Ballonsendergeschichten II ([CB/Afu] Sprachbake)

[Chrissy]

Hallo Leute,

ich wäre dafür, die Hauptgedanken aus dem alten Ballonsendergeschichten-Thread hier zusammenfassend einzufügen.

Meine To-Do-Liste:

Was an meinem Sender schlecht war:

- Endstufe wurde nicht genug ausgesteuert, hat partout keine Leistung gebracht. Warum weiß ich bis heute nicht. Es kann sein, dass der Oszillator durch Emitterwiderstand und dem recht "hochohmigen" RC Tiefpass zu wenig Leistung geliefert hat.
- Oszillator hat nur widerwillig gearbeitet, was auf grade eben genanntes Problem zurückzuführen ist + Güte des Schwingkreises zu hoch (die muss grottig sein, damit der Quarz die Frequenz bestimmt)
- Modulator hat so, wie von mir entwickelt nicht funktioniert. Dank dem guten Bastelbruder hat der Sender dann aber einen sehr guten Modulator bekommen. Der Modulator wird auf jeden Fall übernommen.

Was beim nächsten Sender auf jeden Fall besser werden sollte:

- "Plug and Play" also Auflöten und er läuft. Das heißt insbesondere auf die kritisch einzustellende Klasse C Endstufe verzichten. Bastelbruder hat eine Gegentaktendstufe vorgeschlagen, allerdings weiß ich noch nicht, wie ich die dimensionieren soll. Muss ich mich mal einlesen. Hat da jemand Literatur dazu?

- Evtl doch FM nehmen. Wobei man AM so trimmen kann, dass in den Sprechpausen wenig Strom gebraucht wird --> könnte effizienter sein. Außerdem hört man AM länger und besser. können wir ja noch erörtern.

Vom Zeitplan her würde ich mal meinen, dass der Sender spätestens im März laufen sollte, die Platine spätestens im April vorliegen sollte (bis dann sollte auch der Digitalteil größtenteils funktionieren), sodass der endgültige Test (unter verschärften Bedingungen) im Mai und Juni erfolgen kann...

Das Ganze Thema hier ist jetzt erstmal nur als Sammelbecken für alle dies betreffenden Überlegungen und Planungen/Entwicklungen gedacht - wir sollten das ganze Know-How hier mal etwas kanalisieren

Geralds Modulator, den man mal evaluieren sollte:

Zum Modulator:
Auch wenn Ludwig die Schaltung überhaupt nicht mag und ich jetzt zum 10. mal damit nerve, aber ich hatte ein paar Experimente zum Modulator mit mit OP-Amp gemacht und das funktioniert absolut zuverlässig.
Man kann alles per Software einstellen (SpannungsOffset, Modulationsgard, Sendeleistung(0-100%),...)
Wenn die Batteriespannung nachlässt, kann man die Parameter per Software so verändern, dass es auch bei der geringsten Batteriespannung nicht zu Verzerrungen kommt.
Die Spannung am Modulator ist jederzeit genau definiert und man muss sich keine Sorgen mehr um Kennlinien, Temperaturkoeffizienten u.s.w. machen.
Schaltbild

Dann hier die Schaltung, die ich mal testen und evtl in der Leistung etwas beschneiden möchte (andere Endstufe konstruieren):



Hier die LT-Spice Daten zu Bastelbruders Modulator (Vielen Dank an dieser Stelle nochmal an den Bastelbruder, ohne dich hätte, der Sender nicht im entferntesten modulieren können):

Jetzt aber der AM-Modulator in LTspice, R5 ist die Senderendstufe. Wenn ich in dem Moment geahnt hätte, daß es nur zwei Frequenzen bei 2kHz sind, hätte ich R3 und R4 niederohmiger ausgelegt, aber ich hatte 300Hz als untere Modulationsfrequenz kalkuliert und mit C1=100nf ist das rausgekommen.
Version 4
SHEET 1 880 680
WIRE 336 16 96 16
WIRE 560 16 336 16
WIRE 96 32 96 16
WIRE 336 80 336 16
WIRE 560 96 560 16
WIRE 272 128 208 128
WIRE 0 176 -64 176
WIRE 96 176 96 112
WIRE 96 176 64 176
WIRE 144 176 96 176
WIRE -64 208 -64 176
WIRE 96 240 96 176
WIRE 208 240 208 224
WIRE 256 240 208 240
WIRE 336 240 336 176
WIRE 208 256 208 240
WIRE 336 320 336 240
FLAG 560 176 0
FLAG -64 288 0
FLAG 336 400 0
FLAG 208 400 0
FLAG 96 320 0
SYMBOL npn 144 128 R0
SYMATTR InstName Q1
SYMATTR Value 2N3904
SYMBOL pnp 272 176 M180
SYMATTR InstName Q2
SYMATTR Value BC857C
SYMBOL voltage 560 80 R0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value PULSE(5 12 1m 10m)
SYMBOL voltage -64 192 R0
WINDOW 123 0 0 Left 2
WINDOW 39 0 0 Left 2
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value SINE(0 1.5 2k)
SYMBOL cap 192 336 R0
SYMATTR InstName C1
SYMATTR Value 100n
SYMBOL cap 64 160 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 2
WINDOW 3 32 32 VTop 2
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 10n
SYMBOL res 80 16 R0
SYMATTR InstName R1
SYMATTR Value 100k
SYMBOL res 80 224 R0
SYMATTR InstName R2
SYMATTR Value 220k
SYMBOL res 192 240 R0
SYMATTR InstName R3
SYMATTR Value 5k6
SYMBOL res 352 224 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 2
WINDOW 3 32 56 VTop 2
SYMATTR InstName R4
SYMATTR Value 15k
SYMBOL res 320 304 R0
SYMATTR InstName R5
SYMATTR Value 200
TEXT -98 424 Left 2 !.tran 13m

Übrigens bin ich ziemlich sicher, während des Starts mehrfach ein deutliches Knacken aus meiner Handfunke vernommen zu haben. Ich vermute eine gerissene Lötstelle oder etwas in der Art. Der Modulator jedenfalls kann nur modulieren wenn eine Mindestlast (R5) dranhängt. Und die Modulation war sauber...

Und meine Prinzipielle Einstellung zum Thema "Wie weit darf der Ballon denn zu hören sein":

Also zum Thema "wie weit darf er denn kommen" bleibt mir nur zu sagen: Mein Ehrgeiz befiehlt mir geradezu, einen Sender zu bauen, der von da oben möglichst weit kommt. Soll heißen: ganz Deutschland und n bisschen drumrum darf er meiner bescheidenen Meinung nach schon abdecken. Ich denke, das ist mit 1-2W locker möglich.

Auch geil wäre ein Raumwellen-DX damit hinzubekommen, schließlich sollte man von da oben ja beste DX bedingungen haben(abstrahlwinkel sogar negativ). Wär doch schön, wenn ne QSL Karte aus Australien oder Südamerika kommt.

Für die Zusammenfassung von allem, was der Fütterung des Senders angeht, würde ich den Bauteiltöter bitten, da mal das wichtigste zu dem Digitalteil zusammenzufassen, da hab ich nämlich keine Ahnung, was wichtig ist und was nicht.

Viele Grüße, 73 und 55,
Ludwig

[Harry02]

Auch geil wäre ein Raumwellen-DX damit hinzubekommen, schließlich sollte man von da oben ja beste DX bedingungen haben(abstrahlwinkel sogar negativ). Wär doch schön, wenn ne QSL Karte aus Australien oder Südamerika kommt.

Find ich ne gute Idee! Da muss nur ein Teil der Message "QSL please via manager 13....." lauten, und jemand gibt sein Call im Internet und da oben Preis (würde meins anbieten).
(Apropos DX, nach der aktuellen Umpolung des Sonnenmagnetfeldes ist 2014/15 nochmal mit einem leichten Antieg der Aktivität zu rechnen- aktuell geht hier nur bis spät nach Mitternacht Europa-DX auf 11m)

73, Harald

[Bauteiltöter]

So,

endlich mein erster Post im neuen Forum!

Ich fasse mal alles wichtige zum Digitalteil der Sprach/RTTY-Bake hier zusammen.
Ich würde außerdem Vorschlagen diesesen Thread in "Sprachbake 3.0" umzubenennen, die anderen Ballonsender sollten in einem anderen Thread behandelt werden, sonnst wird es hier wieder schnell unübersichtlich

Ich würde auch sagen das wir nächstes Jahr einen Hauptprogrammierer und einen Haufen pingelige Tester machen.
Wenn wir jedoch wieder Modulweise programmieren, sollten die angelieferten Module vernünftig in code- und header-Dateien getrennt sein. Außerdem darf keine blockierende Software dabei sein, sonst funktioniert z.B. GPS und Sprachausgabe nicht nebeneinander. (Sprachausgabe blockiert den Code in einer while-Schleife, das GPS verpasst Zeichen weil der FIFO Überläuft...)
Also muss alles für eine simple Art des kooperativen Multitasking geeignet sein. Klingt schlimmer als es ist, habe ich schonmal gemacht und ist eigentlich ganz einfach.

Ist aber auch nebensächlich.
Wie gesagt, ich werde erst einmal meinen RTTY-Encoder ordentlich dokumentieren, denn der funktioniert sehr gut, danach werde ich mich mit dem GPS befassen.
Und so werde ich ganz langsam alle Module in Ruhe und unabhängig von einander Testen/Entwickeln.

Für nächstes Jahr wird es ganz sicher wieder Sprachausgabe geben, damit wird das NF-Signal im Bereich von 0-4kHz liegen. (4kHz abtastrate).

Ich habe bereits den leicht veränderten Schaltplanentwurf für den Digitalteil sowie das Layout fertig. Dort komme ich auf < 10cm^2 unter Verwendung von 0402.
Größte Platzfresser sind allerdings die 4 großen Steckverbindungen für ISP, GPS, Debugausgabe (das habe ich dieses Jahr vermisst...) und I2C im Raster von 2,54mm.
Die Steckverbinder für I2C und UART-Debug könne ich vll noch auf einen 8poligen SMD-Steckerbinder im 1mm-Raster legen, GPS und I2C sollte aber lötbar bleiben.

Ich hatte überlegt die Stromversorgung für den Digitalteil mit einem Schaltregler zu lösen damit wir keine Stromheizung mitschleppen, was haltet ihr davon?

Abwärme kann da oben ggf. sogar nützlich sein, damit die Technik nicht unterkühlt. Die Spannung des Solargenerators würde ich ggf. sogar per Shuntregler begrenzen, d.h. verbraten und damit die Elektronik heizen.

Die Leistung der Ausgangsstufe kann man übrigens auch sehr gut über den AM-Eingang einstellen. Je nach anliegender Spannung am Gate 2 haben wir viel oder wenig Leistung. Der Bauteiltöter bereitet schon mal nen zweiten, recht kleinen, DAC vor, dann können wir die Leistung mit ner Auflösung von 4 Bit einstellen.

Dieser zweite DAC wird nötig, da sich die Aussteuerung über den 8-Bit DAC nur mit großen Verlusten einstellen lässt.
Als Beispiel: Reduzierung der Sendeleistung auf 12.5% (1/8) entspricht einem schieben um drei Bits nach rechts. Somit hätten wir dann effektiv nurnoch einen 5-Bit-DAC... da dürfte die Tonqualität ordentlich drunter leiden.
Darum wollte ich die Verstärkung des OpAmp hinter dem Ton-DAC über eine Spannung einstellbar machen, so könnte man die Amplitude verringern ohne Klangeinbußen hinnehmen zu müssen. Der µC hat genug Pins und ein 4Bit-R2R-Wandler braucht kaum Platinenfläche (zum Vergleich: Den 8Bit Wandler habe ich auf 5*10mm Singlelayer unter gebracht)

@Gerald: Hast du das bei deinem Modulator auch bedacht als du geschrieben hast, dass man Modulationsgrad u.s.w. per SW einstellen kann?

----

Zu TDIs Abwärme-Theorie:
Sicher? Wie sieht es in dieser Höhe eigentlich aus mit der Wärme?
Nicht dass uns die Endstufe / Linearregler thermisch abfackelt während die Batterien 5cm nebenan einfrieren weil keine Luft da ist, die die Wärme abtransporiert?

Ich stelle mir da immernoch die Frage ob wieder ein Linearregler (Vorteil: Wärme, klein) oder ein kleiner Schaltregler (Vorteil: Wenig Verlustleistung)...

---
Ich habe bereits mit der neuen Hardware-Version angefangen, der Digitalteil ist fast komplett fertig und wird sehr, sehr klein und somit leicht.
Ich weiß, dass Jan das anders sieht, aber ich lege ehrlich gesagt nicht so viel Wert darauf dass es von jeden Nachbaubar ist, daher habe ich jetzt auch keine Angst mehr vor 0402. Wer will sowas wie die Sprachbake schon nachbauen? (Noch dazu mit unserem Platinenlayout).

So weitgehend bleiben die Anforderungen an Digital-Hard- und Software sehr ähnlich zu diesem Jahr.
Ich verweise da einfach mal aufs Wiki: http://fingers-wiki.de/cb-sprachsender

[tixiv]

Ich möchte mich hiermit auch anbieten zu helfen.
Was ich gerne machen würde wäre ein DPCM oder ein ADPCM-dekoder - je nachdem was geht auf dem AVR. Damit könnte man die Sprachdaten komprimieren, so dass die in den Flash des AVRs passen, und man keine SD-Karte rbaucht. Ich habe sowas bisher auch nochnicht implementiert, aber ich würde das gerne mal machen, und warum dann nicht für den Ballonsender? Möchtet ihr sowas haben?

Einen Kooperativen Multitasker für den AVR habe ich hier auch noch rum zu fliegen, falls der noch gebraucht wird (mit einzelnen Stack-Bereichen für die Tasks und longjmp implementiert), aber den willst Du wahrscheinlich selber bauen, oder Bauteiltöter?

[Bauteiltöter]

DPCM oder ADPCM klingt ganz Nett, ich weiß aber nicht ob wir es wirklich brauchen.

Die Tondateien für den letzten Ballon hatten ca. 60kB wenn ich mich jetzt nicht irre, nächstes Jahr haben wir einen Controller mit 128kBFlash (ATmega1284P).
Wenn es wenig CPU-Zeit benötigt spricht aber nichts gegen (A)DPCM

Ja, das Kooperative Multitasking würde ich gerne selber machen...
Allerdings ist "Kooperatives Multitasking" auch ein bisschen hoch gegriffen. Ich meinte eigentlich nur dass die Main immer abwechselnd zwei (oder mehr) Funktionen aufruft welche jeweils nicht zu lange brauchen. Also keine _delay_ms() oder while() Konstrukte da drinn.
Aber vielen Dank für dein Angebot!

[tixiv]

DPCM oder ADPCM klingt ganz Nett, ich weiß aber nicht ob wir es wirklich brauchen.

Die Tondateien für den letzten Ballon hatten ca. 60kB wenn ich mich jetzt nicht irre, nächstes Jahr haben wir einen Controller mit 128kBFlash (ATmega1284P).
Wenn es wenig CPU-Zeit benötigt spricht aber nichts gegen (A)DPCM

Joah, dann werde ich das einfach mal basteln die Tage und mal schauen, wie performant das ist. Kann ja auch nicht schden, den code auf Halde zu haben, falls er dann doch nicht für die Sprachbake verwendet wird.

Ja, das Kooperative Multitasking würde ich gerne selber machen...
Allerdings ist "Kooperatives Multitasking" auch ein bisschen hoch gegriffen. Ich meinte eigentlich nur dass die Main immer abwechselnd zwei (oder mehr) Funktionen aufruft welche jeweils nicht zu lange brauchen. Also keine _delay_ms() oder while() Konstrukte da drinn.
Aber vielen Dank für dein Angebot!

Achso, ja, so mache ich das auch meißtens. Alle Tasks als nicht blockierende Statemachines bauen, und nacheinander aus der main-schleife aufrufen. ist erfahrungsgemäß auch robuster als echtes Multitasking.

Der echte Multitasker kommt bei mir immer dann zum Zug, wenn eine der Tasks nicht gut als Statemachine zu codieren ist. Dann kann jede Task an den Stellen, wo sie sonst blockieren würde, statdessen while(wartebedingung){ tu_zeug(); switch_task(); }; machen. Aber das Multitasking führt dann auch gerne mal zu Raceconditions oder Deadlocks oder Stackoverflows.....

[Gerald]

Wichtig ist es, das R2R-Netzwerk mit Messwiderständen aufzubauen, bei normalen R's hört man zwischen 6 und 8 Bit nur einen geringen Unterschied. Die Leistungsregelung würe über das R2R-Netzwerk am simpelsten, dass mit der 4-Bit OP-Regelung wäre wohl vorzuziehen, erfordert aber auch einiges an Aufwand, damit der Modulationsgrad immer nahe 1 ist.

Gruß,
Gerald

[tixiv]

Wie wäre es mit einem schnöden Poti statt des 4-bit DACs zur Lautstärkeregelung?

[Bauteiltöter]

Wichtig ist es, das R2R-Netzwerk mit Messwiderständen aufzubauen, [...]

Jo da hast du recht, da sollten wir nächstes mal bessere Rs nehmen.

Wie wäre es mit einem schnöden Poti statt des 4-bit DACs zur Lautstärkeregelung?

Wenn du mit dem Ballon mitfliegst und im Flug die Anpassung machst... gerne

Spaß bei Seite, ich würde gerne dann alle 10min oder so einmal mit voller Leistung rausbrüllen und den rest dann mit weniger senden.
Außerdem könnten wir so direkt die Anpassung an die absinkende Versorgungsspannung machen (oder macht das der Modulator direkt?)

[ferdimh]

Darf ich den Sinn einer reduzierten Sendeleistung noch mal in Frage stellen?
Im gegebenen Bereich von Sendeleistungen ist der Verbrauch der "Nebenaggregate" vermutlich das größere Problem. Zusätzliche Hardware (=zusätzliches Gewicht) würde ich mir da nicht holen wollen. Wenns unbedingt sein muss, würde ich den DAC zum 10-bit-DAC aufbohren und dann verschieben. Die fehlende Genauigkeit der hohen Bits fällt nämlich nicht ins Gewicht, wenn man die Bits nicht anfasst.

[Chrissy]

naja, der Sender wird wahrscheinlich relativ potent werden (weil wir ja DX machen wollen ) und da machts schon Sinn, den auf die gerade benötigte Leistung zu drosseln und aller paar Minuten mal einen Spruch mit Volldampf zu machen.

Und so groß wird der zweite DAC auch nicht.

Gruß,
Ludwig

[tixiv]

Darum wollte ich die Verstärkung des OpAmp hinter dem Ton-DAC über eine Spannung einstellbar machen, so könnte man die Amplitude verringern ohne Klangeinbußen hinnehmen zu müssen.

Allerdings kann man bei Opamps die Verstärkung nicht über eine Spannung einstellen. Wie wäre es mit so einem I2C einstellbaren Poti?

[Fritzler]

Oder einfach in den Rückkoppelzweig des Opamps eingreifen:

Das Signal darf dann aber nicht mehr symetrisch sein, sondern muss zwischen VDD und GND liegen wegen den Bodydioden.

[tixiv]

Stimmt, so täte es auch gehen. Das brauchen dabi nochnichtmal externe FETs zu sein, sondern das ginge auch direkt mit den Pins des AVRs, die auf GND oder auf offen geschaltet werden. Allerdings wird der (notwendige) DC-offset des Signals bei der Geschichte mitverstärkt, was kontraproduktiv ist. Oder man braucht halt doch ne negative Versorgungsspannung, und man bleibt an der Stelle mit dem Pegel über -0.6V....

[Fritzler]

Dann verstärkste eben ohne Offset.
Das Teil kommt direkt hinter den R2R DAC und der Offset wird danach hinzuaddiert.
Der LM358/LM324 kommt ja bis GND runter.

Hier mal der Gesamtschaltplan:


Den Offsetabzieher brauchts ja nicht beim R2R DAC als Quelle.

[Gerald]

Die Schaltung ist doch viel zu kompliziert.
Anstatt des AD-Wandlers mit den 2 OP-Amps für den Offset tut es auch ein R2R-Netzwerk, da lässt sich der Offset per Software einstellen (das müsste der AD-Wandler doch auch können ?)
Da kann man dann auch den Offset per Software an die jeweilige Leistungsstufe anpassen, so dass der Modulationsgrad immer optimal ist.
Um den Ausgang zu Verstärken (für AM) bräuchte der ausgangs-OP noch einen Leistungstransistor.

Diese Schaltung hätte doch annähernd die gleiche Funktionalität bei wesentlich weiniger Aufwand (= weniger Fehleranfälligkeit):


Gruß

[Chrissy]

müssen wir nur mal schaun,wie das mit dem dual gate mosfet in der modulatorstufe geht, vor allen dingen, was die rückkopplung des opamps anbelangt, sollte aber gehn. ich werd demnächst den sender mal aufbauen und testen

Gruß,
Ludwig

[tixiv]

Dann verstärkste eben ohne Offset.
Das Teil kommt direkt hinter den R2R DAC und der Offset wird danach hinzuaddiert.
Der LM358/LM324 kommt ja bis GND runter.

Hier mal der Gesamtschaltplan:


Den Offsetabzieher brauchts ja nicht beim R2R DAC als Quelle.

Das ist aber ein ganz schönes Opamp-grab. Sieht viel zu kompliziert aus. Das müsste auch mit nur 1-2 Opamps oder so gehen. Hinzu kommt noch, dass man halt ne negative Versorgungsspannung für die OPs braucht, wenn man da ein Signal ohne DC-offset verwendet.
Wie währe es denn mit einem einzelnen höher auflösenden DAC (sagen wir mal 12 bit) ? Dann kann man die Multiplikation und Offsetverschiebeung einfach in Software machen. Dahinter dann einen Opamp um es mit nem Transistor auf Pegel zu bringen - fertig.

[Gerald]

Bei der Bit-Erweiterung kann es aber passieren, dass sich der Wert bei sehr geringer Sendeleistung z.B. zwischen 10000010 und 01111110 bewegt.
Durch die nicht ganz präzisen Widerstände kann es bei diesen Zahlensprüngen zu erheblichen Qulitätseinbußen kommen.
Deshalb finde ich den Vorschlag mit dem OP-Amp mit veränderlicher Verstärkung schon besser, denn da wird das R2R-Netzwerk immer stark ausgesteuert.
Aber das müsste man evtl. mal experimentell ermitteln.

Gruß

Edit: das gilt natürlich nur, wenn wir ein R2R nehmen, einer PWM o.ä. ist das egal.

[Fritzler]

@tixiv:
Naja wird aber alles gebraucht und um eben keine negative Spannung zu benötigen
Der AD9833 kommt nicht ganz auf GND mit dem Signal, also muss dieser Offset abgezogen werden mits nicht mitverstärkt wird.
Daher der Subtrahierer und der Buffer für die Offsetspannung.
Diese Stufe fällt beim Sender weg, da der R2R DAC ja bis auf GND kommt.

Dann wird verstärkt, aber am Ende soll das Signal wieder einen Ofsset haben.
Also nen Addierer und wiedern Buffer für die eingestellte Offsetspannung.
Schlussendlich noch der Ausgangsbuffer.

Wie hätteste das denn anders gemacht?

[Bauteiltöter]

Oh hier wird man ja wieder mit Lösungsansätze überhäuft

Ich hätte einfach ein Digitalpotentiometer für 90ct im SO-8-Gehäuse (konkret: MCP413X) und einen Rail-to-Rail-OpAmp (Konkret: OPA336U) genommen und da einen simplen nicht-invertierenden Verstärker gebaut.

Zwei 8-Pinner passen locker noch drauf.

So hatte ich mir das ungefär gedacht:


Ein Problem ist mir grade noch klar geworden: Die Schaltung kann nur Verstärkungsfaktoren >1 und kommt auf Grund der +3,3V-Versorgung nur auf ~3V am Ausgang (habe grade im Datenblatt nicht auf anhieb gefunden wie hoch er kommt).
Einen abschwächenden OpAmp müsste man aber aus zwei OPs nach ähnlichem Prinzip aufbauen können. Um mal zu sehen wie klein das geht habe ich mal in 10min das Layout gebaut.

Auf ~4-6 OpAmps oder ein großer haufen FETs habe ich nicht wirklich lust, das muss doch simpler gehen!
Allerdings bin ich auch kein guter Analogiker


War ein Schnellschuss, deswegen die ganzen Airwires...

zwei der großen Steckverbinder möchte ich noch gegen kleine ersetzen da sie nur am Boden benötigt werden (ISP und UART-DEBUG)

[Fritzler]

Und das Digitalpoti bitte nach GND basteln, wenn sich das Poti aus irgendeinem Grund verschluckt, haste dann nurnoch nen Komparator.
Wenns Poti nach GND geht, haste dann eben ne Verstärkung von 1.

Eine Opampschaltung die verstärken und abschwächen kann:

Die Berechnung kann ich bei Bedarf gerne einscannen.

[Gerald]

Man kann doch einfach einen Spannungsteiler zwischen DA-Wandler und OP-Amp schalten, so dass bei einer Verstärkung von ~1,5 der Pegel für die geringste Sendeleistung rauskommt.

[Bauteiltöter]

Man kann doch einfach einen Spannungsteiler zwischen DA-Wandler und OP-Amp schalten, so dass bei einer Verstärkung von ~1,5 der Pegel für die geringste Sendeleistung rauskommt.

Kopf->Tisch. Ja geht natürlich auch... allerdings sieht die Schaltung vom Fritzler auch ganz interessant aus.
Was macht die denn, wenn das Digitalpoti einen Fehler hat?

Weil bei deiner Lösung Gerald haben wir dann nurnoch sehr wenig Leistung.

@Fritzler: Berechnung oder Formel währen nett, das Poti hat einen Widerstand von 10kOhm, alles andere ist Variabel.

[Fritzler]

U_AUS/U_EIN = n*(2*alpha-1)

Eine Simulation sagt mir allerdings, dass so nur der halbe Aussteuerungsbereich des Potis zur Verfügung steht.
Als n habe ich 2 gewählt (also maximale Verstärkung = 2).
Bei Schleiferstellung genau in der Mitte kommt am Ausgang nix mehr raus.
Bei genau auf GND ist es ein invertierender Verstärker mit Verstärkung -2, bei 1/4 (also zwischen Mittelstellung und GND) wird mit -1 verstärkt.
Bei genau auf EIN, wird mit 2 verstärkt und bei 3/4 mit 1.

Um einem Potiausfall entgegenzuwirken kann ein ~2k von nicht inv. Eingang des Opamps gegen U_EIN oder GND gelegt werden.
Dann wird die Potikennline aber glaube logarithmisch?

Hier der Schaltplan:


keine Verstärkung bei Schleifer auf Mittelstellung:


Abschwächung und Verstärkung:


Invertierung und Verstärkung mit 1:


edith:
jetz muss mans nurnoch hiermit verheiraten damits keine symetrische Spannungsversorgung brauch:
http://abload.de/img/ss_opamp2e2l6n.png

[Fritzler]

Hier nun für Singlespannung:

Laut Simulation funzt dat, braucht aber nett mehr Bauteile.

Einfach die beiden Eingänge des Opamps auf VCC/2 angehoben und entkoppelt.
Mit 5V kommt man hier nicht mehr weit, daher mal 12V genommen.
Hier darf dann kein TL072 mehr rein, sondern ein LM358 musses sein.
Noch besser wäre ein Rail to Rail Opamp, der LM358 kommt ja nur bis an GND ran, aber nich VCC.

Der 1Meg paralel zum Poti ist der Failsafe Widerstand, sollte das Poti rumspacken, dann gibts eben x-Fache nicht invertierte Verstärkung.
x = Teilerverhältnis von den 1Meg zu den 100k.

edit:
Bauteilsparender, weil das Poti selbst als Spannungsteiler missbraucht wird:

[Bauteiltöter]

Hi,

das sieht ja schonmal gut aus...
Eigentlich wollte ich den OpAmp ja an die 3,3V-Schiene hängen, wir können das Teil aber natürlich auch direkt an die Batterie klemmen (Also irgendwas 7-12V)

Ist die aufwendige Entkopplung/Anhebung auf VCC/2 denn wirklich nötig?
Das Signal vom DAC ist ja nicht symmetrisch.

Anzahl Baulteile ist nicht soooo das Problem, die Teile selber brauchen in 0402 ja kaum Platz. Nur die Verdrahtung wird eng, die Packungsdichte bekomme ich ohne 4 Lagen auf jeden Fall nicht mehr kleiner.
--
Welches Programm benutzt du eigentlich zum Simulieren?

[Fritzler]

Ich simulier mit Simetrix, find ich von der Bedienung her besser als spice.

Die Entkopplung am Ausgang wird schon gebraucht, sonst haste ja am Ende kein ordentliches Audiosignal zum modulieren des Senders.
Die am Eingang kannste weglassen wenn du die Verstärkung verringerst oder den DAC nur um 800mV (um die 1,65V Offset herum) aussteuerst, sonst verzerrt die negative Halbwelle.

Verstärkung von 1 geht mit dieser Schaltung übrigens nicht wegen R/(n-1) -> R/0 geht ja schlecht, daher hab ich ne Verstärkung von 2 gewählt beim Dimensionieren.

Rot is U_EIN und grün is U_AUS


edit: C2 kann dann natürlich auch weg.

[Bauteiltöter]

Okay sieht nett aus

Was macht denn das ganze wenn das Eingangssignal wirklich im Bereich 0-3V liegt?

Aber ersteinmal würde ich sagen:
Wer Einwände hat möge jetzt sprechen oder für immer schweigen, dann gieße ich das heute Abend in Eagle. Damit währe dann der ganze Digital/NF-Teil fertig mit ausnahme des Spannungsreglers.
Soll ich da wieder einen LowDrop-Linearregler (ZLDO33) nehmen? Nach Virtex' Hinweiß zur fehlenden Bypass-Diode sollte der eigentlich auch nicht mehr zwischendurch auf Durchzug stellen.

[Fritzler]

SO8? Viel zu groß
SOT23-5 -> LP 2985 IM5-3,3 oder TS 5205 CX533

Bau die Platine allerdings nicht nur auf klein, winziger, sondern denke auch an ein gutes Layout.

Der Fehler kam, weil C2 noch im Schaltplan war.
C2 hindert den Opamp daran den gleichanteil zu verstärken.
Wenn man C2 wieder durch ne Drahtbrücke ersetzt, dann frisst der Verstärker am Eingang 0 bis 3,3V und macht -+3,3V draus

R2R DAC und diesen Verstärker kannste aber nicht direkt verbinden, weil der Ausgangswiderstand des R2R DACs groß ist und der von dem Verstärker klein (wegen dem 10k Poti).
Daher noch ne PUfferstufe davor, der LM358 hat ja glücklicherweise 2 Opamps in einem Gehäuse.

[Bauteiltöter]

SO8? Viel zu groß
SOT23-5 -> LP 2985 IM5-3,3 oder TS 5205 CX533

Okay die beiden sehen auf den ersten Blick ganz gut aus. Gibts auch bei Reichelt.

Beim Layout achte ich auf gute Masseführung und ausreichend dicke Versorgungsleitungen (16mil).

Wo kommen denn die +-3V / 6V Spannungshub her wenn die Versorgung fürn OpAmp nur 3V ist? Oder hängt der direkt an der Batterie?

[Fritzler]

Hatte doch geschrieben, bei 12V Versorgung (bis 7V Versorgung kann der auf 6V Verstärken).
Bei 3,3V Versorgung is dat natürlich ned machbar.

Den Opamp wollteste jetz doch eh direkt an den Akku hängen?

[Bauteiltöter]

Äh.. ja genau

Als Steckverbinder für den Boden wollte ich diese hier Verwenden (oder etwas ähnliches)
http://de.farnell.com/global-connector- ... dp/1798774
Oder hat da jemand noch eine bessere Idee?

Die Dinger sind winzig und fummelig zu stecken, aber es wird ja auch nur zum Entwickeln gebraucht.
Darauf liegt dann ISP und TTL-UART1, UART0 geht ans GPS.

@Fritzler: Möchtest du wieder die GPS-Entwicklung übernehmen? Dieses mal musste nicht im Blindflug coden

[Fritzler]

Mach ich gerne, einfach wieder sagen welches GPS Modul und was ausgewertet werden soll.
Dasses nicht blockierend sein soll is ja klar.

Am besten wärs, wenn ich das GPS Modul vor mir liegen habe.

[Bauteiltöter]

Hm ja da fragst du was...

Also das es nicht blockiert hattest du ja dieses Jahr schon ganz gut gelöst.

Ich habe hier noch den GPS-Empfänger aus der DFM-06 von Jan, den muss ich aber erst noch einmal checken, kann sein dass bei dem der Seriell-IN getoastet ist.

Könnte dir jetzt natürlich meinen Schicken, aber dann habe ich nix mehr zum Testen (wenn er Funktioniert). Du könnste natürlich Jan fragen ob er noch zufällig eine DFM-06 über hat oder bei Ebay gibts die glaube ich auch manchmal.

An dem Teil hat mich aber etwas gestört, dass die Platine riesig ist. (Größer als der CB-Sender!)

Vielleicht müsste man da mal nach einem anderen, kleineren Modul suchen, welches nicht in der Höhe begrenzt ist.

[Fritzler]

Dann werd ich mal Jan anbohren.
Das GPS Modul kann man ja auslöten und die Antenne so anschließen.

Hast du bei dem Layout da oben den R2R DAC am SPI Port des AVR angetackert und nicht das Poti, das ja offensichtlich SPI will?
Und ne Leiterbahn durch zwei SO8 Pads, muhahaha.
Schieb den IC etwas nach links, dann passt die Leiterbahn untendrunter.

Den Stecker brauchts ned, der AVR bekommt nen Bootloader und Softwareupdates kommen dann über den UART1, der als 2 Lötpads ausgeführt ist Zwecks Debug und Bootloader.
Allerdings verkraftet mein Lieblingsbootloader maximal 64kB Flash, weil er direkt Hexfiles futtert.
Hier sollte aber jetz der mega1284 anstatt dem 644er genutzt werden oder?

[Bauteiltöter]

Ja du hast recht, der DAC hängt auf den Hardware-SPI, aber PORTB (wo HW-SPI drauf lieg) ist der einzige Port wo keine weiteren benötigten Sonderfunktionen drauf liegen.
Auf PORTA liegt der ADC, PORTC hat I2C und auf PORTD liegen die beiden UARTs.
Also habe ich die Wahl zwischen Hardware-I2C und Software-SPI, Software-I2C und Hardware-SPI oder Stückelung des DACs. Da habe ich mich für Variante 1 entschieden, das Poti wird ja nicht so oft angesteuert.

Beim Design hab ich mich an die Designrules von iTeadStudio gehalten, Leiterbahn zwischen SO8-Pads geht ohne Probleme. (ist in diesem Fall aber auch unnötig, das wird noch wegoptimiert).

Hm Bootloader... weiß nicht. Würde eigentlich ganz gerne nicht noch ne Baustelle aufmachen und bei Standard-ISP bleiben.

Und ja, es kommt ein Mega1284 mit 128kB Flash zum Einsatz, der 644er hat z.B. auch keine zwei UARTs wenn ich mich nicht täusche.

[Bauteiltöter]

So entschuldigung für den Doppelpost...

Der Schaltplan ist fertig:

[Fritzler]

Es gibt verschiedene 644er.
Die P Version hat 2 UART die V Version ned

R306 brauchste ned, der is nur mit Simetrix nicht wegen ner in der Luft schwebenden Spannung rummeckert.
Obs 22µF am Auskopplungskondi sein müssen weis man erst wenn die Eingangsimpedanz des Senders bekannt is.

Als Systemquarz bieten sich 12,288MHz an, gibt dann keinen Fehler bei 4800 Baud fürs GPS und ist so ziemlich der zugelassene Maximaltakt für 3,3V.
Beim VBAT Abgreifen noch eine Angstzehnerdiode bitte mit 3,5V.
Aber wenn das die einzige Analogspannung ist, kann mans auch weg lassen
Soll die Batteriespannung wirklich komplett überwacht werden oder reicht eine Schaltschwelle ala "Ou shit Batterie leer"? -> Analogcomparator

Dem LM75 verpasste mal nochn PFET an sein VDD um den Neustarten zu können falls der sich mal aufhängt.
Da musste auch in der Software drauf achten, dass der I2C ned einfriert.

Ansonsten zitier ich mich nochmal selber:

R2R DAC und diesen Verstärker kannste aber nicht direkt verbinden, weil der Ausgangswiderstand des R2R DACs groß ist und der von dem Verstärker klein (wegen dem 10k Poti).
Daher noch ne PUfferstufe davor, der LM358 hat ja glücklicherweise 2 Opamps in einem Gehäuse.

[Bauteiltöter]

Ah das mit dem 644er wusste ich garnicht...
Würde aber sagen wir bleiben beim Mega1284, eben weil der mehr Flash hat

ISP-Header muss eh drauf, der Bootloader will ja auch irgendwie da rein Wandern und Sockeln lässt sich das so schlecht.

Alle anderen Fehler/Hinweise habe ich behoben:


I2C-Software ist klar, das darf alles nicht blockierend sein, nicht das der Watchdog den da Rausboxen muss...

Edith hat noch einen Fehler gefunden: Die Adressleitung A0 vom LM75 gehört natürlich auch an VCC.

[tixiv]

Mit den Koppelkondensatoren, also nur AC-gekoppelt, ist aber nicht so optimal, wenn man später damit den AM-Sender ansteuern möchte. Der Braucht ja einen DC-Offset, möglichst einstellbar. Oder habe ich grade den altuellen Plan nicht verstanden?

ADPCM ist in Arbeit, da gibts sogar ne Appnote von Atmel zu (AVR336). Die meinen ein AVR mit 16MHz wäre ungefähr zu 100% ausgelastet für eine 8kHz Samplingrate... Mal sehen, ob man das noch besser bekommt. Erstmal nachvollziehen, was die da treiben...

[Bauteiltöter]

Mit den Koppelkondensatoren, also nur AC-gekoppelt, ist aber nicht so optimal, wenn man später damit den AM-Sender ansteuern möchte. Der Braucht ja einen DC-Offset, möglichst einstellbar. Oder habe ich grade den altuellen Plan nicht verstanden?

ADPCM ist in Arbeit, da gibts sogar ne Appnote von Atmel zu (AVR336). Die meinen ein AVR mit 16MHz wäre ungefähr zu 100% ausgelastet für eine 8kHz Samplingrate... Mal sehen, ob man das noch besser bekommt. Erstmal nachvollziehen, was die da treiben...

Guck mal auf den Schaltplan von Ludwig im ersten Post, das Gate wird Vorgespannt, außerdem ists ein Dual-Gate-Mosfet.

100% CPU-Load klingt erstmal nicht soo gut, der muss ja auchnoch was anderes im Hintergrund machen.

Hätte gerne mal eure meinung zum Layout:

Mit markiertem GND:


In hoher Auflösung:


Das ganze geht so durch den DRC mit dem DRC-Rule-File von iTeadStudio. Der graue Ramen ist ca. 31*31mm, oben warten noch zwei SO-8 und 8 0402-Bauteile auf die Plazierung. (Analogkram).
Unten rechts ist der Spannungsregler (Bottom) und der Temperatursensor (Top), unten links Lötanschlüsse für GPS und I2C, oben der R2R-DAC und die 10polige Entwicklungssteckverbindung.

Würde mich vor allem für eure kritische Meinung zur Masseführung freuen!

[zauberkopf]

Also.. z.Z. fliegt leider kein Bastelmaterial in meine nähe.. und mein Sondenvorrat habe ich schon gut verteilt.. aber in den nächsten Monaten.. könnte bestimmt noch mal ein GPS - RX hier runterkommen...

Übrigens, was auch eine Idee wäre und gar nicht mal so schlechte : DFM-06 mit Sprachbake zusätzlich ausrüsten.
Damit meine ich : ein paar sekundenlang Sprache, dann datenpackete, Sprache, Datenpackete...
die DFM-06 beherbergt immerhin einen 70cm FM TX...

lg Jan

[Fritzler]

Dann brauch ich von Bauteiltöter nen Datendump von sagen wir mal 200 Datensätzen aus dem GPS Empfänger.

Mach das Layout mal fertig und schick mir dann die eaglefiles.

[Bastelbruder]

Für die R-2R-Kombination würde ich die verwenden -die lassen sich auch besser handeln- und 20k aus 10k+10k bauen, nicht 5k.

Die R-2R-Kette hat einen Ausgangswiderstand von R Ohm und R300 ist nicht bloß unnötig, C302 muß auch auf R (in diesem Fall 5k oder 10k nach meiner Version) berechnet werden und nicht auf R300=1k. Ich meine daß trotz möglicher Wärmegewinnung mit der Energie gegeizt werden sollte, auch beim DAC.

Zum Platinenlayout wollte ich noch anmerken daß die letzte Platine mit Verkanten und diagonal gerade so in das Wettersondengehäuse gepaßt hat, der Deckel ging auch nicht optimal zu (teilweise bloß halbe Wandstärke). Zur Ausfallursache "Unterkühlung beim Rücksturz zur Erde" wollte ich noch anmerken, daß ein Kugelförmiges, in nächster Näherung Würfelförmiges Gehäuse die besten Isolationseigenschaften verspricht. Wenn der Akku wirklich 12V haben muß (ich meine daß 6V ausreichen müßten um ein Watt zu erzeugen), sollte man sich zunächst Gedanken machen, die vorgegebene Größe der Akkus auf die Platine(n) zu übertragen. Die Akkus als Kühlkörper (für die Endstufe) verwenden, d.h. die Wärme produzierenden Bauteile sollten mindestens mit Luftverdrängungspaste (auch wenn da oben keine Luft ist) auf den Akku geklebt (gespannt) werden. Und das Gehäuse sollte exakt auf den Inhalt angepaßt werden. Wenn man rechtzeitig die Abmessungen weiß, lassen sich auch exakt passende Gehäuse fertigen. *mal in der EPS-Fertigungsbude im Nachbarort fragen gehen*.

Nochmal zum Batterieproblem:
GPS/APRS und Sprachbake sollten autark sein, das spart auch Restwärme wegtragende Kupferdrähte, die Antenne für 27MHz ist problemlos mit 0.15mm-Draht (1 Ohm/m) aus dem Klimaschrank auszuleiten (kann das sein, daß dieser dünne Draht als 11m-Dipol bloß 6dB schlechter ist als ein 20mm-Alurohr?), für die externen Klimafühler reichen CuL0,07mm oder so.

[zauberkopf]

Wegen der temperatur .. Also bei den DFM-06 sonden beobachte ich ja immer wieder, das die Frequenz ganz stark triftet, wenn die gade aus dem -60° bereich in den -20-0° bereich fällt... ( beim abstieg also ).
Der referenzquarz ist nur ca 1,5cm luftlinie vom ca 2mm breiten Antennenloch entfernt..
Aber was auch klar ist : Von rund 35hP bis ca 700hP saugt sich die Sonde im Abstieg alleine durch den steigenden Luftdruck mit SAUKALTER Luft voll.
Die Idee also wirklich so wenig luft wie möglich im Sondengehäuse zuzulassen ist gar nicht mal so dumm..

Ich dachte übrigens schon mal über eine Art "Kondom" nach, das Luft raus lässt, aber nicht wieder rein..
Irgend ne art Tüte mit Ventil... Vakuumverpackung per Wetterballon..
Damit könnte man auch beschlagene Kamera-Fenster verhindern, weil keine Feuchte Luft eindringen kann, und es drinnen immer Wärmer als draussen ist...

lg JAn

[Bauteiltöter]

Für die R-2R-Kombination würde ich die verwenden -die lassen sich auch besser handeln- und 20k aus 10k+10k bauen, nicht 5k.

Für die Widerstände mit 2R sind die ganz gut zu gebrauchen, für die 1R-Widerstände würde dass das Layout nur unnötig verkomplizieren.
Werde ich anpassen.

Die R-2R-Kette hat einen Ausgangswiderstand von R Ohm und R300 ist nicht bloß unnötig, C302 muß auch auf R (in diesem Fall 5k oder 10k nach meiner Version) berechnet werden und nicht auf R300=1k. Ich meine daß trotz möglicher Wärmegewinnung mit der Energie gegeizt werden sollte, auch beim DAC.

Hast du natürlich recht, werde ich anpassen!

Zum Platinenlayout wollte ich noch anmerken daß die letzte Platine mit Verkanten und diagonal gerade so in das Wettersondengehäuse gepaßt hat, der Deckel ging auch nicht optimal zu (teilweise bloß halbe Wandstärke). [...]Und das Gehäuse sollte exakt auf den Inhalt angepaßt werden. Wenn man rechtzeitig die Abmessungen weiß, lassen sich auch exakt passende Gehäuse fertigen. *mal in der EPS-Fertigungsbude im Nachbarort fragen gehen*.

Der Digitalteil ist wie man sieht ja schon fast fertig, demnächst werde ich also zumindest für diesen Teil schonmal einen Prototypen anfertigen. (Nochmal mit Ludwig reden ob er auch schon den Prototyp für den HF-Teil in PCB haben möchte).

Wir sollten also dieses Jahr rechtzeitig wissen wie groß die Platine genau ist, dann können wir das Gehäuse darauf anpassen.

[tixiv]

100% CPU-Load klingt erstmal nicht soo gut, der muss ja auchnoch was anderes im Hintergrund machen.

Ja, ist klar. Aber der zur Appnote gehörende code ist großteils in C geschrieben, da kann man bestimmt noch was optimieren mit ein bisschen asm hier und da... Naja, erstmal genau verstehen, wie das alles funktioniert...

[Bauteiltöter]

Für die R-2R-Kombination würde ich die verwenden -die lassen sich auch besser handeln- und 20k aus 10k+10k bauen, nicht 5k.

Für die Widerstände mit 2R sind die ganz gut zu gebrauchen, für die 1R-Widerstände würde dass das Layout nur unnötig verkomplizieren.
Werde ich anpassen.

Dazu ist mir grade noch was aufgefallen: Das Widerstandsnetzwerk hat nur 5%...
Hingegen sind normale 0402-Bauteile schon 1%ige Widerstände und 0.1% ist kein Problem. Ist die frage ob es sicht lohnt diese Ungenauigkeit da rein zu holen, auch in 0402 ist das Teil nicht wirklich groß.

Ja, ist klar. Aber der zur Appnote gehörende code ist großteils in C geschrieben, da kann man bestimmt noch was optimieren mit ein bisschen asm hier und da... Naja, erstmal genau verstehen, wie das alles funktioniert...

Jo...
viel Erfolg!

[Lukas_P]

Wegen der temperatur .. Also bei den DFM-06 sonden beobachte ich ja immer wieder, das die Frequenz ganz stark triftet, wenn die gade aus dem -60° bereich in den -20-0° bereich fällt... ( beim abstieg also ).
Der referenzquarz ist nur ca 1,5cm luftlinie vom ca 2mm breiten Antennenloch entfernt..
Aber was auch klar ist : Von rund 35hP bis ca 700hP saugt sich die Sonde im Abstieg alleine durch den steigenden Luftdruck mit SAUKALTER Luft voll.
Die Idee also wirklich so wenig luft wie möglich im Sondengehäuse zuzulassen ist gar nicht mal so dumm..

Ich dachte übrigens schon mal über eine Art "Kondom" nach, das Luft raus lässt, aber nicht wieder rein..
Irgend ne art Tüte mit Ventil... Vakuumverpackung per Wetterballon..
Damit könnte man auch beschlagene Kamera-Fenster verhindern, weil keine Feuchte Luft eindringen kann, und es drinnen immer Wärmer als draussen ist...

lg JAn

auch wenns ne sauerei ist und Schwer ist : Den Hohlraum so klein wie möglich gestalten und dann mit ÖL ausgießen ?? das könnte man zur not auch noch Durch die abwärme der Bauteile Heizen und so die Temperatur in der Sonde einigermaßen warm halten ??