Контроллер телеграфного радиомаяка (PIC16F1824)


Многие контроллеры радиомаяков радиолюбители реализуют с использованием готовых микроконтроллерных модулейArduino, Raspberry Pi и подобных. Зачастую такое решение избыточно, дорого и, как правило, не обеспечивает низкого энергопотребления.

В конструкциях на микроконтроллерах изменить передаваемый текст зачастую можно лишь путём редактирования программы, её повторной трансляции и перезагрузки в память микроконтроллера. Иногда, правда, ограничиваются перепрограммированием EEPROM микроконтроллера.

Предлагаемый контроллер формирует не только сигнал KEY для манипуляции передатчика маяка, но и сигнал его включения (РТТ). Современная элементная база обеспечивает малые габариты устройства. Размеры его печатной платы - 70x30 мм. Предусмотрен звуковой контроль передачи, который можно отключить.

Потребляемый от источника постоянного напряжения 12 В ток в режиме передачи с контролем - 24 мА, без контроля - 12 мА, в дежурном режиме - 4.5 мА.

Скорость передачи, передаваемый текст и длительность пауз между сообщениями задают по интерфейсу USB с компьютера, для чего разработана специальная компьютерная программа.

Длина сообщения - до 250 символов (букв латинского алфавита, цифр, символов дробной черты и вопросительного знака). С помощью символов минуса и знака равенства можно задать длительное нажатие на ключ длительностью соответственно 5 с и 10 с.

Скорость передачи от 2 до 20 WPM (от 10 до 83 символов в минуту) изменяют с шагом 1 WPM. Пауза между повторными сообщениями может быть от 0 (непрерывная передача) до 60 мин с шагом 1 с.

Принципиальная схема

Схема контроллера изображена на рис. 1. Значения всех изменяемых параметров и текст сообщения микроконтроллер DD2 PIC16F1824-I/SL (1) хранит в своей энергонезависимой памяти (EEPROM). Частота тактовых импульсов, генерируемых внутренним RC-генератором, установлена равной 500 кГц.

Это позволило снизить энергопотребление, уменьшить уровень создаваемых помех и отказатья от кварцевого резонатора. Стабильность частоты внутреннего генератора вполне достаточна для решаемой задачи.

Принципиальная схема контроллера телеграфного радиомаяка (PIC16F1824)

Рис. 1. Принципиальная схема контроллера телеграфного радиомаяка (PIC16F1824).

Сразу после включения питания контроллер радиомаяка начинает передавать кодом Морзе хранящееся в EEPROM микроконтроллера сообщение. Он управляет передатчиком, открывая и закрывая транзистор VТ1, коллектор которого выведен на контакт 1 колодки ХТ2.

Активный (низкий) уровень сигнала РТТ микроконтроллер устанавливает на контакте 2 колодки ХТ2 за 10 мс до начала передачи сообщения, открывая транзистор VТ2. Уровень становится пассивным (высоким) через 10мс по завершении передачи сообщения. Задержки введены для учёта времени срабатывания реле, включающего передатчик.

Кроме контакта 1 колодки ХТ2, сигнал управления поступает через перемычку S1 на транзистор VT3, управляющий пьезоизлучателем звука НА1, оснащенным встроенным генератором. Для отключения звукового контроля передачи нужно снять перемычку S1.

Резисторы R6, R8, R10 ограничивают ток базы транзисторов, а резисторы R7, R9, R11 обеспечивают их закрытое состояние до начала работы микроконтроллера.

Питают устройство постоянным напряжением 12±3 В, подаваемым на контактную колодку ХТ1. Диоды VD1 и VD2 защищают контроллер от подключения источника питания в неправильной полярности.

Интегральный стабилизатор DA1 формирует постоянное напряжение 5 В для питания микроконтроллера Конденсаторы С6-С8 необходимы для снижения взаимных помех от работающих микросхем и располагаются в непосредственной близости от их выводов питания.

При необходимости изменить параметры передачи или текст сообщения разъём XS1 контроллера соединяют с портом USB компьютера стандартным USB-кабелем. Микросхема DD1 преобразует интерфейс USB в обычный последовательный интерфейс микроконтроллера. Это позволяет операционной системе компьютера создать виртуальный COM-порт и работать через него с контроллером маяка.

Микросхема PL2303SA в своём роде уникальна, поскольку у неё всего восемь выводов, а её функциональные аналоги имеют 14 и более выводов [2]. В рассматриваемом устройстве эта микросхема питается от линии шины USB и работает только тогда, когда контроллер подключён к компьютеру.

Резисторы R1 и R2 подавляют паразитный "звон" на информационных линиях шины USB. Резистор R4 устанавливает высокий логический уровень напряжения на линии D+ шины, что помогает контроллеру USB компьютера опознать подключённое к нему устройство.

Напряжение 3,3 В. формируемое микросхемой DD1, использовано также для питания левой по схеме части цифрового изолятора U2 ADuM1201AR [3], обеспечивающего обмен информацией между контроллером маяка и компьютером с гальванической развязкой. Дроссели L1 и L2 подавляют помехи.

При подключённом к разъёму XS1 USB-кабеле от работающего компьютера через резистор R3 и излучающий диод оптрона U1 TLP281 течёт ток.

Фототранзистор оптрона открыт, поэтому логический уровень напряжения на входе RC2 микроконтроллера низкий. Это признак того, что контроллер соединён с компьютером и программа микроконтроллера должна перейти в режим конфигурации.

В отсутствие соединения с компьютером фототранзистор оптрона закрыт, а резистор R5 поддерживает на входе RC2 высокий логический уровень.

Разъем ХР1 предназначен для загрузки программы в микроконтроллер. К нему можно подключить любой программатор, способный работать с использованным микроконтроллером, например PICkit 3 [4].

Детали и печатная плата

Чертеж двухсторонней печатной платы контроллера радиомаяка изображён на рис. 2. Расположение деталей на плате показано на рис. 3. Она разработана в расчёте на заводское изготовление по технологии с металлизацией отверстий, хотя может быть изготовлена и в домашних условиях.

Печатная плата для схемы контроллера

Рис. 2. Печатная плата для схемы контроллера.

В последнем случае в отверстия, показанные на рис. 3 залитыми, нужно вставить и пропаять с обеих сторон короткие отрезки лужёного провода. Резисторы и керамические конденсаторы - типоразмера 0805 для поверхностного монтажа. Конденсаторы C3. С5 - оксидные выводные.

Расположение деталей на печатной плате

Рис. 3. Расположение деталей на печатной плате.

Программа Configuration CW beacon

Рис. 4. Программа Configuration CW beacon.

Диоды MBR0540 могут быть заменены любыми диодами Шоттки с допустимым обратным напряжением не менее 20 В и допустимым прямым током не менее 100 мА.

Замена транзисторов ВС817 - другие транзисторы структуры п-р-п с максимальным напряжением коллектор-эмиттер не ниже 20 В и допустимым током коллектора не менее 30 мА, подходящие по типу корпуса и расположению выводов.

Транзисторный оптрон TLP281 допустимо заменить другим подобным, а интегральный стабилизатор MC78M05ABTG - любым, подходящим по расположению выводов стабилизатором напряжения 5 В с допустимым током не менее 100 мА.

Налаживания контроллер радиомаяка не требует. Для его оперативного конфигурирования разработана прилагаемая к статье программа Configuration CW beacon. Она написана в среде разработки Visual Studio 2015 с применением библиотеки NET.

Framework 4.5.2. Эта библиотека необходима для работы программы и обязательно должна быть установлена на компьютере. Окно программы изображено на рис. 4.

Чтобы сконфигурировать контроллер радиомаяка, необходимо подать на него напряжение питания и соединить по USB с компьютером. Контроллер перейдёт в режим конфигурирования автоматически. Если, однако, он ещё не закончил текущую передачу сообщения, переход будет выполнен только по её завершении.

Далее необходимо запустить на компьютере программу конфигурирования, указать ей используемый для связи с контроллером виртуальный СОМ-порт, задать скорость передачи сообщения и его текст.

Длительность пауз между сообщениями от 0 до 60 мин задают с помощью движка, расположенного в нижней части окна. Задать её можно и нажатиями на расположенные над движком экранные кнопки, которые установят движок в положение, соответствующее последней нажатой кнопке.

При нажатии на экранную кнопку "Конфигурировать” начнётся процесс загрузки информации в EEPROM микроконтроллера, который займёт некоторое время. Ход загрузки отображается в поле "Процесс", а по её завершении на экран выводится сообщение об этом.

Сергей Смирнов(R2IN), д. Игнатово Тверской обл. Радио-06-19.

Литература:

  1. PIC 16(L)F 1824/8 14/20 Pin Flash Microcontrollers with XLP Tecnology. microchip.com.
  2. PL2303SA (SOP8 Package) USB to Serial Bridge Controller.v-comp.kiev.ua.
  3. Dual-Channel Digital Isolators ADuM 1200/ ADuM 1201. analog.com.
  4. PICkit 3 In-Circuit Debugger microchip.com.

0 388 На микроконтроллерах
телеграф радиомаяк маяк микроконтроллер PIC микроконтроллер
Оставить комментарий:

cashback