Firmware (Arduino®) per beacon ARDF

In un precedente articolo vi ho raccontato come ho realizzato un semplice beacon per ARDF a 433.92 MHz basato su di un microcontrollore Microchip PIC12F509 e programmato in linguaggio Assembly. Qui di seguito invece vi riporto il codice per attivare un semplice beacon per ARDF utilizzando Arduino® : viene inviata la lettera “S” in codice Morse con una frequenza di una volta al secondo e la durata di un punto è pari a 100 ms.

Lo schema da utilizzare è il seguente. Al posto del LED collegherete l’ingresso di abilitazione del trasmettitore (vedete schema nell’articolo menzionato).

Qui di seguito riporto il codice. Viene utilizzato un timer di periodo 100 ms

include “Timer.h”
define LED 13
void timerISR();
int counter = 0;
int event = 0;
Timer t;


void setup() {
pinMode(LED, OUTPUT); // LED on PIN 13
int timerEvent = t.every(100, timerISR, (void*)0); // ISR every 100 ms
}


void loop() {
t.update();
if (event == 1) // timer interrupt event
{
startTime = millis();
switch (counter){
case 0:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case 1:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
case 2:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case 3:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
case 4:
digitalWrite(LED, HIGH);
break;
case 5:
case 6:
case 7:
case 8:
case 9:
digitalWrite(LED, LOW);
break;
default:
break;
}
event = 0;
}
}


void timerISR() {
if (++counter >= 10)
{
counter = 0;
}
event = 1;
}

Per utilizzare la libreria del Timer dovrete installarla: trovate tutte le informazioni che vi servono qui.

Per dubbi o chiarimenti scrivetemi.

73 de IZ0ABD Francesco

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Beacon ARDF a 433.92 MHz

Vi voglio qui raccontare come ho realizzato un beacon per ARDF a 433.92 MHz. Il progetto è nato dall’esigenza di avere un piccolo trasmetttitore per le attività di caccia alla radiovolpe del gruppo ARDF di Perugia (ci trovate in Facebook facendo click qui). L’obbiettivo del progetto era di avere qualcosa di semplice da realizzare, poco costoso e affidabile. In genere questi tre requisiti non vanno esattamente d’accordo tra di loro, ma credo di essere riuscito a trovare un buon compromesso.

Innanzi tutto perché questa frequenza? Perché in rete si trovano tanti trasmettitori per questa frequenza ISM ed il loro costo è ridicolo.

Nell’immagina qui sopra trovate una coppia ricevitore trasmettitore a 433.92 MHz. Notate, oltre alle dimensioni, il ridotto numero di componenti impiegati. Per ora ci focalizziamo sul TX, il dispositivo sulla destra, quello più piccolo. Il suo schema elettrico è veramente semplice, lo potete cercare e trovare in rete con facilità. Fondamentalmente si tratta di un oscillatore con risonatore SAW. La sua stabilità non è delle migliori così come la sua precisione in frequenza, ma questo non può che fare bene in una gara ARDF perché aggiunge un po’ di imprevedibilità e difficoltà nell’inseguire il segnale. Ho scelto questo TX per la sua semplicità anche di funzionamento: è sufficiente alimentarlo a 5V e poi pilotare alto o basso il pin DATA per fare inviare o meno il segnale RF: si ottiene così una modulazione ON-OFF di tipo telegrafico. Passiamo quindi a vedere cosa occorre analizzando lo schema qui di seguito riportato.

Oltre al trasmettitore citato fin qui, il circuito è composto da un regolatore di tensione (un 78L05 è più che sufficiente) poiché è necessario ridurla da 9V a 5V (il tutto si alimenta con una comune batteria ricaricabile da 8.4 V, o 9 V non ricaricabile). C’è poi un microcontrollore PIC12F509 di Microchip. Si tratta di un dispositivo veramente piccolo in package da 8 pin. La sua funzione è quella di gererare un’onda quadra con frequenza di 1 Hz: sarà questa ad abilitare l’invio del segnale RF.

Il codice da scaricare direttamente nella memoria FLASH del micro non è possibile caricarlo in questa pagina, perciò chi lo volesse mi può inviare una richiesta e sarà accontentato. In alternativa chi usa Arduino potrà crearne un clone in maniera veramente semplice anche se in questo caso l’ingombro di tutta l’elettronica aumenterà (e non di poco). Qui di seguito infatti vi mostro quanto è grande tutto il beacon.

L’antenna da abbinare all’oscillatore può essere fatta con un pezzetto di filo elettrico lungo circa 17 cm (lo vedete chiaramente nelle foto).

Vediamo ora come va con un esempio pratico. Per ricevere il segnale ho utilizzado un ricevitore SDR (con il suo softwre SDRuno) così da farvi vedere lo spettro del segnale e ascoltare l’audio direttamente in un breve video.

In Amazon è possibile acquistare questi ricevitori e trasmettitori – generalmente sono venduti accoppiati – per pochi euro. Li trovate facendo click qui o sull’immagine.

Se preferite comprare delle antenne già fatte anziché utilizzare uno spezzone di filo elettrico come vi ho suggerito, o se volete una cosa più compatta, potete acquistare anche queste facendo click qui o sull’immagine che segue.

Per alimentare il beacon per diverse ore è sufficiente una batteria ricaricabile da 9 V del tipo mostrato qui di seguito (fare click qui o sull’immagine per acquistare).

Il segnale di questo beacon è udibile fino a distanze di circa 1 km, ma ovviamente questo dipende dalla sensibilità del vostro ricevitore e dall’antenna usata.

Se vi serve il microcontrollore programmato potete acquistarlo dal sito della mia società di ingegneria TSP S.r.l. a questo indirizzo: https://www.tspelettronica.com/2019/06/21/microcontrollore-per-beacon-ardf/.

Se avete altre domande scrivetemi.

73 de IZ0ABD Francesco

Un altro passo verso QO-100

In un altro articolo vi avevo raccontato come ho iniziato a ricevere il satellite radioamatoriale geostazionario QO-100 mentre in un secondo articolo vi mostravo il nuovo illuminatore a PLL che ho successivamente installato. Oggi invece vi mostro come mi sto attrezzando per la tratta terra-satellite, il cosiddetto uplink, a 2.4 GHz.

Parliamo dell’antenna per la trasmissione, solo di questa per ora. Come per il downlink, ho deciso di attrezzarmi con un altro disco da 80 cm. Quelli per TV vanno più che bene e costano poco. Potete scegliere quello che preferite, io ho preso un Fracarro in confezione senza LNB: se vi interessa lo trovate facendo click qui. A questo andrà poi aggiungo un apposito illuminatore, ma ne parleremo più in là.

Perché un paraboloide e non, ad esempio, una direttiva Yagi? La domanda può essere frequente, perché a queste frequenze si fa presto ad avere un guadagno di tutto rispetto. Perciò vediamo quanto può guadagnare un disco da 80 cm a 2.4 GHz.

Partendo dai dati dichiarati da FR, mi sono ricavato l’efficienza che questo riflettore può esibire: 0.72 o 72%. E’ chiaro che cambiando frequenza questo valore possa variare, ma prendiamolo come riferimento per andare a calcolare il guadagnao a 2.4 GHz utilizzando la formula seguente.

Svolgendo poi semplici calcoli si ottiene che a 2.4 GHz il guadagno massimo che ci possiamo aspettare è di circa 24.6 dB. Bene, quanti elementi dovrebbe avere una Yagi per raggiungere tale valore? La risposta alla domanda precedente quindi appare scontata.

Per poter lavorare agevolmente (ad esempio montare un illuminatore per la banda 2.4 GHz) ho acquistato anche un trepiede apposito. Fa egregiamente il suo lavoro, lo potete vedere nelle foto a seguire e acquistare facendo click qui.

Si regola in altezza (3 posizioni) così che potete tenere l’antenna ad una distanza da terra variabile a seconda delle condizioni ambientali o delle proprie preferenze: più starà bassa più sarà stabile.

A corredo vengono forniti anche dei picchetti così da poter vincolare al suolo le tre gambe del sostegno.

Riassumendo trovate tutto il materiale in Amazon e qui sotto vi riporto i link ai due prodotti.

73 de IZ0ABD Francesco

LNB per ricezione QO-100

Questo sarà un brevissimo articolo per segnalare un piccolo aggiornamento dopo il mio articolo precedente su come avviarsi a ricevere questo satellite. Il mio amico Alessio IU0LFQ mi segnala che ha effettuato una prova comparativa con un altro LNB in vendita su Amazon il cui costo è più o meno comparabile a quello che presentato nell’altro articolo di cui sopra. Lo vedete qui sotto.

Questo invece è quello che vi avevo segnalato nell’altro articolo.

Costruttivamente sono pressoché identici ed anche nel funzionamento non si discostano molto l’uno dall’altro. Da prove effettuate sono praticamente equivalenti. Forse questo bianco potrebbe essere un po’ più stabile nel passaggio dal giorno alla notte, dall’illuminazione all’ombra, ma quello nero sicuramente raggiunge prima la temperatura di esercizio dopo l’avvio, quando illuminato.

Ciò che si nota in entrambi, infatti, è che come ci si aspetta nonostante il PLL la sensibilità alla temperatura li fa “driftare” di qualche kHz. In ogni caso questa deriva non è rapidissima ed è facilmente compensabile in fase di ricezione.

Best 73 de IZ0ABD

Primi passi su QO-100

QO-100 sta ad indicare Qatar-OSCAR 100, ovvero il satellite geostazionario per radioamatori di cui si sente spesso parlare in questi giorni (trovate informazioni qui https://amsat-dl.org/p4-a-nb-transponder-bandplan-and-operating-guidelines/). Io ho cominciato ad attrezzare la mia stazione per utilizzarlo e quindi vi riporto le mie esperienze. Non li chiamerei consigli perché anche se le cose che scriverò non sono opinabili, ognuno poi potrà fare quello che preferisce.

Questa qui sopra è un’immagine che riassume le frequenze da utilizzare. Per ora ho messo a punto un buon sistema di ricezione, il cosiddetto downlink, in banda 10 GHz. Per l’uplink, a 2.4 GHz, ne riparleremo a tempo debito, dopo che avrò fatto le mie prove (se semplicemente trascrivessi quello che ho letto in rete aggiungerei confusione alla confusione).

Partiamo dalla fine: come va?

Per noi in Italia è facile ricevere, siamo abbastanza centrali nell’area di copertura del satellite. I segnali che arrivano sono più che buoni, con le apparecchiature che vi elencherò sotto si ottengono facilmente rapporti S/N di 20 dB o più. La prima cosa da fare è quella di cercare il beacon in CW che invia a terra i seguenti caratteri: “HI DE QO100 QRA DL50AMSAT”. Come tutti i beacon anche questo alterna a periodi di modulazione alcuni secondi di portante continua. Le 4 immagini che seguono mostrano la ricezione di questo segnale, divertitevi a decodificarlo, hi!

Ci sono ovviamente dei momenti in cui c’è poco traffico, ma altri in cui è facile ascoltare amici OM che dialogano tranquillamente con segnali costanti e puliti. A volte si vede qualcuno avere qualche difficoltà, nel senso che il suo TX non è proprio stabile in frequenza, ma fa parte del gioco, il bello è proprio mettere a punto il proprio sistema. Nell’immagine qui di seguito vedete una panoramica delle frequenze di downlink: ci sono diversi QSO in CW e USB.

Ma con cosa ho ricevuto?

Veniamo ora alla parte che mi piace di più, quella tecnica. Il sistema di downlink si può allestire con circa 100€ di spesa, quindi poca cosa e bisogna darne atto a chi ha pensato a questo satellite (scelta più che intelligente).

Antenna

Scegliete quella che preferite, ma serve un paraboloide (non chiamatela parabola, per favore). Io ne ho utilizzato uno da 80 cm della Fracarro, ma va bene qualsiasi altra marca purché con un diametro minimo di 60 cm. Potete scegliere tra due tipologie, quelle onset e quelle offset (altra raccomandazione, non chiamatele primo fuoco o cose di queste tipo, il punto focale è unico, non ce ne sono due). La mia è una classica offset per TV e qui di seguito vi riporto i dati.

Illuminatore – feeder

Questo è un elemento piuttosto importante e critico per la ricezione. Nella confezione della Fracarro c’era anche questo dispositivo e l’ho voluto provare. Un disastro, per TV ok ma per i nostri scopi no, assolutamente no. Drift termico e rumore di fase altissimi lo hanno reso inutilizzabile. Evito di mostrarvi ciò che vedevo nello spettrogramma ma considerate che in CW era impossibile ricevere, era necessario inseguire il segnale continuamente.

Per fortuna esistono prodotti migliori ben più stabili e meno rumorosi. Invece di un oscillatore a DRO utilizzano un PLL. Sicuramente si potrebbe ancora fare di meglio stabilizzando il segnale dell’oscillatore di riferimento con un GPS, ma dalle prove fatte il prototto che vi indicherò qui sotto si comporta già piuttosto bene e non costa molto, poco più di 10€.

Lo trovate in Amazon al seguente indirizzo: https://amzn.to/2uNu6fY.

Una volta acceso, richiede un po’ di tempo per arrivare a regime, si deve scaldare un po’. Dopo circa mezz’ora il suo drift è quasi terminato e dopo un’oretta è piuttosto stabile. L’immagine che segue mostra questa situazione: appena acceso ascoltavo il beacon del satelle su 739.146000 MHz, dopo un’orerra era sopra di 12 kHz circa.

Noterete uno spettro piuttosto pulito e con un rumore di fondo di intensità abbastanza costante. Anche il segnale del beacon è netto, il rumore di fase del downconverter è contenuto.

Ricevitore

Per ricevere, come avrete letto probabilmente, è sufficiente un ricevitore SDR da pochi €, il classico RTL-SDR va già abbastanza bene. Ho effettuato qualche test ed i risultati che vedete sono stati ottenuti con un NESDR Smart con TCXO (anche lui necessità di un po’ di tempo per scaldarsi e stabilizzarsi). Vi riporto il link da dove acquistarlo: https://amzn.to/2uMMR3b.

Il software è SDR Console, versione 3.06. Quindi un setup tutto sommato accessibilissimo, niente di straordinario, ma si ascolta molto molto bene (vedete un QSO in USB qui sotto).

Accessori

Infine vi indico qualche altra piccola cosa che dovrete acquistare.

Il cavo coassiale: va bene quello TV, magari ne avete un po’ avanzato, non servono cavi di chissà quali prestazioni, in fondo si riceve a 700 MHz circa.

Adattatore F-SMA. Il NESDR Smart, così come altri ricevitori SDR, ha un connettore SMA-f. Generalmente sui cavi TV si usano connettori F. Senza fare cose abominevoli, tipo montare un SMA per cavo da 5 mm su un cavo da 7 (tra l’altro a 75 Ohm…) si possono acquistare delle transizioni F femmina SMA maschio. Per carità, anche queste da un lato sono a 75 Ohm e dall’altro a 50 (con quello che comporta… ma nonostante tutto funzionano bene), ma almeno è un oggetto ben fatto. Li ho trovati in Amazon, questo il link al prodotto: https://amzn.to/2uNYQxh.

Alimentatore per LNB: senza impazzire a costruirvi il vostro bias-tee, Fracarro ne produce uno carino esteticamente, compatto e a buon mercato e già connettorizzato F. Ad esempio lo trovate per meno di 10 € in Ebay facendo click qui.

Infine una piccola precisazione. SDR Console è un software che fa molto bene il suo lavoro. Con il ricevitore NESDR di cui sopra ho notato che si può ascoltare in modo migliore mettendo a 0 dB il guadagno RF (RF Gain 0 dB). All’inizio era impostato in modalità automatica ed il rumore di fondo stava sui -95 dBm. Mettendo su 0 dB questo scende a circa -115 dBm. Le intensità dei segnali calano un po’, ma l’ascolto, almeno dal mio punto di vista, è migliore.

Che altro dirvi? Credo che la descrizione sia completa, perciò buoni acquisti e buon ascolto.

Best 73 de IZ0ABD.

Risoluzione problema dello schermo del TYT MD-380 / 390

Da felice possessore di due TYT MD-390, diverse settimane fa mi sono ritrovato ad essere un mezzo-felice possessore perché uno dei miei due fidi portatili ha cominciato ad accusare il tristemente noto problema allo schermo. In pratica all’accensione tutto si avviava correttamente tranne lo schermo in quanto non visualizzava alcunché. Nella immagine qui sotto vedete come si presentava (perché ho risolto) lo schermo all’accensione.

Dopo qualche giorno di immobilità (non ho utilizzato la radio e l’avevo lasciata in posizione verticale) la vado a riaccendere e lo schermo era tornato a funzionare. Problema risolto!!!
La felicità è durata poco, dopo un paio di settimane il problema si è ripresentato. Questo non poteva che farmi pensare a qualche falso contatto tra il display e la scheda di controllo. Decido allora di intervenire aprendo la radio per scovare il colpevole e trovo un flat cable (quello dorato) leggermente fuori posizione. Nell’immagine seguente le linee tratteggiate mostrano chiaramente il problema.

Per risolvere il problema le operazioni da fare sono molto semplici:

  • alzare la linguetta che tiene bloccato il flat cable
  • scollegare il flat cable interessato dalla non corretta posizione
  • reinserire il flat cable controllando che sia inserito fino alla battuta, ovvero che sia perfettamente ortogonale (e non inclinato come nella figura precedente) alla sede (connettore bianco)
  • abbassare la linguetta nera che serra il cavo nella sua posizione
  • richiudere la radio facendo attenzione a non forzare se subito non entra (il 390 ha delle guarnizioni che ne garantiscono la tenuta stagna)

Il risultato deve essere come quello mostrato nella figura seguente: perfetta parallelità tra la banda nera del flat cable ed il connettore bianco.

Per aprire la radio bisogna rimuovere un paio di viti dal retro, le manopole e l’antenna. Sotto le manopole ci sono dei dadi la cui estrazione è semplice, bastano delle semplici pizette in acciaio per farli ruotare. Quello invece che blocca il connettore SMA non è facile rimuoverlo. Per farlo mi sono creato una chiave su misura partendo da una rondella in ferro del diametro di 30 mm. L’ho opportunamente sagomata per formare l’equivalente di due giravite a testa piana diametralmente opposti all’asse di rotazione. Credo che un’immagine renda più di mille parole, guardate qui sotto.

Dopo questo intervento la radio non ha dato più problemi e spero che per qualcuno di voi queste brevi note possa essere di aiuto.

Best 73 de IZ0ABD

Quale SDR usare per migliorare il nostro RX

Sul sito di TSP S.r.l. è apparso un breve articolo che spiega quale ricevitore usare in abbinamento all’interfaccia IFace, cioè in abbianata ad un buffer per il prelievo della IF dalla nostra radio preferita. I risultati sono evidenti, una migliore selettività in ricezione e migliore qualità dell’ascolto. Provate ad ascoltare l’audio di questo video per capire la differenza.

In breve è sufficiente utilizzare anche un economico RTL-SDR, uno a scelta tra quelli proposti qui sotto.

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Buoni acquisti e buon divertimento.

Best 73 de IZ0ABD Francesco