Baliza WSPR autónoma (2ª Parte)

Después de un tiempo inactivo en cuanto a cacharreos, vuelvo de nuevo para publicar la 2ª parte de la Baliza WSPR autónoma. La primera parte la podréis encontrar aquí.

El montaje consta de 3 partes; El Controlador VCXO, El Oscilador Modulador FSK, y la Etapa Amplificadora..

CONTROLADOR VCXO (Pulsa sobre la foto para ampliar)


El montaje es sencillo, solamente necesitaremos una placa de prototipos taladrada donde iremos montando todos los componentes, teniendo cuidado en colocarlos de manera que tengamos que realizar los menores puentes posibles. Otra opción es con un programa de diseño de placas, creanos nuestro propio diseño con sus pistas de cobre y su acabado más "profesional".

Colocación previa de componentes sobre la placa (Haz click sobre la foto para ampliar)




Detalle de las soldaduras y puentes.


Como vamos a utilizar GPS para el sincronismo, podemos omitir toda la red de condensadores y dejar solamente el cristal de 4mhz.

En la patilla 13 del PIC 16F628 tendremos el PTT, muy importante para activar la etapa amplificadora final. Por la patilla 9 tendremos la modulación 4FSK. Esta modulación consta de 3 tonos FSK, desplazadas 1,46 Hz entre sí.

Una vez montada la placa y grabados los pic (mejor tener dos, uno con el software de tx , y otro con el software de test) procederemos a grabar en nuestro pic el indicativo, locator y potencia en Db con la que vamos a transmitir. Para ello conectaremos al puerto serie del PC dos cables, TXd RXd a las patillas 13 y 14 del Max232. Ojo!, se graba directamente con el pic en la placa moduladora, no en el grabador!.Seguidamente con el hyperteminal y puerto de Windows configurado a:

4800 baud
8 data bits
sin paridad
1 bit de parada
control de flujo off

Inverir las conexiones, si no funcionara. En caso de problemas se le puede añadir GND, pero no suele ser necesario.

Una vez activada la conexión hyperterminal, pulsamos el botón reset. Inmediatamente pulsamos 4 veces el símbolo +. En un plazo de no más de 6 segundos ++++.
Nos aparecerá un prompt que nos pide:
CALL? EA1CDV (introducimos indicativo y pulsamos ENTER)
GRID? IN80 (introducimos locator sin los dos últimos dígitos y pulsamos ENTER)
POWER? 20 (introducimos nuestra potencia en db, 20 db son 100mW y pulsamos ENTER)

Si todo va bien, nos aparecerán una serie de números. Pulsamos el botón reset de nuestro modulador, y ya estarían grabados los datos en la e-prom del PIC.

Aspecto del prototipo, funciona!!


Para comprobar su funcionamiento correcto conectar el GPS con cobertura, y esperar hasta que sea la hora 00 10 20 30 40 50 min. El led verde debe parpadear cada segundo, y cada 10 minutos el led lojo quedará fijo durante los dos minutos que dura la emisión wspr, apagándose el verde. Si esto es así, podemos verificar que en la salida PWM (pata 9 del pic) tendremos tensión oscilante entre 4 y 6v más menos. Estamos modulando en WSPR!!. Estas diferencias de potencial las transformaremos en pequeños desplazamientos de frecuencia (FSK) por medio del:

OSCILADOR MODULADOR FSK

Las pequeñas variaciones de corriente producidas a la salida del pic son conducidas al diodo led, que hace la función de varicap, es decir, varía su capacidad en función de la tensión. Esto integrado en la parte osciladora, nos permite que la portadora se desplace de frecuencia según esas pequeñas variaciones, obteniendo una portadora modulada en FSK.

Esquema del oscilador a cristal Colpitts


Oscilador de prueba montado para 10.240 Mhz


Para empezar podemos emitir en cualquier frecuencia de la cual dispongamos un cristal de cuarzo (ej: 10.240). Para poder ver si nuestra modulación es la correcta con el desplazamiento entre símbolos correcto (1,46hz), debemos utilizar un receptor en modo USB, y o bien un osciloscopio (recomendable) o el programa ARGO.
Con el condensador variable podremos desplazarnos 50 khz. En el Controlador debemos poner el pic de pruebas, el cual emite un tono WSPR cada 5 segundos. Esto nos permitirá ajustar la separación de tonos en 1,46hz. Para realizar este ajuste es necesario sustituir el condensador de 3pF por dos trozos de cable enroscados entre sí de 1,5 cm más o menos, ya que necesitaremos obtener entre 1pF y 3pF. Para obtener este valor, es necesario ir cortando cable o ir apretando el enroscado mientras observamos la señal en Argo o en el osciloscopio. Si dicho desplazamiento es muy amplio, la señal no será decodificable:

Señal con un desplazamiento excesivo entre tonos WSPR, señal NO DECODIFICABLE.


Señal de test CORRECTA, 1,46 hz entre tonos.


El valor de ajuste de dicho condensador es muy crítico.
Con este oscilador estaríamos transmitiendo de forma permanente una portadora de 5mW que cada 10 minutos sería modulada en FSK por nuestro controlador. Nos haría falta una etapa amplificadora para obetener algo más de potencia (100 mW), y un PTT para que el sistema solo emita cada 10 minutos.

Para ello lo más sencillo es el kit de http://www.hanssummers.com/. El cual, por un precio irisorio de unos 12€ (gastos de envío incluidos), nos proporciona:
El cristal (10.140 Mhz) para la frecuencia de 30m WSPR.
Placa de circuito impreso.
Componentes del oscilador.
Componentes de la etapa amplificadora (100-120 mW).
Filtro pasa bajos.

Esquema del Kit


Para nuestro propósito NO será necesario montar IC1. Debemos conectar la salida PWM del pic a la patilla 3 del kit. C12 podremos prescindir de él también.

Su montaje es sencillísimo y funciona a la primera:

Bolsa de componentes


Componentes listos para el montaje


Empezando a soldarlos


Empezando a soldarlos


Ahora lo conectamos todo, y a funcionar!!!



Modulación típica de Wspr


Pero, nos faltaría el añadir el PTT al conjunto, ya que sino lo hacemos, el sistema estaría emitiendo una portadora contínua todo el tiempo, siendo modulada solamente cada 10 minutos, con el consiguiente engorro y posibilidad de estropear el mosfet del paso final. Para ello le añadimos el PTT:



Para realizar esta modificación cortaremos las pistas que llevan +Vcc a R4 y a R8, y las llevaremos mediante un cablecillo al colector del transistor (yo he usado un BC327, cualquier PNP valdría). Al emisor llevaremos los +5v, y la base la llevamos mediante una resistencia de 10k al colector del transistor 2N3904 (transistor del controlador wspr). El valor de R2 es de 100k.

Modificaciones para gestionar el PTT


Más información en http://www.rason.org/Projects/transwit/transwit.htm

Observar que se aprovecha el zócalo del integrado para instalar el transistor que realiza el PTT.(Haz click para ampliar)


Detalles del montaje: oscilador + PA (Observar el condensador casero C3)


Detalles del montaje: Controladora WSPR


Controladora WSPR + Oscilador + PA + GPS finalizado!



Espero que los radioclubs y asociaciones de radio monten estas balizas, y así podamos disfrutar de un completo mapa de cobertura mundial en tiempo real. Su relativo low cost y sencillez la hacen candidata para llevarnosla de viaje a cualquier parte del mundo.

Dar las gracias primeramente; a Gene W3PM por su diseño, paciencia y colaboración. También a Hans G0UPL por esos magníficos kits que nos facilitan la vida del cacharreo, y a Ernesto EB4GAH por su interés y ayuda con el ensamblador y pics, many thanks, and fantastic job guys.

Y con todo esto, nuestra baliza WSPR autónoma está ya en el aire!!. Suerte con el montaje. Cualquier duda y/o sugerencia vía mail.

73's Antonio.