Конкурсное задание - как изучение радио.

Ответить
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Как мы все знаем, что детские кружки направлений радиотехники занимаются как правило, программированием микроконтроллеров, машинок, роботов и крайне редко занимаются эфиром, антеннами, сигналами и аппаратурой радиосвязи. Будучи судьей на одном из соревнований, я обратился к устроителям конкурса и предложил провести соревнования связанные с техникой радиосвязи. Мотивировал тем, что обработка радиосигналов сигналов при помощи микропроцессорных систем способствует глубокому изучению основ радиотехники. Мои аргументы были приняты. Устроители конкурса и преподаватели кружков готовы заняться темой радио и ждут конкретное предложение.

Недавно попалась очень интересная и в то же время простая разработка из доступных деталей.

Целиком написать программу для SDR трансивера очень сложно. А вот взять за основу только передающий тракт можно.
Выделить из проекта только передатчик.
Индикатор, кнопочки, контроллер atmega328, синтезатор si5351 и программно управляемый аттенюатор. Этого достаточно что бы синтезировать сигналы амплитудной телеграфии, амплитудной модуляции, частотной модуляции и даже однополосной модуляции.
Нужно собрать макет, отладить и передать преподавателю для занятий и подготовки конкурсного задания.
С нас еще нужна методика, каким образом (и на каком оборудовании) ученик может убедится в правильности выполнения поставленной задачи на каждом этапе.
Полагаю, что методика больше нужна преподавателю, как только он разберется в сути вопроса, дальнейшую подготовку устроители конкурса уже проведут самостоятельно.
Предлагаю собрать макет по блок схеме:
maket.jpg
maket.jpg (50.81 КБ) 966 просмотров
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Из обсуждения в Телеграмм канале:

Владимир:
Есть атмэл студио и есть протеус))) И го отлаживать. Можно и в протеусе код писать, но я так не делал. А если смотреть цеца/возможности, то лучше stm32f103 не придумать)) Имхо и пошагово в железе можно смотреть.

Алексей:
stm32f103 уже не очень стал. их стали массово подделывать. там теперь чуток подороже есть какой-то stm32f4xx

Сергей:
Микросхемы stm32f103 покупаю только у нас у нормальных дилеров, разница в цене не та, из-за которой можно ждать месяц из Китая. Платы сделал типовые для 48-ножечных и 64 ножечных корпусов и их использую для своих проектов, у F1, F3, f4 примерно похожая разводка питания, тактирования и т.п. Stm32f4 существенно дороже, их имеет смысл использовать, если нужна высокая производительность (выше тактовая частота) и математика аппаратная. У F3 F4 есть аппаратные операции с плавающей точкой (логрифм, синусы-косинусы), на тестах показывают порядка 1 млн. операция в секунду одинарной точности.
Раньше в китае покупал платы bluepill у продавца, у которого был выбор - оригинал или не-оригинал. Разница в цене была смешная - рублей 15-20, по-моему оригинал стоил 125 р. с доставкой.

Константин, а на stm32f3 f4 в принципе можно прямо на кристалле синтезировать в FM диапазоне. И проверять будет несложно - можно на типовой приемник ловить.
Или интересно si5351 использовать? А если еще рядом еще приемник поставить типа si4735? Можно просто трансивер сделать? Какой вообще бюджет у макета?

Василий:
Си5351 слишком медленно генерирует. Если только на прямую пытаться писать в регистры. А так да простейший qrp cw трансивер легко сделать.
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Сергей, всё верно, можно решить на одной микросхеме. Но тогда не увидеть , что внутри происходит, макет должен быть таким, что бы ученики могли понимать как формируется сигнал. Что бы было куда потыкать щупом осциллографа. По сути, нам нужно сделать наглядное учебное пособие. В котором контроллер раздает команды внешним элементам. Один элемент сделал меандр с нужной частотой, второй изменил амплитуду, третий из меандра сделал синусоиду (фильтр).
Они же первый раз сталкиваются с такими понятиями как несущая, модуляция, индекс модуляции, амплитудная, частотная, спектр, гармоника и тп.
Возможно, что на макете с внешними элементами лучше будет усваиваться процесс формирования сигнала?
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Из Телеграмм канала:

Сергей
Логично. Можно тогда сделать в принципе модуляцию на выходе МК с помощью DAC и микшер, хоть на SA612 - будет еще нагляднее. Есть недорогие МК с 2мя DAC - можно сделать IQ выход и рассматривать всякие сложные модуляции. Я бы мог сделать схему и развести, если кто-то возьмется набросать радиочасть с микшерами, аттенюатором, фильтром.
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Исходная схема проекта из первоисточника.

schematic.png
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

R3MAZ писал(а): 13 апр 2021, 21:59 Василий:
Си5351 слишком медленно генерирует. Если только на прямую пытаться писать в регистры. А так да простейший qrp cw трансивер легко сделать.
Василий, полностью согласен, и atmega328 по видимому изо всех сил работает. У автора полоса приема трансивера только 2,4 кГц получилась, вероятно мощности процессора не хватает для более широкой полосы.
Но мы сейчас делаем НЕ топовое изделие. На привычных для детей средствах и средах разработки. Как раз попроще, и наглядней.
Результат - самыми простыми средствами.
Пусть у них всё получится! Они познакомятся с процессами формирования различных радиосигналов, цель этого этапа будет достигнута))))
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Обсуждение в Vk



меня больше всего волнует аттенюатор в этой блок-схеме)

Константин
В оригинале - транзистор, управляемый ШИМ

Дмитрий
да, мы это обсуждали
я не могу представить его переходные характеристики, да еще и нелинейные
и
и это в динамике

Константин
Посмотрю, что они там наделали, у меня это пока тоже не ясно. Уже читаю

Дмитрий
Я говорил, что мы делали на конкурс регулятор/стабилизатор мощности. По сути тот же аттенюатор. Так вот там мы использовали ЦАП R-2R для управления. Гораздо эластичней и без заваленных фронтов

Константин
По схеме сборка Q1 Q2 и Q3 - как один транзистор. На входе прямоугольники радиочастоты. Работают жестко в ключевом режиме. А питание (стока, коллектора) управляется. В телеграфном режиме от 0 до максимума скачком.
В режиме амплитудной модуляции - изменяется точно копируя усиленное напряжение микрофона. Вот тут ШИМ.


Дмитрий
с телеграфным режимом всё понятно - это ШИМ в чистом виде. А вот АМ...

Константин
В режиме молчания - пол питания 50%
ШИМ на Q4 и Q6


Дмитрий
транзисторы Q1-3 - уменьшение сопротивления. но опять же - увеличение емкости... на любителя)
А вот С32 - то, о чем я и говорил в субботу - перевод из ШИМ в уровень. Крайне ленивая вещь
И фронты уводит, и фазу )))
но может для нч и нормально


Константин
Там можно фильтр ФНЧ поставить с частотой среза 3 кГц, а шим кГц 100 или 200. Срежет .
Народ уже это делал, в принципе работает. Даже искажения замеряли .
Надо пробовать.
Ищу информацию про синтез SSB. Там сложней будет..
.

Дмитрий
а чем они объясняют связку Q4+Q6 ?

Дмитрий
Константин
Там можно фильтр ФНЧ поставить с частотой среза 3 кГц, а шим кГц 100 или 200. Срежет . Народ уже это делал, в принципе работает. Даже искажения замеряли .
скорей всего компоненты подобрали экспериментально
чтобы и емкость поменьше и пики убрать
НЧ- фильтром
аж на трех катушках)))


Константин
Q4 - управляется от логического уровня. А второй - силовой рпр подтаскивает к 12В.
Кондер на коллекторе - жесть


Дмитрий
Константин
Q4 - управляется от логического уровня. А второй - силовой рпр подтаскивает к 12В. Кондер на коллекторе - жесть
вот в том и вопрос у меня. Просто mosfet чем плох был бы? Режим то все равно ключевой


Константин
А тогда были мосфеты?

Дмитрий
и да, они почти все замечательно от TTL работают

Дмитрий
Константин
А тогда были мосфеты?
во времена Ардуино? ))))))))))))))
а кондер на коллекторе нормально, чем смущает?
там реально еще один ФНЧ собран


Константин
Ну, да уже были.
Можно и мосфет. Я поэтому и пустой квадратик оставил, Варианты
Как то дергать 10 мкФ с такой частотой и амплитудой , вроде не кашерно...


Дмитрий
Дмитрий
я не могу представить его переходные характеристики, да еще и нелинейные
вот и вернулись к началу ))))


Константин

Кондера?
Ну косяк, согласен.


Дмитрий
а на IC3 получается модулятор сделан?
а хотя нет... вроде просто ключ на несущую


Константин
Да, ключ. Затыкатель несущей. Что бы во время приема ничего не пролазило.

Дмитрий
ага. уже понял
а IC1 на какую частоту настраивается?


Константин
Модулятор Q1 Q2 Q3 Q4 и Q6

Дмитрий
Константин
Модулятор Q1 Q2 Q3 Q4 и Q6
только без Q1-3


Константин

весь узел усилитель и модулятор.
В случае радиолюбителей - на их диапазоны


Дмитрий

максимум?

Константин
У нее под 180 мГц максимум. Точнее смотреть надо.

Дмитрий

не, ну я не про микруху, а про реальную частоту
там кварц 27 МГц


Константин

У них 1,9...50 мГц Контроллер задает кофф деления

Дмитрий

кстати, непривычно видеть кварц без пикушных кондюков по бокам)


Константин

В ПДФ до 2 пФ

Дмитрий
Константин
У них 1,9...50 мГц Контроллер задает кофф деления
это я к чему... про фильтры на L1-L3. у них же частота среза фиксированная получается


Дмитрий
Константин
В ПДФ до 2 пФ
может, и столько. а тут их нет. непривычно
но 2 мало. обычно около 10


Константин
В этом случае мощность мизерная, гармоники маленькие, поэтому не переключают фильтры.
А так да - диапазонные фильтры обязательны.


Si5351-B.pdf

да, до 10 пФ опции
Человек же макетик сделал, И подарил. Нате изучайте, пользуйтесь! Это, же не изделие, реально на макетке с дырочками... и перемычками ))))


Дмитрий
еще вопрос... в режиме приёма (RX) транзисторы Q1-Q3 переходят в высокоомное состояние. Но Q6 в такое состояние не перевести. Значит, вроде как постоянно должен заряжаться С32. Это не будет вносить НЧ составляющую в сигнал?

Дмитрий
Константин
Человек же макетик сделал, И подарил. Нате изучайте, пользуйтесь! Это, же не изделие, реально на макетке с дырочками... и перемычками ))))
вот мы и изучаем. с целью упростить )
короче, собираем на пробу?


Константин

Да, собираем. Конечно.

Дмитрий
среды-пятницы, с 9 до 13 ))))

Константин
Дмитрий
еще вопрос... в режиме приёма (RX) транзисторы Q1-Q3 переходят в высокоомное состояние. Но Q6 в такое состояние не перевести. Значит, вроде как постоянно должен заряжаться С32. Это не будет вносить НЧ составляющую в сигнал?
Вч через дроссель L4 не пройдет, а Q6 должен запираться R41, если Q4 закрыт
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Аватара пользователя
R3MAZ
Модератор
Сообщения: 394
Зарегистрирован: 20 окт 2019, 21:52
QTH: Ярославль
Моё имя: Константин
Благодарил (а): 18 раз
Поблагодарили: 62 раза

Re: Конкурсное задание - как изучение радио.

Сообщение R3MAZ »

Оказалось, что макет уже имеется в наличии. Индикатор, клавиатура, джойстик, необходимый контроллер уже аккуратно закреплены в корпусе. Это всё собрано руками юных радиотехников. Осталось подключить платку с синтезатором начать программирование .... Этим в субботу займется ученик.

IMG_20210414_124246_831.jpg
IMG_20210414_124401_186.jpg
IMG_20210415_081001_7.jpg
IMG_20210415_081001_7.jpg (303.36 КБ) 846 просмотров
С уважением, Константин. 73!
Мечты должны быть либо безумными, либо не реальными. Иначе - это просто планы на завтра.
Ответить