Smart Sequencer

Sequencer antenna

Introduzione

Lavorando ad alti livelli sulle bande VHF e superiori, il setup di stazione diventa necessariamente complesso richiedendo l’inserimento di un preamplificatore in ricezione ed un amplificatore in trasmissione, nonché l’uso di un eventuale transverter. La commutazione di questi dispositivi è affidata ad una serie di relè che richiedono un’opportuna sequenza temporizzata di controllo durante la fase di passaggio Rx/Tx e viceversa, al fine di preservare i contatti dei relè e l’integrità dei dispositivi attivi. Questo compito è affidato al sequencer, accessorio che, ricevuta la richiesta di passaggio in trasmissione, si occupa di pilotare nell’ordine corretto i relè ed i comandi PTT dei vari apparecchi, per poi al rilascio tornare in ricezione ed alimentare il preamplificatore.

Sequencer

Come descritto poc’anzi, il sequencer non fa altro che azionare una serie di uscite successivamente alla pressione del PTT, per poi disattivarle in ordine inverso al rilascio. I circuiti più semplici sono composti da un temporizzatore sequenziale che controlla una serie di relè in cascata, sono chiaramente di facile realizzazione, ma rumorosi e poco intelligenti. Infatti potrebbe esserci la necessità di disattivare il preamplificatore o l’amplificatore, avere una sequenza con temporizzazione differenziata nel passaggio da rx a tx e viceversa, gestire segnali ausiliari. Con questi presupposti nasce l’idea di realizzare un sequencer un po’ più “smart”, quindi in poco tempo prende la luce lo SmartSequencer, con logica gestita da un microcontrollore PIC e privo di commutazioni elettromeccaniche.
Utilizzo questa soluzione da un paio di anni, principalmente in attività contest sulla banda VHF, con preamplificatore, PA ad LDMOS e relè di antenna, tutto autocostruito ed ha dimostrato nel tempo un’ottima affidabilità senza l’insorgere di problematiche o comportamenti anomali.

Schema elettrico

Lo schema elettrico è incentrato sul microcontrollore PIC U1, opportunamente programmato, a cui fanno da contorno pochi altri componenti.

Smart Sequencer - Schema elettrico
Smart Sequencer – Schema elettrico

Analizzando in dettaglio: la tensione di alimentazione di 13.5 Vdc (alimentatore radio) viene ridotta e stabilizzata da IC1 a 5 Vdc per la parte logica, il diodo D3 protegge dalle inversioni di polarità, mentre raggiunge direttamente il preamplificatore che dovrà essere protetto per proprio conto. Le porte RA0 – RA4 del PIC sono configurate come uscite digitali e pilotano i led di segnalazione dello stato TX/RX e abilitazione pre e PA. RB0, RB1 ed RB3, anch’esse configurate come uscite, pilotano rispettivamente il PTT della radio (RADIO_PTT), l’accensione del preamplificatore (PRE_PWR) ed il PTT del PA (PA_PTT). Il preamplificatore è alimentato dal sequencer tramite il mosfet Q1, che gestisce tranquillamente senza dissipatore qualche centinaio di milliAmpere. Sull’ingresso RB4 sono collegati i comandi di PTT (PTT_IN e PTT_AUX), attivi a livello basso. RB6 ed RB7 sono collegate ai pulsanti di abilitazione di pre e PA. Altre porte di I/O sono libere per eventuali sviluppi futuri, come la gestione di un transverter e il controllo remoto del sequencer tramite seriale, per tale motivo non ho realizzato un PCB preferendo la realizzazione su basetta millefori.

Smart Sequencer - Realizzazione
Smart Sequencer – Realizzazione

Il PIC (un 16F88) è configurato per utilizzare il suo oscillatore interno, pertanto non è necessario un quarzo esterno. Il codice esadecimale, da caricare sul microcontrollore tramite un programmatore, è prelevabile di seguito.

Versione Data Change Log
1.0 21/05/2016 Prima release

 

Funzionamento

All’accensione il sequencer si predispone nello stato di ricezione, segnalato in verde dal led LD1 bicolore. Inizialmente non è attivo nessuno dei dispositivi esterni. Tramite i pulsanti S1 ed S2 è possibile abilitare rispettivamente il preamplificatore e l’amplificatore, lo stato di abilitazione è segnalato dai led arancio LED1 e LED2. La sequenza di commutazione si adegua automaticamente alla scelta dell’operatore. Nello stato di ricezione, nel caso in cui venisse abilitato il pre, il sequencer provvede immediatamente ad alimentarlo sulla linea PRE_PWR, lo stato viene segnalato dall’accensione del LED4 verde.
Quando arriva il comando di commutazione in trasmissione, stato logico basso su una delle linee PTT_IN o PTT_AUX, il sequencer attua la seguente sequenza temporizzata:

  1. Spegnimento preamplificatore (se abilitato);
  2. Comando PTT all’amplificatore (se abilitato);
  3. Comando PTT alla radio.

Lo stato Tx è segnalato in rosso dal led LD1 e se il PA è attivo si accende anche il relativo LED3 rosso, permane fino a quando l’ingresso PTT rimane basso.
Al rilascio del PTT, ritorno allo stato logico alto delle linee PTT_IN o PTT_AUX, il sequencer attua la sequenza temporizzata opposta per tornare allo stato Rx:

  1. Rilascio PTT radio;
  2. Rilascio PTT amplificatore (se era precedentemente accesso);
  3. Alimentazione preamplificatore (se abilitato).

Le commutazioni sono studiate per far avvenire la sequenza nel minor tempo possibile, eliminando la temporizzazione laddove non necessaria. La pausa tra una commutazione e la successiva, ove presente, è di 100 ms.

Smart Sequencer - Sequenza commutazione
Smart Sequencer – Sequenza commutazione

 

Connessione

Le connessioni esterne verso la radio sono distribuite su il connettore D-sub a 9 poli X1, sul quale sono presenti i due ingressi di controllo PTT_IN e PTT_AUX, l’uscita RADIO_PTT verso la radio, il ground GND e la tensione di 5 Vdc qualora dovesse tornare utile per un circuito esterno. Il collegamento dipende dalla radio che si utilizza, il modo universale, valido per tutti i modelli di radio, è quello di far passare il PTT del microfono attraverso il sequencer su PTT_IN e quindi controllare la radio da RADIO_PTT, per comodità si potrà inserire anche un PTT a pedale sull’ingresso PTT_AUX. Con una radio Yaesu si può realizzare una connessione più semplice, leggere in appendice per i dettagli, per radio di altri produttori non ho avuto modo di fare verifiche sulla presenza di segnali utili sui connettori d’interfaccia.
X2 è l’uscita per l’abilitazione del preamplificatore, mentre X3 il controllo PTT per l’amplificatore, entrambi su connettore cinch RCA. Come già accennato, su X2, quando attivo, è presente la tensione di alimentazione, quindi è possibile alimentare il preamplificatore e i relè di antenna in quanto la corrente fornita è sufficiente per la maggior parte delle applicazioni, in tal caso l’alimentazione è contestuale all’abilitazione del pre che quindi risulta spento nella fase di trasmissione. Il controllo PTT dell’amplificatore X3 è il classico a collettore aperto con chiusura verso GND, nel caso tensioni o correnti da gestire siano elevate, come nei vecchi valvolari, va inserito un relè o un optoisolatore adeguato.
Lo schema generale tipico è rappresentato nella figura seguente, per semplicità di disegno sono omessi i relè di commutazione del segnale RF contenuti nel preamplificatore e nell’amplificatore.

Smart Sequencer - Connessione
Smart Sequencer – Connessione

Appendice

Yaesu
Le radio di produzione Yaesu dispongono di un connettore accessorio ACC (FT-817) o per il collegamento di un tuner esterno CAT/TUNER (FT-857, 897), TUN/LIN (FT-991), consultare il manuale per i dettagli, sul quale sono presenti segnali utili all’interfacciamento diretto del sequencer con un semplice cavetto. In tal caso collegare, oltre alla massa generale GND, l’uscita TX GND a PTT_IN e l’ingresso TX INH su RADIO_PTT con una resistenza di pull-up da 10 kohm collegata al positivo +5V di X1. Quest’ultima trova spazio all’interno dello shell del connettore DB9 da collegare ad X1. Nel caso dello Yaesu FT-847 i segnali vanno prelevati da due connettori diversi, PTT_IN dal connettore STBY che ha uscite individuali per ogni banda, mentre il TX INH sul solito connettore TUNER da integrare con il relativo pull-up.
L’ingresso TX INH delle radio Yaesu, quando a livello logico alto, inibisce completamente la trasmissione, qualunque sia la richiesta esterna da parte dell’utente. Pertanto non c’è modo di trasmettere se il sequencer non porta a livello logico basso tale linea.

Smart Sequencer - Cablaggio Yaesu
Smart Sequencer – Cablaggio Yaesu

 

Pubblicato su: RadioRivista (ARI) n.07-08 del 2019


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