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U02 – SDR
Baumappe


Erweiterungen des OV U02 
zu den Lima SDR RX und TX Platinen

Touch - Display

Version: 2.0
Datum: 03.04.2011
Autor und Entwickler: DJ0ABR
OVV-U02 und Tester der Prototypen: DH5RAE



Die hier beschriebenen Baugruppen und alle zugehörigen Informationen sind für rein private Zwecke frei verfügbar. Jede kommerzielle Nutzung, jegliche Vervielfältigung oder Veröffentlichung (auch im Internet) bedarf unserer Zustimmung. Wir weisen ausdrücklich darauf hin, dass diese Baubeschreibung nur für technisch versierte Funkamateure vorgesehen ist. Vor dem Aufbau sind alle Details sorgfältig zu prüfen, wir übernehmen keinerlei Haftung für Irrtümer oder Fehler, die einwandfreie Funktion der Baugruppen oder die Vollständigkeit oder Fehlerfreiheit der Stücklisten. Wer nicht über die erforderlichen Fachkenntnisse verfügt, oder kein lizensierter Funkamateur ist, darf diese Baugruppen nicht in Betrieb nehmen ! Bei einer Inbetriebnahmen ist durch geeignete Messmittel festzustellen ob die gesetzlichen Grenzwerte eingehalten werden.

Allgemeine Infos:

Dieses Display ist der reine Luxus, da der ganze Transceiver auch ohne Display vollständig funktionsfähig ist. Aber so ein "fensterloser" Kasten sieht reichlich nackt aus, daher haben wir ihm ein schönes graphisches Display verpasst.

Und als kleine aber feine Zugabe spart man sich eine Menge Bedienelemente, da dieses Display mit einem berührungsempfindlichem Touch-Screen ausgestattet ist und man hier die wichtigsten Einstellungen vornehmen kann.

Eine weitere Zugabe ist ein sehr präziser Frequenzzähler mit Quarzofen, welcher sich ebenfalls im Display befindet. Vor allem WSPR Benutzer werden das zu schätzen wissen, weil es hier auf jedes Hz ankommt.

Und noch eine Zugabe: Messung der Kühlkörpertemperatur mit Sicherheitsabschaltung der PAs bei Überschreiten des eingestellten Maximalwerts.

Das erste Mal einschalten, Touch-Panel kalibrieren:

Wenn man das Display zum ersten Mal mit Strom versorgt, startet eine Prozedur um den Touch-Screen zu kalibrieren. Das ist notwendig, damit die Software erkennen kann an welcher Stelle man den Bildschirm berührt.

Man wird aufgefordert mit dem Finger auf den Stern zu drücken. Danach erscheint die gleiche Aufforderung unten rechts, wo man nochmals drückt. Jetzt sind die Koordinaten des Touch-Panels gelesen und fest gespeichert. Beim nächsten Mal Einschalten muss das nicht mehr gemacht werden.

Wenn man irgendwann meint, dass das Touch-Panel ungenau auf den Fingerdruck reagiert, so kann man die Kalibrierung wiederholen. Dazu schaltet man aus, drückt mit dem Finger irgendwo auf den Bildschirm und schaltet gleichzeitig ein. Jetzt wird die Kalibrierung neu durchlaufen.

Hauptbildschirm:

dieses ist das Bild welches im normalen Betrieb angezeigt wird.

Frequenz: Es wird die Frequenz des Si570 Takts gemessen und die (einstellbare) ZF dazu addiert. Diese Frequenz wird hier angezeigt. Detaillierter Infos hierzu siehe unten.
Pwr-Peak: Spitzenleistungsmessung. Im SSB Betrieb wird (im Gegensatz zu den meisten kommerziellen Geräten) die echte Spitzenleistung angezeigt. Eine Messung braucht nur 0,1s weshalb die Anzeige extrem schnell reagiert und sofort die echte Spitzenleistung anzeigt.
REV/SWR: Rücklaufende Leistung und dahinter das daraus errechnete Stehwellenverhältnis.
Band: eingestelltes Band (wird aus der Frequenz errechnet)
Si570Clk: Frequenz des Hauptoszillators (Rohfrequenz)
K-Temp: Kühlkörpertemperatur

Statuszeile:

Am unteren Bildrand befindet sich eine Statuszeile, welche die eingestellten Parameter anzeigt:

RXVV ... Empfangs-Vorverstärker (am Preselectorboard) ein (grüne LED leuchtet ebenfalls)
TX-dB ...10dB Dämpfungsglied der 10W Endstufe ein
QRP ..... externes Relais zur Auswahl der 10W / 100W PA steht auf 10W Endstufe    
65G ...... Maximal zulässige Kühlkörpertemperatur, wird diese überschritten, so werden die PAs abgeschaltet

Frequenzmessung:

Das Display enthält einen TCXO (Quarzofen) und einen Frequenzzähler mit einer Genauigkeit von besser 1Hz zwischen 1 bis 30 MHz (nach einer Aufwärmzeit von ca. 15 Minuten). Eine eventuelle Drift kann per Software kompensiert werden, sodass man eine bis auf die letzte Stelle präzise Frequenzanzeige hat.

Zunächst wir die Taktfrequenz des Si570 Generators gemessen. Diese Frequenz wird im Display unten angezeigt. Die wirkliche Empfangsfrequenz ist jedoch um die ZF höher. Diese ZF liegt im Bereich der Soundkarte, bei Power SDR bei 12 kHz und bei WSPR bei 9 kHz. Um die Empfangsfrequenz zu erhalten muss diese ZF zur Frequenz des Si570 addiert werden. Das Ergebnis wird im Display oben groß dargestellt. Die benutzte ZF kann eingestellt werden.

Beim Einsatz von Power-SDR ist zu beachten, dass die angezeigte Frequenz nicht genau mit der tatsächlichen Empfangsfrequenz übereinstimmen muss. Das kommt daher, dass PowerSDR die ZF laufend ändert um Knackstörungen beim Abstimmen zu minimieren.

Untermenüs:

Drückt man mit dem Finger auf den Text "U02-SDR Transceiver" dann wird ein Bildschirm mit Versionsinformationen angezeigt.

Drückt man etwas tiefer irgendwo hin, dann wird der Einstellungs-Bildschirm aufgerufen.

 

Versionsinformationen:

Drückt man im Hauptbildschirm mit dem Finger auf den Text "U02-SDR Transceiver" dann wird folgendes Bild angezeigt.

 

Einstellungen:

Drückt man im Hauptbildschirm mit dem Finger irgendwo in die untere Hälfte dann wird folgendes Bild angezeigt:

Es werden 6 Tasten angezeigt:

RX-VV: Empfangsvorverstärker ein/aus. Das obige Bild zeigt den eingeschalteten Vorverstärker
TX-dB: Dämpfungsglied der 10W Endstufe ein/aus. Das obige Bild zeigt das ausgeschaltete Dämpfungsglied
QRP: das externe Relais zur Auswahl der 10W oder 100W PA wird umgeschaltet
65: Auswahl der maximal zulässigen Kühlkörpertemperatur (50, 65 oder 80 Grad C)
CAL: Ruft das Kalibrierungs-Menü auf
Ende: Geht zum Hauptbildschirm zurück

 

Kalibrierung:

Wenn man im Einstellungen-Bildschirm auf CAL drückt gelangt man in diesen Bildschirm:

Hier drückt man mit dem Finger drauf: Funktion
   
ZF: Die Zeile ZF wird hinterlegt. Jetzt kann man mit den + und - Tasten die ZF verändern. Diese Zahl wird zu der Si570 Frequenz addiert um die tatsächliche Empfangsfrequenz zu bestimmen.
F-Ref: Die Zeile F-Ref wird hinterlegt. Jetzt kann man mit den + und - Tasten den internen Referenzoszillator zur Frequenzmessung kalibrieren. Dazu wird die aktuelle Messfrequenz in MHz rechts dargestellt. Zum Abgleich stellt man den SDR auf einen bekannten Sender (z.B. Zeitzeichen) und drückt die + und - Tasten solange bis die angezeigte Frequenz stimmt. Dabei ist zu beachten, dass ggf. eine ZF abgezogen werden muss.
++ oder -- große Schrittweite
+ oder - kleine Schrittweite
Ende Geht zum Hauptbildschirm zurück

Abgleich der Leistungs/SWR Messbrücke:

In der Mitte rechts wird die aktuelle Leistungsmessung angezeigt, dieses hilft beim Abgleich der SWR Messbrücke. Details sind in der Bauanleitung der Leistungs/SWR Messbrücke beschrieben.

 

Schaltbild der Displayplatine:

(Anklicken zum Vergrößern):

           

>>> Stückliste für den Materialeinkauf <<<

Bestückungsplan:

Das ist die Sicht auf die Platinen-Rückseite ! Die Vorderseite ist ausschließlich für das Display und die beiden LEDs reserviert. Alle anderen Bauteile befinden sich auf der Rückseite.

                   

Der u-Controller ist auf der Platine bereits vorbestückt und programmiert (wenn gewünscht).

Zunächst bestückt man alle Bauteile außer der beiden 180 Ohm Widerständer und der NTCs welche sich über und neben dem Quarz befinden.

Die vier Ferritperlen müssen isoliert sein, da das Material leitend ist, z.B. einen Klebestreifen herumwickeln, oder die Perlen höher stehen anlöten und dann mit Klebstoff sichern.

Die LT1086 müssen isoliert montiert werden, also mit Glimmerplättchen und Abstandshalter für die M3 Schraube ! Sie werden dann gut mit der Platine verschraubt, da diese auch als Kühlung dient, eine zusätzliche Kühlung ist nicht erforderlich. Keinesfalls darf die Lasche der 1086er mit der darunter liegenden Platine Kontakt haben ! Bitte beachtet auch, dass es zwei verschiedene LT1086 sind, ein LT1086 und ein LT1086-3,3. Diese dürfen nicht verwechselt werden !

Sobald der Quarz eingelötet ist, bestückt man die 180 Ohm Widerstände. Diese befinden sich über dem Quarz und haben guten Kontakt zu diesem, man kann auf den Quarz auch etwas Wärmeleitpaste streichen und die Widerstände dann hineindrücken. Jetzt kann man auch die beiden NTCs bestücken, welche über die 180 Ohm Widerstände gebogen werden und thermischen Kontakt zu diesen haben müssen. Wenn die Platine später funktioniert, so kann man die ganze Einheit Quarz-180Ohm-NTC mit einem Tropfen Uhu-Plus versiegeln wodurch ein idealer thermischer Kontakt entsteht was für die Frequenzkonstanz wichtig ist.

Auf der anderen Platinenseite (Vorderseite) wird das Display und die beiden LEDs montiert. dazu lötet man Sockelleisten in die Platine. Das Display baut man mit Beleuchtung und Touch-Panel zusammen, so wie es in der Anleitung des Displays beschrieben ist (Schutzfolien abziehen nicht vergessen !).

Bevor man das Display einsteckt, schließt man die Platine an ein Netzteil an und misst die Stromversorgung. Am Ausgang des LT1086-3.3 muss eine Spannung von 3,3 Volt anliegen, am LT1086 ungefähr zwischen 4 und 10 Volt (je nach Temperatur). Bei dieser Inbetriebnahme ist es ratsam ein geregeltes Netzteil zu benutzen und die Spannung von 0V an ganz langsam hochzufahren. So bemerkt man Fehler bevor diese Schäden anrichten können.

Stimmt die Spannung, so steckt man das Display in die Sockelleiste. Das Flachkabel des Touch-Panels führt man durch den Ausschnitt der Platine auf die Rückseite und steckt es in den Stecker. Dann schaltet man wieder ein. Am Display sollten jetzt die Bilder wie oben beschrieben dargestellt werden.

Hier ein Bild der Rückseite des Displays. Bei diesem Bild handelt es sich um die endgültige freigegebene Platine:

links befindet sich der LT1086 für die Quarzheizung. Knapp rechts daneben der Quarz mit den darüberliegenden Widerständen und obenauf die beiden NTCs. Das ganz ist gut mit Wärmeleitpaste versehen, alle Beuteile berühren sich satt und zuletzt wurde alles mit einem dicker Tropfen Uhu-Plus versiegelt.

Unten sieht man den Stecker für das Flachkabel des Touch Panels. Um das Kabel einzustecken, zieht man erst das dunkelbraune Vorderstück des Steckers ein oder zwei Millimeter heraus. Jetzt steckt man das Flachkabel bis zum Anschlag ein und drückt das dunkelbraune Plastikteil wieder hinein. Das Flachkabel sitzt jetzt fest.

Auf der rechten Seite befindet sich die Stromversorgung mit dem LT1086 3.3 sowie einigen Transistoren zur Steuerung des U02-SDRs. Gut zu erkennen ist die Trennung der Platine in Außenbereich (rechte Massefläche) und Prozessorbereich (linke große Massefläche). Diese beiden Bereiche sind nur über Drosseln miteinander verbunden. So können HF Störungen des Prozessors nicht in den SDR Empfänger einstrahlen. Diese Maßnahme funktioniert so gut, dass tatsächlich keinerlei Störungen auftreten.

Ganz rechts befindet sich der Stecker für die Verbindung zu den anderen Baugruppen des U02-SDR. 

 

Anschluss des Displays an die anderen Platinen:

Displayanschluss Verbinden mit Beschreibung
     
TX-dB 10W-PA / TXDB Reduziert die Ausgangsleitung auf ein Zehntel. Mit einem Relais wird auf der 10W PA ein Dämpfungsglied mit -10dB eingeschleift.
Uforward Pwr-Swr / Power(OUT2) Messleitung von der SWR Messbrücke. Hier wird die Ausgangsleistung gemessen.
Ureverse Pwr-Swr / SWR(OUT1) Messleitung von der SWR Messbrücke. Hier wird die rücklaufende Leistung gemessen. (Out1 und Out2 können vertauscht sein, ja nach Wickelsinn des Ringkerns in der SWR Messbrücke)
TempMess NTC Sensor Hier wird der Temperaturfühler angeschlossen. Der anderen Anschluss des Fühlers wird mit Masse verbunden.
PTT in LimaRX / PTT Ausgang an dieser Leistung erkennt das Display ob der SDR im Empfangs- oder Sendebetrieb ist. Die PTT Leistungen der 10W und 100W PA werden nicht mit dem Lima RX Board verbunden, siehe folgende Anschlüsse hier am Display !
RX VV Preselector / VVeinaus(Amp) Über das Display wird der RX Vorverstärker ein und ausgeschaltet
GND Masse für den Schirm des Clk/4 Koaxkabels
Clk/4 in Lima RX / Taktausgang Hier bekommt das Display die Frequenz des Si570, und zwar deren viertel. Am Lima RX Board wird dieses Signal von IC12A Pin5 abgenommen. Dünnes Koaxkabel verwenden (z.B. RG316 oder RG174)
GND Masse mit anderen Platinen (Masse), Weißblechgehäusen und Versorgung Minus verbinden.
+12V Versorgungsspannung Versorgungsspannung zwischen +12V und +14V anlegen.
PTT out 10W PA / PTT PTT Leitung für die 10W PA. (Hierüber ist unter anderem die Schutzschaltung bei Überhitzung des Kühlkörpers realisiert)
QRP 100W PA / PTT PTT Leistung der 100W PA. Wählt man im Display "QRP", so wird  nur die 10W PA auf Senden geschaltet, die 100W PA jedoch nicht.

Montagehinweise:

hier das von mir verwendete Maßbild zur Fertigung der Frontplatte.

Ausgeschnitten wird das große schwarze Rechteck für das Display sowie die zwei schwarzen Kreise unten für die beiden LEDs.

Die vier Bohrungen mit D=3mm dienen der Motage der Platine an der Frontplatte mit 12,5mm langen Abstandshaltern.

                   

das ganze sieht dann so aus:

                       

wer die vier Befestigungsschrauben nicht sehen will, kann sich eine geklebte Halterung einfallen lassen oder mit einer zweiten Sicht-Frontplatte arbeiten.

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