Synteza SPHM DDS

[SP9FKP]

Posyłanie komend (nastaw) po I2C jest wygodne i proste. Jeśli (tak jak w przypadku SI570) jest to realizowane sporadycznie z określonej potrzeby, zgoda. Ewentualne zakłócenia i tak są nieistotne. Co innego jeśli w grę wchodzi cykliczne wysyłanie zapytań i odczytywanie magistrali. Wtedy na pewno będzie problem...
Jeśli jakiś moduł wymaga inteligentnego sterowania, jestem za wydzieleniem dedykowanego procesora, który obsłuży moduł lokalnie i ewentualnie wyśle raport do głównego.

[SP5FCS]

Aby sterownik mógł obsługiwać rozbudowane radia z jedną, dwoma pośrednimi, drugim odbiornikiem sprzętowym musi sterować kilkoma nastawami częstotliwości. Niestety generatory Si570 nie mają możliwości zmiany adresu oraz nie pomyślano o pinach do adresowania układów. Co prawda czasem trafiają się pojedyncze sztuki (zapewne demontaż) oraz można zamówić próbki u producenta generatory o wybranych numerach ale jest to bardzo czasochłonne i niepraktyczne.

Aby rozwiązać ten problem postanowiłem opracować uniwersalny moduł generatora Si570 z możliwością adresowania. Do tego celu konieczne było wymyślenie jakiejś prostej "sztuczki sprzętowej" aby układ był prosty i tani. W moim rozwiązaniu wykorzystałem multiplekser analogowy 4052. Układ pozwala na przełączanie dwóch linii analogowych ( u mnie SCL, SDA ) na 4 wyjścia co zapewnia mi 4 niezależne adresy generatorów. Aplikacja jest niezwykle prosta, tania i w pełni zaspokaja nasze potrzeby.

Na zdjęciu prototyp modułu Si570_CS (Chip Select), oprócz standardowej konfiguracji generatora Si570 mamy tylko dodatkowy układ 4052, 4 pary zworek do konfiguracji adresu generatora ( na zdjęciu zworki dla adresu 00) oraz dwa dodatkowe piny adresowe CS na złączu, na zdjęciu zwarte do masy na czas testów. Adresowanie modułu polega na zwarciu odpowiedniej zwory na wyjściach układu 4052 tak aby sygnały SCL, SDA dochodziły do układu Si570. dzięki zastosowaniu zworek płytki wszystkich generatorów mogą być jednakowe.
Działanie adresowania jest bardzo proste. Na dwóch pinach CS ustawiamy adres interesującego nas modułu (00, 01, 10, 11). na wszystkich modułach magistrala I2c jest przełączona na kluczach do wyjścia określonego poprzez adres modułu. Tylko na jednym module sygnały magistrali trafiają na zworki na druku i docierają do układu Si570 zapewniając pełne sterowanie. Nastawy pozostałych układów Si570 nie zmieniają się ponieważ nie odbierają one informacji przekazywanej po I2C. W ten sposób mamy możliwość sprzętowego adresowania do 4 modułów z generatorami si570 i ich sterowanie poprzez jedną magistralę I2C.

Oczywiście wadą tego rozwiązania jest konieczność wydzielenia dwóch pinów CS na procesorze lub rejestrach szeregowych oraz dodatkowe dwa kabelki do modułu czego nie ma kiedy stosujemy generatory o różnych adresach fabrycznych.

[SP5FCS]

Wyświetlacz do modułu procesora TFTxmega
Co jakiś czas otrzymuję pytanie czy da się zastosować w tym sterowniku jakiś inny wyświetlacz np. z telefonu komórkowego, nawigacji, tabletu a nawet ze starego monitora LCD.
Odpowiedz na te wszystkie pytania brzmi: niestety NIE da się!

Użyty w tym projekcie wyświetlacz nie ma typowego sterownika graficznego stosowanego przez wielu producentów dlatego musi być dokładnie taki jak podałem z opisie. Są co prawda dwa wyświetlacze (4,3" i 5,6") posiadające identyczny kontroler i chociaż mają inne złącza dałoby się je jakoś podłączyć tylko to nic nie da. Oprogramowanie sterownika obsługuje tylko obszar 320x240 pixeli, wyświetlane obiekty mają stale rozmiary i nie są skalowane do rozdzielczości wyświetlacza tak jak to ma miejsce w kartach graficznych komputerów.

[SP5FCS]

Podczas rozmieszczania poszczególnych modułów w obudowie Husarka starałem się znaleźć odpowiednie miejsc dla modułów rejestrów tak aby okablowanie radia było proste a połączenia relatywnie krótkie. Po wielu próbach okazało się że najlepszym miejscem są "plecy sterownika". Mimo, że miałem już wcześniej wykonane dwa oddzielne moduły postanowiłem zaprojektować inny wariant tej płytki. Drugim powodem była konieczność wykonania stabilizatora +5V oraz rozdzielenie zasilania na poszczególne moduły.

Na zdjęciach widok nowego modułu skręcanego z wyświetlaczem i procesorem na "kanapkę". Takie rozwiązanie zajmuje mało miejsca, połączenia są krótkie, mamy mniej płytek w radiu. Płytkę należy wykonać na laminacie dwustronnym aby dodatkowa warstwa miedzi ekranowała procesor od modułów radiowych (dodatkowa funkcja modułu).

Na module oprócz rejestrów są dwa stabilizatory +12V dla modułów oraz +5V dla procesora. Stabilizator +12V jest po to gdybyśmy chcieli zasilać PA z wyższego napięcia 15...18V a na moduły podawać tylko +12V. Jak nie potrzebny - zwora. Zasilania są rozdzielone dodatkowymi dławikami oraz mają dodatkowe elektrolity i kondensatory blokujące.

W załączniku plik z projektem do własnych modyfikacji, jestem w trakcie prasowania dlatego moduł jest jeszcze nie sprawdzony ale może komuś się spodoba to rozwiązanie i zechce je wykonać.

Proszę nie pytać o schemat bo nie istnieje, jak uruchomię moduł i będzie wszystko OK to wtedy pomyślimy o uzupełnieniu dokumentacji.

UWAGA:
Nowy moduł rejestrów ma wysokość typowej obudowy Hudarka (od dolnej do górnej pokrywy radia) po to aby ekranował moduł procesora od pozostałych modułów radia. Położenie wyświetlacza TFT pasuje pod projekt frontu zaproponowany przez SP5AQT (wyświetlacz bliżej górnej pokrywy radia). Zmiana położenia wyświetlacza na froncie wymaga modyfikacji mocowania modułu rejestrów.

[SP4LVC]

Adamie schemat niepotrzebny. Napisz tylko jakie pojemności w elektrolitach i materiał rdzeni. Rano prasuję i wytrawiam płytkę. Tak jak Ty, również mam już 2 mniejsze płytki rejestrów zrobione, ale to rozwiązanie bardzo przypadło mi do gustu. Fajne jest ogarnięcie kwestii zasilających.

[SP5CGI]

Pomysł godny uwagi.A może dodać paski laminatu z boków i jednocześnie za ekranować sterownik?

[SP5FCS]

Elementy w układzie zasilania nie są krytyczne, kondensatory mogą być 470uF/16V a na +5V wejdą nawet 1000uF. Jak damy 220uF to też wystarczy. Ważne jest aby od strony druku nie oszczędzać na kondensatorach blokujących 100nF.
Pod dławiki dałem dużo miejsca aby można było tam wlutować różne typy i wielkości. Preferuję dławiki na pierścieniach, rurkach lub rdzeniach wielootworowych a nie na otwartych szpulkach. U mnie małe tulejki przeciwzakłóceniowe z kabli, dławiki dobrze aby miały minimum po 100uH.
Pierwszy dławik symetryczny na wejściu zasilania ma dwa uzwojenia na +Uzas i -Uzas.

Przewody do zasilania procesora +5V oraz sterowanie rejestrami ( 3piny) najlepiej przylutować od strony druku modułu rejestrów (zdjęcie). Do złącza sterującego nie dajemy przewodów +5V i GND ponieważ zasilanie jest na module. Połączenie z procesorem jest bardzo krótkie i jest schowane za modułem rejestrów co powinno zredukować zakłócenia od SPI podczas obsługi nastawy rejestrów.

Maciek, właściwie to procesor jest zaekranowany:
- od strony potencjometrów jest pełna przegroda ekranująca na całej szerokości frontu;
- od góry i dołu nie trzeba ponieważ moduł rejestrów ma wysokość obudowy czyli dochodzi do dekli zamykających obudowę;
- otwarty pozostaje bok od strony enkodera i klawiszy aby mieć możliwość wejścia z okablowaniem do procesora.

W moim radiu "szczelne" ekranowanie procesora z wyświetlaczem nie jest konieczne ponieważ wszystkie moduły radiowe są zamknięte w oddzielnych kasetach. W radiach bez ekranowania modułów radiowych warto dobrze zaekranować procesor z wyświetlaczem.

Przy pełnym ekranowaniu procesora z wyświetlaczem pamiętajmy o otworach wentylacyjnych, cały sterownik pobiera trochę mocy i dobrze byłoby aby się nie "zagotował" w szczelnej kasecie.

Enkoder do sterownika
Podczas uruchamiania oprogramowania używałem prostego enkodera mechanicznego który pracuje zupełnie poprawnie. Wielu kolegów zastosowało w swoich radiach fabryczne enkodery COPLAL RMS20-250 tyle, że to jest układ zasilany z +5V i poziomy sygnałów wyjściowych też są 5V. Przypominam, że procesor xmega to technologia 3,3V, podłączenie tego na wprost to proszenie się o kłopoty.
Enkoder ma wewnętrzny rezystor 10k podciągający stan linii wyjściowych do +5V. Wystarczy na module procesora przylutować dwa rezystory po 27k pomiędzy pinami wejściowymi z enkodera a masą aby zredukować poziomy napięć wchodzących na procesor. Nota katalogowa enkodera z załączniku.

[SP5FCS]

(17-10-2013 3:54)AC2FC napisał(a):  1. Zrobilem kalibracje tak jak jest to opisane w instrukcji - fgen 80 mhz , dobralem fcal tak zeby zewnetrzny miernik czestotliwosci pokazywal rowniez 80mhz. W momencie uruchomienia syntezy w normalnym trybie okazuje sie ze nie jest skalibrowane , pokazuje kilka "setek" wiecej na zewnetrznym mierniku ( tak jest dla 3.5mhz) , dla 29mhz roznica robi sie ok 1khz.Czy mial ktos podobny problem? Moze kalibracje robie niepoprawnie?
2. Jak ustawic ( Czy jest taka potrzeba) Fgen? Ja uzywam domyslnej 80.000.Czy jest on rozny dla roznych Si570? Moj 570 jest CAC000141G.

Procedura kalibracji modułu generatora na Si570

[fcal] - częstotliwość na której robimy kalibrację generatora, domyślnie 80MHz, można ustawić dowolną w zależności od posiadanego miernika częstotliwości. Częstotliwość kalibracji to częstotliwość na której będziemy sprawdzali i kalibrowali nasz generator Si570.

[fgen] - częstotliwość wewnętrznego generatora układu Si570 z którego tworzona jest wyjściowa częstotliwość generatora. W poszczególnych układach wartość tego generatora zmienia się nieznacznie dlatego konieczna jest kalibracja programowa modułu generatora. To właśnie tą nastawę musimy dobrać aby nasz generator dawał na wyjściu poprawne częstotliwości.

Kalibracja modułu generatora:
- do wyjścia modułu podłączamy miernik częstotliwości;
- włączamy zasilanie sterownika z modułem Si570 oraz zasilanie miernika na minimum 30min. w celu stabilizacji termicznej;
- wchodzimy do konfiguracji sterownika i ustawiamy w oknie [fcal] częstotliwość na której będziemy kalibrowali moduł Si570. Domyślnie jest 80Mhz, jeśli chcemy zmienić naciskamy na panelu klawisz [fcal] i enkoderem ustawiamy nową wartość. Ponowne wciśnięcie klawisza [fcal] zapisuję nową nastawę częstotliwości kalibracji;
- przy ustawieniu [fcal] na 80Mhz miernik powinien pokazywać dokładnie 80.000.000Hz lub 4 razy więcej jeśli jest ustawiony mnożnik x4;
- jeśli wskazania miernika są inne wchodzimy do funkcji ustawiania częstotliwości generatora [fgen] układu Si570;
- kręcąc enkoderem zmieniamy nastawę [fgen] w kierunku który powoduje przybliżanie się do wartości [fcal];
- kalibrację kończymy gdy miernik pokazuje nam dokładnie częstotliwość ustawioną jako parametr [fcal].
- wciśnięcie klawisza [fgen] zapisuje ustawiona wartość do pamięci i nasz generator ma indywidualne nastawy kalibracyjne;

Być może należało użyć innych nazw ustawianych parametrów [fcal], [fgen] aby bardziej podkreślić co jest mierzone a co ustawiane. Dotychczas nie miałem sygnałów o problemach z kalibracją.
Po włączeniu zasilania modułu Si570 częstotliwość przez pierwsze minuty płynie około 40...60Hz a potem jest stabilna przy stałem temperaturze otoczenia.

[K2KP]

Dziekuje Adamie za odpowiedz.
Jezeli chodzi o kalibracje to zrobilem dokladnie jak napisales (jedynie jak pisalem post to pomylilem fcal z fgen - moj blad :-) ).I jak pisalem wszesniej udalo mi sie wykalibrowac tak zeby zewnetrzy miernik pokazywal 80.000.006 . Ale w momencie wlaczenia syntezy w normalnym trybie okazuje sie ze jak np; ustawie powiedzmy f=3.700.00 to miernik zewnetrzny pokazuje wartosc o kilka setek wyzsza 3.700.167 . Jezeli natomiast ustawie VFO na 29.000.00 to na mierniku zewnetrznym jest juz 29.001.20. Jak juz pisalem wczesniej to moje pierwsze podejscie do syntezy ( dopiero co dostalem wyswietlacz i reszte plytek ). Na weekend sprawdze to dokladnie . Jeszcze jedno pytanie , a mianowicie czy jest jakas mozliwosc wejscia do "system setup" ( np okreslona kombinacja klawiszy itd.) z glownego screenu - normalna praca . Czy ta opcja jest tylko aktywna podczas startu syntezy?

Pozdrawiam Arek

[SP5FCS]

1/ Wejście do SETUP-u sterownika jest możliwe tylko przy starcie sterownika. W czasie normalnej pracy raczej nie zmieniamy konfiguracji radia dlatego nie ma dostępu do tych parametrów z poziomu głównego ekranu.

2/ Po dokonaniu kalibracji należy wyjść w SETUP-u aby sterownik zapisał ustawiane parametry. Przed wyjściem z SETUP-u nie wolno wyłączać zasilania bo sterownik nie zapisze zmian konfiguracji. Aby sprawdzić czy parametry kalibracji zapisały się prawidłowo wyłączamy i ponownie włączamy sterownik i wchodzimy jeszcze raz do SETUP. Przy poprawnym zapisaniu parametrów kalibracji miernik częstotliwości podłączony do modułu Si570 będzie pokazywał dokładnie częstotliwość kalibracji (domyślnie 80MHz). Jeśli miernik pokazuje inną wartość to parametry kalibracji nie zapisały się poprawnie.

3/ Podczas normalnej pracy należy pamiętać, że przy modulacji CW do częstotliwości VFO dodawany jest offset CW.

4/ Po poprawnej kalibracji generator będzie generował poprawne częstotliwości. W razie dużych odchyłek wskazań warto również sprawdzić dokładność posiadanego miernika częstotliwości.