht erlebt. Zumal wir es ja auch nciht mit großen HF Leistungen zu tun haben. Es käme auf einen Versuch an um diese Bedenken auszuräumen.


    Die HF sucht sich lieber andere Wege. Z.B. ist auf das Print Layout der Relaisbeschaltung weitaus mehr Augenmerk zu richten.


    Was den Vorschlag betrifft, die ungenutzten Antennen (Ausgänge) übers Relais zu erden wäre ich vorsichtig. Bitte bedenken, es handelt sich ja nicht um einen Draht, sondern um Aktivantennen, die mögen es nicht so sehr, wenn man sie auf Impedanz 0 Ohm arbeiten lässt, dann eher auf definierte Impedanz schalten.



    73, Günter

    "For every complex problem there is an answer that is clear, simple, and wrong" (H.L. Mencken)

    Hallo Günter und Wolfgang,


    danke für die Beiträge.


    Wolfgang, da wir i.A. Aktivantennen damit betreiben wollen, habe ich deshalb die 2x 100R (=50R) an den Relais vorgesehen, falls es doch mal eine Drahtantenne sein sollte, wird einfach eine Brücke eingelötet.


    Soweit habe ich den Antennenabschluss bedacht.


    .

    73 de Uwe
    DC5PI

    Hallo Uwe,
    ammeisten vermisse ich das Umschalten von Antennen auf einen zweiten oder dritten Empfänger / Sender. Ich habe 4 Antennen, die ich dann aufwendig umschalten muss. Abschrauben der Antenne und aufschrauben auf den anderen Empfänger.
    Und besonders toll wäre es, wenn du auch eine / zwei Hühnerleiter(n) umschalten könntest.


    Was hälst du davon wenn du deine Schaltung erweiterst?
    Die Baudrate würde ich fest einstellen oder nur 2 Port dafür nehmen (ab 9600).

    vy73 Jürgen

    Hallo Jürgen,


    ja sicherlich ist das mal ein Ziel, wenn ich mit dem TRX und 100 Watt in die Luft will, dann werden auch die Antennen automatisch über das CAT-Interface zum TRX ausgewählt...


    Aber das ist die Zukunft.


    Das jetzige Projekt kann nur Antennen, bzw. Sendeantennen im QRP Bereich schalten.
    Ich will das Projekt schnell abschließen, um am 3.3.2012, beim Amateurfunktreffen in Gießen Kleinlinden , eine fertige Baugruppe zu haben und hoffe noch auf zahlreiche Anregungen.


    Im Vordergrund steht bei mir heute das Platinendesign: kurze HF Leiterbahnen und ein HF gerechte Ausführung.
    Der Atmel µP wir noch in ein Weissblechgehäuse verpackt.


    Siehe den letzten Artikel im Thread.


    .

    73 de Uwe
    DC5PI

    2 Mal editiert, zuletzt von de0508 ()

    Hallo Uwe,
    dann muss ich mir das Projekt ja mal in Gießen anschauen. Ich hätte das auch für QRP gebraucht, mehrere Antennen an verschiedene TRX verteilen.

    vy73 Jürgen

    Hallo Uwe,


    bei größeren Kabellängen wirst du mit der RS232 Probleme bekommen. Zumal mit deiner Schaltung, die sich einen Teil der Sendeenergie von der RX-Leitung "stiehlt". Wenn du mit einer RS485 arbeitest, so umgehst du diese Probleme. Außerdem ist die RS485 um Welten einstrahlfester. RS485 Treiber sind nicht teuer und auch die passenden RS232/RS485-Konverter für den PC sind noch erschwinglich.


    73


    Karsten - DL3HRT
    http://www.mydarc.de/dl3hrt

    Hallo Uwe,


    ja, nimm RS485 - habe ich schon über zwei Jahre im Einsatz und hatte noch nie Probleme - selbst bei QRO keine Probleme.
    Ich fahre eine Baudrate von 9600 - jeicht voll aus, es werden ja so gut wie keine Infos übertragen.
    Als RS485 Tranceiver nutze ich den SN75176 OHNE galvanische Trennung - und habe noch nie einen zerschossen.
    Mann kann dass IC ja auf einen Sockel setzen. Pullup und Terminierung des Busses habe ich über Jumper zuschaltbar gemacht - so kann man
    sich der Busarchitektur optimal anpassen.
    Bei mir steuert u.a. ein Controller mehrere Clients die ca 70m vom Controller entfernt sind.


    73, Frank
    DL3AD

    Hallo Frank, Raimund und Karsten,


    ich habe mir sehr über eure Anregungen gefreut.
    Mir sind die Vorteile eines RS485 oder einer Ansteuerung über eine konstant Stromschnittstelle mit 20mA bewusst.


    ich muss zugeben, dass ich diesen Schaltplan von einem anderen Projekt von mir teilweise übernommen habe und nicht weiter überarbeitet habe.


    Als Antennensteuerung für aktiven Empfangsanlagen sollte die Verwendung mit anfänglich RS-232 nicht so problematisch sein, danach kann noch ein Schnitstellenwandler RS-232 <--> RS-485 aufgesteckt werden.


    So erhalte ich mir die Möglichkeit mit einem RS-232 zu USB-Wandler (FT232RL) am PC Tests durch zu führen.


    Nachtrag


    @Mitleser, Falls ihr mit den Begriffen noch nicht klar kommt, ist hier eine gute Beschreibung.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Zitat von DL1EGR

    Hallo Raimund,
    es ist sicherlich nicht schlimm, wenn auf der anderen Seite zur Zeit ein Relais geschaltet ist, das nur 33mA Strom verbraucht. Siehe dieses QRO Relais:
    http://www.reichelt.de/Print-S…007b5d9735b8c95b0160b3415


    Wenn man in das Koax-Kabel am Empfänger auch noch einen BIAS-Tee einbaut, wird jeweils nur die geschaltete Aktivantenne mit Gleichspannung versorgt. Die abgesetzte Relaisbox kann mit einem abgeschirmten 4 adrigen Telefonkabel angeschlossen werden. 50m sollten da kein Problem sein.

    Vy 72/73 de Gerhard

    Hallo QRPForum,


    so hier ist nun die vollständige Schaltung und das Platinenlayout.


    Anmerkung: Siehe den letzten Artikel im Thread.


    Die Bauteile stammen aus meinem Bestand, deshalb sind vielleicht nicht die neuesten oder angesagtesten Typen verbaut, aber so kann ich das Projekt schnell mal aufbauen.


    Neu sind die vielen Optokoppler (LTV-817), um die HF-Relais Potential getrennt ansteuern zu können und auch die Stromschnittstelle, neben der RS-232 Schnittstelle, ist nun vorhanden.


    Die Atmel CPU erhält eine Abschirmung, das sieht man am blauen Rahmen.


    Mehr werde ich nicht auf die Platine packen können. :)


    .

    73 de Uwe
    DC5PI

    Einmal editiert, zuletzt von de0508 ()

    Zitat von de0508

    Neu sind die vielen Optokoppler (LTV-817), um die HF-Relais Potential getrennt ansteuern zu können und auch die Stromschnittstelle, neben der RS-232 Schnittstelle, ist nun vorhanden.


    Hallo,


    ist ja ein interessantes Projekt.
    Warum werden die Relais opto-entkoppelt? Kann ich nicht nachvollziehen.
    Ich nehme mal an, dass deine Antennen im Freien sind. Wie machst du den Schutz gegen statische Aufladung, Überspannung, Blitzschlag ..... ??

    Hallo Uli,

    Zitat

    Warum werden die Relais opto-entkoppelt?

    Nur so, wollte ich immer mal machen.


    'nee ich kann nicht abschätzen, ob der Atmel doch noch ein Signal abstrahlt und dass könnte den Empfänger stören. Oder im low power Sendebetrieb könnte die HF die µP Steuerung beeinflussen.


    Mit diesen Erfahrungen kann ich mich dann auch an eine mid power Version begeben mit CAT-Interface, so dass der TRX mitteilen kann:


    ich bin im 80m Band auf der QRP - 'stell mal die richtige Antennen ein ! los -los, jede Sekunde zählt.

    Zitat

    Wie machst du den Schutz gegen statische Aufladung, Überspannung, Blitzschlag ..... ??

    Da es sich, bei diesem Projekt um aktive Antennen handelt, haben sie alle ihre speziellen und eigenen Schutzvorrichtungen.


    Z.B. ein Relais an der Antennen gegen Masse, 90V Gas-Ableiter, hochohmiger Ableitungswiderständen, etc.

    73 de Uwe
    DC5PI

    Zitat von de0508


    Neu sind die vielen Optokoppler (LTV-817), um die HF-Relais Potential getrennt ansteuern zu können.
    Mehr werde ich nicht auf die Platine packen können


    aber vielleicht weniger, HI. (Wenn die Bastelkiste nicht so prall gefüllt ist)


    Ich bin nach wie vor der Ansicht, die Angst um vagabundierene HF über die Relais ist unbegründet.
    Die AVR übliche Standardschaltung für Relaisansteuerung (Bild) reicht. Falls nicht, kann man erst mal in ruhe ermitteln, was die wahre Ursache von Effekten ist.


    73, Günter