Hardware
Progetti di circuiti vari, radioamatoriali e non
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Hardware |
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Quasi tutti gli schemi che seguono sono realizzati con Eagle, un CAD elettronico (Schematic Capture + PCB) la cui versione Light (limitata a schemi a foglio singolo e a stampati di dimensioni massime pari al mezzo Eurocard, cioè 100x80 mm) è di libero uso per scopi non commerciali. Eagle è disponibile sia per Linux che per Windows, facilitando lo scambio dei dati fra seguaci di parrocchie diverse. Per maggiori informazioni su dove reperire Eagle vedi la pagina dei link. Gli schemi, i dati e le informazioni qui forniti si spera che siano corretti ed utili, ma non è fornita alcuna garanzia in proposito. Ogni e qualsiasi conseguenza derivante dal loro uso è a totale carico dell'utilizzatore.Cliccare sulle foto per vederne una versione ingrandita. |
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Ebbene sì, lo confesso: non ho resistito. Quando, leggendo un articolo su RR,
ho saputo dell'esistenza di un RTX HF in kit, a prezzo ragionevole e con prestazioni di tutto rispetto,
ho subito iniziato a farci un pensierino. Quando ho visto in funzione l'esemplare in possesso di
Andrea IK1PMR
il pensierino ha cominciato a lievitare. Quando infine l'Andrea di cui sopra mi ha chiesto se fossi interessato
ad acquistarne uno, approfittando del cambio favorevole e risparmiando anche le spese di dogana, perchè
l'oggetto, insieme ad altro materiale, sarebbe stato acquistato da un suo amico negli USA e quindi portato
in Europa in occasione della mostra di Friedricshafen, ho ceduto e me lo sono comprato. Dopo aver visto funzionare qualche ulteriore esemplare ed averlo provato, l'epidemia di K2 si è diffusa per tutta la Sezione ARI di Casale, portando altri colleghi a cimentarsi (e a riuscire!) nella costruzione. Qui e sul sito dell'ARI di Casale Monferrato potete vedere una foto ricordo dei costruttori di K2, ciascuno in maglietta d'ordinanza e dietro al relativo pargolo debitamente acceso. |
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Una sessione di lavoro con tale lettore con montata l'EPROM fittizia di cui sopra.
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Un lettore per la EPROM d'epoca 1702A Qualche tempo fa il Beppe è entrato in possesso di una telescrivente (beh, attualmente per la verità sono due telescriventi...) ex esercito italiano Philips TG9/200, descritta in questa pagina, la cui parte di controllo è realizzata con un microprocessore Intel 8008 ed il firmware risiede su nove (!) EPROM 1702A (256x8). Come sua abitudine, il Beppe avrebbe voluto fare un dump del contenuto di tali EPROM da tenere da parte ed usare in caso di necessità, ma nessuno dei programmatori in suo possesso si spinge così indietro nel tempo; tutti gestiscono solo le EPROM a singola alimentazione e tensione di programmazione di 12.5V, vale a dire dalla 2716 in avanti. Qualcuno che restaura videogiochi vintage ha realizzato un programmatore moderno per le 1702A, ma il prezzo di quei pochi esemplari che ancora si trovano rasenta quotazioni d'antiquariato e quindi non valeva la pena procurarsene uno. Era quindi necessario fare in casa un lettore con cui eseguire il dump di quelle nove antichità (peraltro ancora perfettamente funzionanti dopo quasi quarant'anni). Questo è il risultato delle elucubrazioni circuitali del Beppe. Si tratta di un lettore minimo dedicato alle 1702A realizzato con un Arduino Nano e un po' di componentaglia assortita. Dato l'uso estremamente occasionale previsto per tale circuito, l'alimentatore non è entrocontenuto e la schedina va alimentata con ±12V che vengono poi stabilizzati a +5V e -9V. L'Arduino Nano è alimentato direttamente dal +12V attraverso l'ingresso RAW, quindi è bene non superare tale livello di tensione. Per comunicare col lettore è necessario usare un programma di terminale qualsiasi; sotto Linux è stato usato GTKTerm, ma anche Minicom sarebbe andato benissimo, sotto Windows, oltre al venerando Hyperterminal, si può usare TeraTerm, come fatto dal Beppe per verifica. La connessione è via la seriale USB di Arduino ed i parametri da impostare sono 115200 baud, 8 bit, nessuna parità, un bit di stop. Il dump avviene in formato HEX INTEL tramite il comando D. Per salvare il risultato il metodo più semplice è fare un copia e incolla di quanto ottenuto con tale comando in un altro file. Poiché il formato HEX INTEL è un formato di testo, per far ciò è possibile usare un qualsiasi text editor. Il formato HEX INTEL viene accettato direttamente da quasi tutti i programmatori di EPROM, nel caso sono di facile reperibilità programmi per eseguire la conversione fra i vari formati (HEX INTEL, binario, Motorola S, ecc.), ad esempio sotto Linux si può usare objcopy, come fatto dall'autore. Qui sotto è possibile scaricare un archivio ZIP contenente l'intero progetto (schema e circuito stampato in formato EAGLE e PDF, file gerber ed excellon, sketch per Arduino Nano in formato sorgente e compilato). Per chi fosse solo curioso ma non direttamente interessato, qui è possibile dare un'occhiata allo schema, qui al circuito stampato e qui al sorgente dello sketch per Arduino Nano. Lettore di EPROM 1702A (archivio ZIP)
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Una Option 004 fatta in casa per l'HP3586A Qualche tempo fa sono entrato in possesso di un voltmetro selettivo HP3586A, perfettamente funzionante ma privo dell'opzione 004, cioè del riferimento a OCXO. Il riferimento di frequenza presente in esso era il TCXO di serie. Questo non era poi un gran male, dato che comunque la precisione così ottenuta era più che adeguata allo scopo e che, se proprio volevo la precisione sino al decimo di hertz che lo strumento è in grado di raggiungere, potevo sempre collegare l'ingresso per il riferimento di frequenza esterno al GPS-Disciplined OCXO presente in laboratorio (per i curiosi, quello di BG7TBL). Ritarare il TCXO è purtroppo impossibile in quanto il trimmer di regolazione non risulta accessibile in mancanza dell'extender (che ovviamente non ho) necessario per far funzionare il modulo "Frequency reference" al di fuori dell'apparato. Per questa ragione, da quando ho acquistato su Ebay due double-oven OCXO d'occasione (C-MAC STP 2055B), la malsana idea di costruire una "Option 004" fatta in casa, vale a dire una schedina OCXO da inserire all'interno dell'apparato, ha cominciato a frullarmi sempre più insistentemente nel cervello. Dopo aver consultato un po' di documentazione ed aver esaminato lo schema dell'opzione 004 riportata sul manuale, ho deciso di cimentarmi nell'impresa. Impresa circuitalmente da poco, visto che bastano l'OCXO, uno stabilizzatore a 12V per alimentarlo partendo dai +23V non stabilizzati presenti sull'apposito connettore dell'apparato ed un piccolo amplificatore (probabilmente del tutto inutile, visto che l'uscita che fornisce l'OCXO utilizzato si aggira sui 6 dBm su 50 Ω) per portare il segnale d'uscita ad un livello di almeno una decina di dBm. Il manuale infatti dice che il livello del riferimento esterno deve essere compreso fra 0 dBm e +20 dBm, quindi quello del solo OCXO si sarebbe trovato sì un po' verso il limite inferiore delle specifiche, ma comunque ben all'interno di esse. La parte più delicata della faccenda era invece quella meccanica, perché le dimensioni della scheda e la posizione del connettore a circuito stampato richiesto dovevano essere abbastanza precise da permettere l'inserimento del tutto nello spazio previsto. Dopo aver preso e verificato le misure un numero N di volte tendente all'infinito, il tutto è riuscito decentemente e quindi ecco a voi l'Option 004 made by I1EPJ! Qui sotto si possono trovare lo schema elettrico ed il disegno del circuito stampato in formato Eagle e PDF, anche se lo stampato può servire così com'è solo nella remota eventualità che qualcuno trovi da qualche parte lo stesso OCXO che ho trovato io. È più probabile che possa servire a quel qualcuno come base per fare la stessa cosa con l'OCXO in suo possesso, mantenendo solo le dimensioni della scheda e la posizione del connettore e modificando il resto come richiesto. Per evitare di dover aggiungere un circuito simile a quello presente nell'Option 004 originale per generare il segnale COLD che indica all'apparato che l'OCXO non ha ancora raggiunto la temperatura operativa (composto da un resistore di sensing della corrente assorbita dall'OCXO, un amplificatore differenziale ed un comparatore ad operazionale), provocando quindi l'accensione della spia OVEN sul pannello frontale, è consigliabile che l'OCXO utilizzato abbia già tale uscita, possibilmente a livello TTL, come quello da me usato (un colpo di fortuna, perché nello schema di connessione fornito dal venditore la funzione di tale piedino non era specificata e l'ho scoperta solo per la curiosità di vedere a che servisse quel piedino ignoto). La resistenza e lo zener che si trovano sullo schema nel mio caso sono pertanto solo una sicurezza per evitare di mandare una tensione troppo alta alla scheda di controllo in caso di avarie, ma potrebbero tornare utili nel caso l'OCXO usato abbia sì tale uscita, ma non a livello TTL. Schema elettrico e circuito stampato in formato Eagle 9 e PDF:
[HP3586A-OCXO.zip] |
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ContBat (normale visualizzazione)
ContBat (Menù impostazioni)
Lo scaricabatteria.
I due uniti assieme (la corrente visualizzata è quella assorbita dalla ventola).
I pezzi costituenti ContBat (dall'alto: Display 16x2, piastra madre e piastrina pulsanti). |
ContBat (Controllo Batterie) 0.5beta3
Questo è il mio primo progetto che fa uso di un microcontrollore della serie PIC della Microchip,
precisamente il PIC16F877. Il firmware è stato scritto
utilizzando JAL (Just Another Language) nella versione 0.4.62. (NOTA: i sorgenti non sono compatibili con JALV2). Lo scopo di ContBat è quello di tenere sotto controllo lo stato di una batteria, misurando e visualizzando su un display LCD 16x2 la tensione della stessa, la corrente assorbita dal carico e calcolando la corrente media sinora assorbita, la percentuale di carica rimanente e il tempo rimanente all'attuale corrente media. Il principio di funzionamento di ContBat è ispirato a quello di alcuni portatili (ad esempio l'ASUS L8400L), il cui BIOS ha una funzione di calibrazione che monitorizza lo stato della batteria a PC acceso e misura quindi il tempo effettivo di scarica col carico previsto. Una cosa analoga fa ContBat: collegandolo al suo scaricatore e attivando la funzione di calibrazione (ovviamente da farsi a batteria completamente carica) viene misurata e registrata in EEPROM ogni 5' la tensione di batteria, sino a quando essa non scende ad un valore programmabile (default 11V), in modo da avere un riferimento reale dello stato della batteria. La scarica viene effettuata a 1/10 della capacità della batteria impostata. Poiché, contrariamente a quanto succede con un PC portatile, non esiste un solo ben determinato carico, la scarica viene fatta a una corrente nota (1/10 della capacità della batteria) ed il tempo rimanente viene valutato scalandolo in modo proporzionale alla corrente media sinora assorbita. Durante il normale funzionamento, quando la batteria raggiunge una tensione tale per cui resti solo il 15% di carica residua, viene emesso un avviso (LOW emesso in CW ripetuto ogni minuto); quando si arriva ad avere solo un 5% di carica residua viene emesso un ulteriore avviso (END trasmesso in CW e ripetuto ogni dieci secondi). Il firmware prevederebbe anche, in questo caso, la possibilità di staccare il carico, pilotando opportunamente un relè bistabile. Per ora questa è solo una possibilità teorica, in quanto non disponendo di un simile relè (ad es. il modello TRK18 della IREL), non è stato possibile collaudare tale funzione. Per ora, come visibile dalle foto, sono stati costruiti solo dei prototipi su millefori sia di ContBat che dello scaricatore. Quando troverò il tempo e soprattutto la voglia, vedrò di realizzare anche i relativi circuiti stampati. Nella versione 0.5b3 sono stati corretti alcuni piccoli errori di calcolo e sono state riscritte alcune parti non essenziali del programma (ad esempio la generazione dei messaggi di avviso in CW) allo scopo di risparmiare memoria in vista di una futura eventuale implementazione dell' esponente di Peukert nei calcoli del tempo rimamente, che ora, come detto sopra, viene scalato linearmente in base al rapporto fra corrente di calibrazione e corrente media (un'approssimazione alquanto brutale). È stata inoltre inserita la gestione di un'interfaccia RS232 che permette, per ora, il dump dei dati di calibrazione memorizzati in EEPROM. In futuro, spazio permettendo, potrebbero essere trasmessi altresì i dati misurati in tempo reale, permettendo così l'elaborazione e la memorizzazione degli stessi su un PC. Schemi elettrici (Eagle 5 e PDF)+sorgenti ed immagine HEX del firmware: [ContBat0.5b3.zip] |
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La scheda del telecomando
Il contenitore che alloggia il telecomando
Il telecomando funzionante montato nell'armadio |
Telecomando codificato 8 canali no-micro
Chiunque di voi abbia mai tentato di far funzionare un telecomando di quelli a microprocessore in un ambiente veramente remoto (nella fattispecie, 1200m di altitudine e 80 km di distanza, dove oltretutto abitano una mezza dozzina di trasmettitori TV e FM da parecchi chilowatt), si è certamente reso conto che tali oggetti sono meno affidabili di quanto lo siano gli apparati per i quali dovrebbero costituire una sicurezza. In buona parte dei casi, quando il telecomando serve (può non servire per mesi, ma, quando serve, serve maledettamente), il software è piantato e il telecomando non telecomanda un bel nulla. Questo telecomando a 8 canali è un tentativo, il tempo dirà se e quanto riuscito (dopo più di tre anni di funzionamento ininterrotto, posso forse azzardarmi a dire che l'oggetto è affidabile: tutte le volte che è servito, ha svolto egregiamente il suo compito), di far meglio, o, quanto meno, di fare un telecomando totalmente hardware. Si tratta insomma di un normale telecomando DTMF pensato per uso radio, con le consuete prestazioni:
Tutto questo realizzato completamente in logica cablata, ovvero, detto evangelicamente:"Non di solo microprocessore vive l'uomo". La macchina a stati per la gestione dell'accesso è realizzata con una EPROM ed un quadruplo D flip-flop 74LS175. Il progetto può anche essere utilizzato in ambito scolastico come un buon esempio, non proprio banale, di cosa si può realizzare in hardware sotto forma di automa a stati finiti (corsi di Elettronica/Sistemi ITIS III anno). Per chi fosse interessato, è disponibile il diagramma a stati dell'automa. Al circuito mostrato si deve accoppiare un riconoscitore di toni DTMF realizzato con uno qualsiasi dei tanti integrati o kit in commercio. L'unica richiesta è che l'uscita sia codificata in binario su 4 bit (nel formato 2of8, se non si vogliono dover apportare modifiche alla macchina a stati) e che sia disponibile un segnale STROBE attivo quando sulle uscite è presente un codice DTMF valido. Nel caso, è stato utilizzato un kit MK1730 con alcune aggiunte per generare il richiesto segnale di strobe. La macchina a stati è stata quindi costruita in base alla codifica utilizzata dall'integrato UM9203 (di cui qui potete trovare il datasheet) che nel kit in questione è appunto configurato per utilizzare la codifica 2 of 8 invece di quella HEX utilizzata, ad esempio, dall'MT8870. L'archivio ZIP comprende, oltre agli schemi in formato Eagle e bitmap PNG, anche sorgente e immagine binaria della EPROM e il diagramma a stati dell'automa. Per riassemblare il tutto (necessario se si vuole cambiare il codice di accesso, che è ovviamente codificato nella macchina a stati stessa) sono necessari l'assemblatore as86 e (volendo usare il Makefile fornito) lo GNU make. Il sorgente è molto semplice (usa solo la direttiva DB) ed è probabilmente adattabile ad altri assemblatori, ma quello utilizzato e suggerito è GPL,come del resto lo GNU make. Questo progetto è stato realizzato filato in unico esemplare (vedi foto) e quindi non risulta disponibile il circuito stampato (almeno per ora). Schema elettrico+immagine EPROM
[formato Eagle+PNG] |
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Un
oscillofono deluxe L'oscillofono descritto permette la regolazione indipendente dei tempi di attacco e rilascio della nota, oltre che ovviamente del volume e della frequenza della stessa e, per chi ne possiede ancora un esemplare, è in grado di pilotare una macchina scrivente tipo la classica macchina telegrafica PPTT. Il circuito è basato su un generatore di funzioni XR2206 e su un amplificatore integrato TDA2003. Il pilotaggio della macchina scrivente è realizzato con un mosfet di potenza IRF540. Schema elettrico:
[Formato Eagle+PNG]
[Formato PDF]
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Demodulatore
per JVFAX Schema elettrico: [formato
OrCAD SDT IV] [formato
PDF] |
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Voltmetro
a LED 10-15V Schema elettrico+circuito stampato:
[formato Eagle] [formato
PDF] |
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Interfacce per SmartMonitor Nel caso specifico, vengono interfacciati due rele reed posti in parallelo (che segnalano l'apertura delle porte dell'armadio), due segnali TTL (partenza della ventola e attivazione reset remoto) e misurate due grandezze analogiche, la temperatura interna dell'armadio, mediante un sensore LM35, e la tensione continua di alimentazione di radio, tnc, eccetera, mediante un semplice partitore. Il programma di gestione (SmartMonitor) di tutti i tipi di interfaccia finora sviluppati lo trovate nella sezione software. Interfaccia "dumb" per porta parallela Interfaccia "dumb" per porta seriale Interfaccia "smart" per porta parallela |
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Sonda
logica fatta in casa È anche disponibile una versione semplificata, al cui prototipo costruito su millefori si riferiscono le foto, che non è in grado di rivelare la presenza di livelli logici non validi, cioè intermedi fra alto e basso, e che ha le soglie fisse a quelle di ingresso di una porta CMOS, ma usa solo due integrati (74C04 e 74C123). Tutte le altre caratteristiche sono uguali a quelle della versione più complessa. Nella foto all'ingresso della sonda è stata collegata un'onda quadra con duty cycle del 50%, quindi risultano accesi sia il LED HIGH che quello LOW (che non si vede granché... sono un fotografo un po' scarso.), mentre il LED doppio PULSE è giallo (rosso+verde). Gli archivi comprendono sia la versione completa che quella semplificata. Schema elettrico+circuito stampato:
[formato Eagle] [formato
Postscript] |
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Milliohmetro
per tester Schema elettrico+circuito stampato:
[formato Eagle] [formato
Postscript] |
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La
scheda GPCM-ESCC Sebbene chi scrive ne abbia ancora una funzionante ed utilizzata in un vecchio PC, ormai i PC con BUS ISA sono una razza praticamente estinta; che io sappia, tale bus si trova ancora solo su PC industriali dal costo multiplo di quello di un PC normale. Questa scheda quindi è documentata qui praticamente solo per ragioni storiche. In ogni caso, i driver per Linux ed una versione del NOS NWIDG che incorpora il driver per tale scheda sono disponibili nella sezione Software. Schema elettrico: [formato
Postscript] [formato
DXF] |
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Schemi d'epoca Inutile dire che, all'epoca, il nostro eroe, provenendo da studi (si fa per dire, vedi la "Vita di I1EPJ scritta da lui medesimo" ...) classici, non aveva la più pallida idea di cosa fossero la squadratura di un foglio, il cartiglio e tante altre belle cosette che avrebbero reso gli schemi, pur disegnati a mano, un tantino meno orrendi di quanto invece sono. Parecchi anni or sono, avendo acquistato un combinato stampante/scanner/fotocopiatrice HP PSC-2100, il nostro eroe si è divertito ad eseguire la scansione di alcuni dei suddetti schemi e a renderli disponibili qui. In particolare si tratta di un demodulatore per RTTY (o meglio, di due demodulatori, uno per toni alti (A) e uno, più o meno, per toni bassi (B)), di un terminale video BAUDOT/ASCII, in grado di visualizzare 16 righe di 64 caratteri ciascuna, basato su un SFF96364 della Thomson/CSF (no, a quei tempi la ST non esisteva ancora; la S era solo SGS/ATES e la T, appunto, Thomson/CSF) e di una tastiera elettronica per codice Baudot, basata su un Keyboard Encoder MM5740 National, una UART TMS6011 Texas Instruments, due memorie FIFO 3341 ed una carriolata di logica TTL. La tastiera era stata trovata nel surplus ed era composta da stupendi tasti a relè reed, azionati da un magnetino mosso dal tasto, che duravano per l'eternità ma che probabilmente costavano, l'uno, più di quanto ora costi una tastiera economica da PC. I FIFO 3341 erano stati collegati in modo tale da permettere la ricircolazione dei dati in essi memorizzati, consentendo di ripetere all'infinito il messaggio battuto, e la trasmissione del "diddle", cioè del carattere NULL (tutti zeri) in mancanza di digitazione da tastiera (questa è la ragione della presenza nello schema dei due multiplexer 74157). Erano poi presenti due circuiti accessori, non indispensabili: uno mostrava su un display FND500 se si era nella modalità LETTERE oppure CIFRE visualizzando una L o una C a seconda dei casi, l'altro contava e visualizzava su due display FND500 i caratteri battuti in una riga, azzerandosi alla battuta del tasto CR e facendo emettere al circuito composto dal 555 e dal'altoparlante un beep continuo al raggiungimento del 64esimo carattere. Quest'ultimo circuito era comandato anche dal segnale di strobe in uscita dal codificatore di tastiera e provocava l'emissione di un beep breve alla pressione di ogni tasto. Questo apparato purtroppo non esiste più, o quanto meno non si sa più dove sia finito. L'orrendo schema disegnato a mano è l'unico cimelio che resta a testimoniarne la passata esistenza. Da uno scambio di vedute avuto con un collega (IW5CAN), pare che il datasheet dell'integrato LSI utilizzato nel terminale video (SFF96364) sia introvabile in rete. Poiché lo scrivente ha religiosamente conservato la copia utilizzata nella costruzione del terminale video di cui sopra, l'ha passata allo scanner e ne ha fatto un bel PDF, anzi due, che potete trovare ai link che seguono. Versione a risoluzione ridotta (300dpi) ma lunga solo 1MB: SFF96364-300dpi.pdf Versione a piena risoluzione (800dpi) ma lunga ben 6MB: SFF96364-800dpi.pdf È forse il caso di far rilevare che le due pagine del Terminale Video si chiamano pagina 1 di 3 e 2 di 3. Non si tratta di un errore e la pagina 3 di 3 non è stata dimenticata, è stata solo persa (o, quanto meno, non è stata ancora ritrovata): conteneva, presumibilmente, lo schema del convertitore seriale/parallelo (se non ricordo male, realizzato con un TMS6011) e del circuito di conversione dal codice BAUDOT al codice ASCII che il terminale richiede in ingresso (realizzato. sempre se non ricordo male, con una EPROM 2708 e una manciata di logica varia). La presenza nel sistema di tale scheda è testimoniata dai comandi presenti nella parte destra del pannello frontale del terminale video. A proposito del demodulatore per RTTY non c'è molto da osservare, la cosa più stupefacente è che il suo costruttore sia sopravvissuto alla presenza dei circa 700 Vcc necessari per il funzionamento del CRT 2AP1 del circuito di sintonia oscilloscopica. Data la crudezza di certe immagini se ne sconsiglia la visione ai minori ed alle persone con disturbi cardiocircolatori. Terminale video - pagina 1 di 3Terminale video - pagina 2 di 3 Demodulatore - pagina 1 di 3 Demodulatore - pagina 2 di 3 Demodulatore - pagina 3 di 3 Tastiera elettronica |
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