Transceiver Kajman wrzesień 2014
Transceiver KAJMAN Mini czerwiec 2006
To trzecia wersja analogowego transceivera Kajman. Działa w zakresie KF w paśmie 80m i 40m. Posiada wzmacniacz o mocy 20W wykonany na tranzystorach RD16HHF1, fabryczny filtr kwarcowy 9MHz wspólny dla torów nadawczego i odbiorczego. Generator VFO-DDS oparty na syntezie AD9850. Całość sterowana mikroprocesorem Atmega8. Przełączanie zakresów, zmiana częstotliwości, kroku strojenia odbywa się jedną gałką (prawa górna) enkodera z przyciskiem. Druga gałka (lewa dolna) służy do ustawienia siły głosu. Moduły transceivera umieściłem w obudowie aluminiowej. Włącznik nad gniazdem mikrofonowym pozwala załączyć generator sinusoidalny 1250Hz do modulacji nadawanego sygnału w celu strojenia antenowego tunera automatycznego.
Moduł generatora DDS i układu sterującego pracą transiwera.
Obwody wejściowe 80m i 40m.
Widok wnętrza transiwera, widoczny wzmacniacz mocy 20W na tranzystorach RD16HHF1, które są sterowane tranzystorem 2N2078 widocznym pod poziomym radiatorem.
Widok z tyłu, radiator, gniazdo antenowe i zaciski zasilania.
Schemat transiwera Kajman. Na schemacie pokazano wersję podstawową. W wersji rozszerzonej występuje układ automatycznej regulacji wzmocnienia, układ z opóźnionym załączaniem zasilania modułów nadawczego i odbiorczego, układ zabezpieczający przed uszkodzeniem końcówki mocy oraz generator fali nośnej do strojenia skrzynki antenowej.
Schemat blokowy przebiegu sterowania. Na ekranach widać menu z wyborem pasma 80m lub 40m, wyborem kroku strojenia i strojeniem częstotliwości w obrębie wybranego pasma. Zatwierdzenie wyboru odbywa się przez naciśnięcie gałki enkodera. W każdej chwili, podczas pracy, można nacisnąć gałkę enkodera i ponownie przejść do menu w celu dokonania ustawień.
Na poniższych zdjęciach przedstawiam kolejne etapy powstawania obudowy. Do wykonania obudowy stosuję profile aluminiowe; ceownik o długości 20cm, szerokości 17cm i grubości blachy 2mm oraz kształtownik o przekroju kwadratowym o boku 40mm. Profile odpowiednio przycinam i sklejam klejem dwuskładnikowym skręcając jednocześnie śrubami M3.
Widok tylnej części obudowy. Krótka ścianka na której będą zamontowane gniazdo UC1 oraz gniazda zasilania. W wolnej części znajdzie się radiator wzmacniacza mocy.
Widok przedniej ścianki i jej narożnika. Blachy sklejone i skręcone śrubami M3. Narożnik wypełniony kształtką tekstolitową. Po prawej stronie widoczne umocowanie głośnika w górnej części obudowy.
Widok przedniej i tylnej części obudowy przygotowanej do malowania. Otwory z przodu dla wyświetlacza LCD, enkodera, potencjometru z wyłącznikiem, gniazda mikrofonowego i włącznika nośnej do strojenia skrzynki antenowej. Otwory z tyłu dla gniazda antenowego UC1 i dla zacisków zasilania. Malowanie zaczynam od starannego oczyszczenia blachy rozpuszczalnikami. Po tym nakładam warstwę podkładową farby, która bardzo mocno przylega do aluminium. Po wyschnięciu całą obudowę pokrywam natryskowo czarnym, matowym lakierem w spray.
W wielu przypadkach do prowadzenia łączności wystarcza prosty mini transceiver QRP zasilany z akumulatora 12V. Szczególne podczas urlopowego lub działkowego wypoczynku, kiedy wyjeżdżając z domu, tak trudno jest się rozstać ze swoim hobby. Jest to jeden z najmniejszych transiwerów KF. Podczas tworzenia projektu przyjąłem następujące założenia: zastosowanie łatwo dostępnych elementów i materiałów, powtarzalność wykonania kolejnych transceiverów, miniaturyzację i niski koszt wykonania. W wyniku optymalizacji konstrukcji ze względu na przyjęte kryteria, po wielu próbach i pomiarach, powstał transceiver QRP działający z modulacją fonii SSB w paśmie 80m z mocą wyjściową 2W. Zastosowałem odwracalne przełączanie filtra kwarcowego za pomocą miniaturowych przekaźników dwusekcyjnych. Generatory BFO i VFO są na stałe podłączone do mieszaczy. Doboru wartości elementów filtra dokonywałem podczas punktowego pomiaru jego charakterystyki przy podłączonych przekaźnikach. Tym samym uwzględniłem wpływ pojemności między ich stykami.
Wykorzystałem mikrofon elektretowy stosowany w komputerze. W jego podstawie zamocowałem zwierny włącznik PTT. Niezwykle starannie dobierałem elementy filtra kwarcowego. W tym celu wykonałem układ generacyjny na tranzystorze BF245B i wstawiałem w podstawkę badane kwarce mierząc częstotliwość generatora. Zastosowałem kwarce HC49S w niskich obudowach. Dokonywałem dwupunktowego pomiaru częstotliwości. Pierwszy pomiar z kwarcem a drugi z włączonym szeregowo kondensatorem 22pF. Z pośród kilkudziesięciu kwarców wyselekcjonowałem cztery sztuki, których częstotliwość rezonansu różniła się od siebie nie więcej niż 20Hz. Kwarc generatora BFO powinien mieć częstotliwość wyższą od pozostałych o 1,5kHz.
Odbiór: Przełączniki przekaźników ustawione w pozycji "o". Sygnał z anteny trafia do dwuobwodowego filtra pasmowego Tr2-C36, Tr1-C34. Transformatory nawinięto na rdzeniu Amidon T-37-2 o przekładni 50zw/8zw drutem Cu, 0,33mm w oplocie bawełnianym. Uzwojenia 50zw wraz z kondensatorami 180pF stanowią obwody rezonansowe nastrojone na środek pasma 80m, czyli ok. 3,7 MHz. Sygnał w.cz. trafia do mieszacza w układzie scalonym US2-NE612. Generator VFO wykonałem na osobnej, uniwersalnej płytce drukowanej. Kwarcowy filtr drabinkowy ogranicza pasmo przepustowe do szerokości ok. 2,8kHz. Sygnał akustyczny z mieszacza US1-NE612 zostaje odfiltrowany w dolnoprzepustowym filtrze i podany na wzmacniacz akustyczny z tranzystorem T1-BC547B i układem scalonym US3-TDA7056. Wzmacniacz na tym układzie cechuje się niezwykłą prostotą aplikacji, mocą wyjściową ok. 1W (bez radiatora), dużym wzmocnieniem i stabilnością termiczną.
Nadawanie: Przełączniki przekaźników ustawione w pozycji "n". Sygnał z mikrofonu elektretowego zostaje zmieszany z sygnałem BFO na układzie scalonym US1-NE612. Filtr kwarcowy formuje sygnał pośredniej częstotliwości. W układzie US2-NE612 zostaje zmieszany z sygnałem generatora VFO. Tak uformowany sygnał SSB zostaje odfiltrowany w obwodzie rezonansowym i poddany wzmocnieniu na tranzystorze BF245B. W kolejnym stopniu wzmocnienia, obciążeniem tranzystora 2N2219, jest transformator Tr3 wykonany na rdzeniu Amidon T-37-2 o przekładni 60zw/10zw, nawijany drutem Cu, 0,33mm w oplocie bawełnianym. Oddzielenie składowych harmonicznych odbywa się w PI-filtrze. Indukcyjności L3 oraz L4 zawierają po 23 zwoje Cu 0,33mm w oplocie bawełnianym, nawinięte na rdzeniu Amidon T37/2, mają wartość ok. 2,2mikroH. Indukcyjność L1 można uzyskać nawijając 50 zw. na rdzeniu Amidon T37/2. Może wystąpić potrzeba skorygowania jej wartości podczas uruchamiania nadajnika. Dławiki miniaturowe w kształcie oporników. Dławik w obwodzie zasilania o indukcyjności 22mikroH przy pełnej mocy nadajnika przewodzi prąd ok. 0,6A. Pochodzi ze zdemontowanej płyty starego odbiornika telewizyjnego.
Wykonanie: Wszystkie elementy elektroniczne lutowałem do płytki drukowanej od strony ścieżek przewodzących. Taki montaż umożliwia eksperymentowanie i wymianę elementów bez zniszczenia ścieżek przewodzących a także zastosowanie elementów technologii montażu powierzchniowego SMD. Płytkę drukowaną oraz rozmieszczenie elementów pokazuje rysunek.
Schemat transceivera Kajman Mini
Obudowę wykonałem z aluminiowego profilu budowlanego o przekroju prostokątnym i aluminiowego kątownika. Przednia część kątownika ma przyklejoną klejem epoksydowym płytkę tekstolitową o grubości 6mm malowaną na czarno, która jest nośnikiem dla potencjometrów; strojenia zgrubnego, strojenia precyzyjnego, wzmocnienia siły głosu i diodowego wskaźnika strojenia. Diodowy wskaźnik strojenia wykonałem na układzie scalonym LM3914. Na przednią część obudowy nakleiłem wydrukowaną, kolorową, laminowaną jednostronnie czołówkę. Obudowa transceivera ma wymiary: długość 130 mm, szerokość 100 mm, wysokość 25 mm.
Widok tylnej części obudowy
Montaż powierzchniowy
Widok wnętrza obudowy
W tylnej części obudowy umieściłem gniazda: sygnałowe VFO - BNC, antenowe - BNC, mikrofonowe z PTT, zasilania i izolowane od obudowy głośnikowe gniazdo CINCH. Jeśli zastosowane elementy są dobrej jakości i mają sprawdzone parametry, uruchomienie transceivera nie nastręcza trudności. Niezbędny jest przyrząd do pomiaru częstotliwości i uniwersalny woltomierz cyfrowy. W miejsce anteny załączamy sztuczne obciążenie w postaci opornika bezindukcyjnego 50ohm. Trymerem C49 ustawiamy zakres pracy generatora VFO w granicach 6,2-6,5 MHz. Trymerem ustawiamy częstotliwość generatora BFO na górnym zboczu charakterystyki filtra kwarcowego. Praktycznie można tego dokonać w trakcie odsłuchu stacji krótkofalowych SSB. Przy włączonym przycisku PTT sprawdzamy spoczynkowy punkt pracy tranzystora mocy 2SC2078. Przy napięciu na emiterze 60mV powinien mieć wartość 40mA. Przy włączonym PTT i głośnym mówieniu do mikrofonu, napięcie skuteczne mierzone sondą na oporności sztucznego obciążenia 50ohm powinno osiągać wartość 13V. Wykonałem kilka jednakowych transceiverów KAJMAN. Wszystkie mają bardzo zbliżone do siebie parametry, co oznacza dużą powtarzalność. Przeprowadziłem wiele łączności otrzymując dobre raporty. Zaprojektowałem płytkę drukowaną z nadrukami opisującymi elementy przystosowaną do montażu przewlekanego. Ostatnie modele Kajmana montowane są na takich płytkach drukowanych. Po zamianie dławika w stopniu końcowym z tranzystorem 2SC2078 na transformator dopasowujący toroidalny uzyskałem moc wyściową 4W. Podstawowy układ Kajmana posłużył mi do rozbudowy transceivera poprzez dobudowanie wzmacniacza o mocy 10W.
Na krajowym zlocie krótkofalowców w Różanie, w dniach 3, 4 czerwca 2006 roku transceiver Kajman uzyskał pierwszą nagrodę
w konkursie na nowatorską konstrukcję transceiverów QRP.
Tak rozmnażają się Kajmany
Transceiver KAJMAN III Świat Radio lipiec 2014
Jurek SQ7JHM
SQ7JHM
Transceiver eksperymentalny KAJMAN II wrzesień 2011
Posiada stabilny generator VFO - DDS, fabryczne filtry kwarcowe 9MHz dla torów nadawczego i odbiorczego, wzmacniacz o mocy 50W, skuteczny układ ARW, specjalizowany separator wejściowy oraz układ opóźnionego przełączania zasilania toru nadawczego i odbiorczego. W układzie transceivera wyodrębniłem tor nadawczy i tor odbiorczy. Zastosowałem wskaźnik poziomu sygnału i napięcia na wyjściu antenowym w postaci diodowego bargrafu. Moduły transceivera umieściłem w obudowie aluminiowej podzielonej na trzy komory ekranujące co eliminuje wpływ i sprzężenia pomiędzy nimi. VFO jest generatorem opartym na syntezie DDS AD9850. Generator daje na wyjściu sygnał sinusoidalny o częstotliwości od 5,2MHz do 5,5MHz. Przestrajanie częstotliwości odbywa się za pomocą enkodera. Naciśnięcie gałki strojeniowej enkodera powoduje przełączenie z krokiem 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz.
Transceiver eksperymentalny w nowej obudowie
W tej wersji występują dwa niezależne tory, nadawczy i odbiorczy z dwoma osobnymi filtrami kwarcowymi. Pozostaje układ przełączający napięcie zasilania toru odbiorczego i nadawczego z opóźnieniem około 0,6sek. ARW obejmuje wzmacniacz MC1350 o zmiennym współczynniku wzmocnienia. Jednocześnie sygnał regulacyjny steruje miernikiem poziomu odbieranego sygnału. Jest to wskaźnik z diodowym bargrafem.
Schemat transceivera Kajman w wersji eksperymentalnej. Występują moduły: ARW, sekwencyjne załączanie odbiór-nadawanie, dwa niezależne moduły odbiorczy i nadawczy, wzmacniacz mocy 50W, przedwzmacniacz antenowy odporny na modulację skrośną.
Widok płytki drukowanej wzmacniacza o mocy 50W z zastosowanym montażem powierzchniowym. Wzmacniacz na tranzystorach IRF510 zasilany napięciem 28V.
Widok układu generatora DDS
Znacznie różni się od porzednich układów Kajmana. Obecnie działa w zakresie KF w paśmie 80m i 40m, ale jest możliwość rozbudowy i dodania kolejnych pasm. Posiada wzmacniacz o mocy 20W wykonany na tranzystorach RD16HHF1. Występują moduły: obwody wejściowe, moduł nadawczy, moduł odbiorczy, wzmacniacz mocy, moduł sterujący. Załączanie odbioru lub nadawania odbywa się przez sekwencyjne przełączanie, z opóźnieniem, napięć zasilających w module odbiorczym podczas odbioru lub w module nadawczym podczas nadawania. Generator VFO-DDS oparty jest na syntezie AD9850. Całość sterowana zaprogramowanym modułem Arduino Mega z mikroprocesorem Atmega2560. Przełączanie zakresów, zmiana częstotliwości, kroku strojenia odbywa się jedną gałką enkodera z przyciskiem. Druga gałka, dolna służy do ustawienia siły głosu. Moduły transceivera umieściłem w obudowie aluminiowej składającej się z dwóch komór, osobnej dla modułu nadawczego i osobnej dla modułu odbiorczego.
Transceiver TAPIR lipiec 2017
Zdjęcie ekranu Wszystkimi funkcjami transiwera zarządza zaprogramowany układ syntezy z wykorzystaniem modułu Arduino Mega z kolorowym ekranem 2,8". Na ekranie widoczne są podstawowe informacje: częstotliwość odbioru i nadawania, linijka świetlna poziomu odbieranej stacji zaprogramowana w skali logarytmicznej, pasmo częstotliwości, krok strojenia, nadawanie-odbiór, temperatura radiatora, załączenie tłumika -20dB oraz informacja o załączeniu dolnej lub górnej wstęgi SSB.
Rysunek obudowy transiwera Składa się ona z czterech aluminiowych profili o przekroju ceownika. Dwa z nich są sklejone i skręcone swoimi powierzchniami, tworzą w przekroju kształt dwuteownika. Od spodu składana jest pokrywa dolna a od góry pokrywa górna, wykonane z takich samych kształtowników. Taki układ ceowników dzieli wnętrze obudowy na dwie komory. W jednej, dolnej znajdują się moduły: nadawczy, wzmacniacza mocy i moduł sterujący. W drugiej, górnej znajdują się moduły: obwodów wejściowych, odbiorczego ze wzmacniaczem akustycznym 2W i głośnikiem.
Moduł tłumika -20dB i filtrów wejściowych Istnieje możliwość rozszerzenia pracy transiwera o kolejne pasma. Indukcyjności w obwodach wejściowych występują jako gotowe dławiki. Do częstotliwości 10MHz sprawdzają się dobrze. Oczywiście dokładny dobór elementów i kształtowanie charakterystki filtrów powinno odbywać się z udziałem wobulatora. Wobulator opisany jest na mojej stronie w dziale Wobulatory. Wartości indukcyjności cewek: L1, L2 - 10 mikroH, L3, L4 - 5,6mikroH, L5, L6 - 2,2mikroH. Tłumik umożliwia szybką redukcję wzmocnienia w przypadku wystąpienia mocnej stacji i załączany jest przyciskiem w pobliżu potencjometru na płycie czołowej.
Moduł odbiornika W układzie występują wzmacniacze z tranzystorami 2N2222. Ich prądy statyczne mają wartość 7mA i są zoptymalizowane ze względu na najniższe szumy pojedynczego stopnia wzmocnienia. Mieszacze monolityczne to znane ADE-1. Filtr kwarcowy wykonany był przy pomocy wobulatora opisanego na mojej stronie. Pomiary tego filtra widoczne są w dziale Wobulatory. Akustycznym wzmacniaczem mocy jest układ scalony TDA7056A. Charakteryzuje się prostotą układu i możliwością sterowania wzmocnieniem ARW z załączeniem funkcji MUTE. Widoczne są odrębne napięcia, załączanie tylko podczas odbioru +Uodb i na stałe załączone napięcie zasilające +Uzas. Podanie napięcia na zacisk MUTE podczas nadawania blokuje wzmocnienie wzmacniacza co eliminuje charakterystyczne trzaski w głośniku przy załączaniu PTT. Zaciski REG oraz ARW umożliwiają podłączenie układu automatycznej regulacji wzmocnienia obejmującego stopień wzmacniacza mocy m.cz.
Moduł nadajnika Sygnał z mikrofonu elektretowego wzmacniany jest we wzmacniaczu korekcyjnym z układem scalonym TL072. Występują mieszacze monolityczne ADE-1, wzmacniacze na tranzystorach 2N2222 i filtr kwarcowy o podobnych parametrach jak filtr w układzie odbiorczym. Zacisk SYG kieruje zmodulowany sygnał na wejście wzmacniacza mocy. Ważne jest dobranie wartości opornika z gwiazdką, który na schemacie ma wartość 6,8kohm. Od jego wartości zależy jakość i poziom sygnału modulacyjnego m.cz.
Moduł wzmacniacza mocy Wzmacniacz wykonano na tranzystorach RD16HHF1 uzyskując około 20W na wyjściu antenowym. Wzmacniacz ten ma czułość około 200mV wartości skutecznej dla sygnału sinusoidalnego. Jako odrębny moduł można go wykorzystać do innych prostych transiwerów. Pasmo przenoszenia tego wzmacniacza leży w całym zakresie KF. Na wyjściu znajdują się przełączane filtry dolnoprzepustowe eliminujące sygnały szkodliwe. Indukcyjności w tych filtrach uzyskane są przez nawinięcie odpowiednich ilości zwojów emaliowanym drutem Cu/0,5mm na rdzeniach czerwonych Amidon T50-2. Ilości zwojów można łatwo obliczyć w programie RingCore. Transformator Tr1 wykonany jest przez nawinięcie bifilarne pięciu zwojów drutu Cu-0,33mm w emalii na rdzeniu toroidalnym FT37-43 (czarny Amidon). Transformator Tr2 wykonany jest przez nawinięcie trzema drutami Cu-0.33mm pięciu zwojów na rdzeniu FT50-43 (czarny Amidon). Jedna sekcja stanowi uzwojenie wtórne. Transformator Tr3 jest opisany w dziale Wzmacniacze.
Zdjęcia wnętrza transceivera
Na zdjęciu widoczna jest komora górna obudowy, w której znajdują się moduły: generatorów VFO i BFO, obwodów wejściowych i moduł odbiorczy. Po lewej stronie widoczna pionowa niebieska płytka z układem Arduino Mega z ekranem TFT i modułem DDS.
Zdjęcie pokazuje komorę dolną w której znajdują się moduły: sterujący, odbiorczy z widocznym zaekranowanym filtrem kwarcowym i moduł wzmacniacza mocy.
Schemat układu sterującego, poziom pierwszy
Są to układy sterujące pracą przekaźników przełączających odpowiednie funkcje transiwera. Sygnały sterujące pochodzą z wyjść modułu mikroprocesorowego Arduino Mega. Na schemacie pokazałem trzy, ale obecnie ten układ wykonawczy zawiera sześć takich segmentów.
Schemat układu sterującego, poziom drugi
W tej sekcji występuje moduł Arduino Mega z kolorowym ekranem graficznym TFT o rozdzielczości 320*480 pikseli. Pomiędzy płytkami modułu Arduino i ekranu TFT znajduje się moduł generatora DDS. Enkoder z przyciskiem ustawia wszystkie wymagane wartości.
Schemat układu sterującego, poziom trzeci
W tej sekcji występuje generator BFO i wzmacniacz korekcyjny sygnału pochodzącego z modułu generatora DDS. Wzmacniacz posiada charakterystykę wzmocnienia kompensującą zmiany napięcia wyjściowego modułu DDS w zależności od generowanej częstotliwości. Sygnały wyjściowe BFO i VFO posiadają amplitudę około 1,8V.
Transceiver KAJMAN IV grudzień 2016
