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Hier entsteht eine neue Seite zum Projekt WSPR-Bakensender für die KW-Bänder von 80 bis 10m

Soweit verfügbar, kommen fertige und preisgünstige Module zum Einsatz, gesteuert durch das Mikrocontroller-Modul NodeMCU. Die PA (Bezug ebay) kann bis zu 3Watt Sendeleistung liefern und hat ein Gain von typisch 35dB. Als Oszillator dient ein Si5351a auf einem Modul mit 3 Ausgängen (Bezug amazon). Die Module sind mittels I2CBus vernetzt, die NodeMCU kann via WLAN ins Heimnetz einbuchen und durch Internet NTP zeitgesteuert senden.

Die Software basiert im Wesentlichen auf dem von IW5EJM auf Github eingestellten Code "WSPR multiband beacon with si5361a and nodeMCU board for time sync via NTP", ergänzt von uns um weitere kleine Applikationen wie eine temperaturabhängige Lüfter-Steuerung und einen umschaltbaren Tiefpass mit 4 bandabhängigen Eckfrequenzen für ein sauberes Sendesignal mit geringem Oberwellenanteil..

Das Projekt wird im Team vorangebracht, es wurde initiiert von Oliver/DL3SDW, der mit einem einfachen breadboard-Aufbau, schon ohne die kleine PA, gute Spots in der WSPR-Datenbank erreicht hatte. (VK5 mit 7mW ab der Richtantenne, direkt und via longpath!)

Zwischen Oszillator und PA befindet sich ein Tiefpass mit einem Pegeleinsteller, an dem die Sendeleistung bestimmt wird. Der Tiefpass ist 6.Ordnung, besteht also aus je 3 Induktivitäten L und Kapazitäten C, wobei das L im Bereich von nur 200 bis 300nH liegt, das C entsprechend hoch bei 200pF und höher liegt. Der Basis-Tiefpass ist füt die Eckfrequenz 30MHz dimensioniert und unterdrückt die ungeradzahligen Harmonischen der 5 Bänder 20 / 17 / 15 / 12 und 10m. Die Filter werden mit QUCSStudio (CQDL Heft 03/2019) simuliert, Probe-Ls gebaut und mit dem L-Tester vermessen auf Real- und Blindwiderstand, dann diese Werte in die Simulation eingegeben. Wenn die Ergebnisse ok sind, werden sie dann erst eingebaut. Die gezeigte Tiefpass-Grundschaltung ist also noch weit von der Realität eines hierfür geeigneten Tiefpasses entfernt, weil die Spulen, gebildet aus einem Kern in dem nur ein Drahtbügel steckt, hier bei 28MHz nur noch bescheidene Güten haben. Die C- und L-Werte im Bild sind nicht die im realisierten Tiefpass eingesetzten Werte.

Mittels Schaltdioden werden für die tieferen KW-Bänder 80 / 40 / 30m dem Basis-Tiefpass zusätzliche Cs für niedrigere Eckfrequenzen hinzugefügt, gesteuert von der nodeMCU. Die analogen Schaltungsteile zur Spannungsversorgung, Lüftersteuerung und der HF-Teil/schaltbare Tiefpass sind auf einer Leiterplatte mit 10 x 8,3cm untergebracht,

Dabei ist der L-Tester und der Ringkern-Messzusatz zum NanoVNA (siehe Link 21) eine wunderbare Hilfe.

Die Induktivitäten muss man selbst anfertigen, z.Bsp. mit kleinen Doppellochkernen niedriger AL-Werte (amidon B61-2402 und Epcos K1), in die ein einfacher Drahtbügel aus versilbertem Kupferdraht 0,8mm gesteckt wird. Das ist schon die ganze Wicklung. So bekommt man Ls mit noch relativ akzeptabler Güte, die wesentlich vom Kern bestimmt wird. Da die Kerne genau gleich aussehen, besteht Verwechselungsgefahr unter den zwei Typen, die sich im AL-Wert unterscheiden. Deshalb markiere ich einen Typ mit einem Farbtupfer.

Der aktuelle Frequenzgang: Der sich im Bereich 50 MHz abflachende Dämpfungswert, rührt vom Übersprechen auf der Leiterplatte her.

Die Hardware wird gerade aufgebaut. Bisher ist nur der Basis-Tiefpass und die komplette Stromversorgung bestückt, die zuschaltbaren Kapazitäten folgen bald.

Das Oszillator-Modul im mittleren Bild rechts neben der PA liefert neben dem WSPR-Signal auch noch ein HF-Signal (1 MHz) zur Erzeugung einer negativen Sperrspannung (ca.-4V) für die Schaltdioden. An der Baugruppe gibt es nichts abzugleichen, es werden keine besonderen Messmittel benötigt, nur richtig bestücken und sauber löten muss man. Die Quartz-Toleranz des Oszillators wird per Parameter in der NodeMCU kompensiert, um die jeweiliige WSPR-QRG genau zu treffen.

Die mittels Poti eingestellte Sendeleistung in dBm muss ebenfalls in der NodeMCU gespeichert sein, denn sie ist Teil des gesendeten WSPR-Telegramms.

Für HF-Leistungen im Bereich um 1 Watt eignet sich ideal ein hp-PowerMeter hp435B mit geeignetem Bolometerkopf und vorgeschalteten Dämpfungsgliedern. Wer das nicht hat (das wird wohl der Normalfall sein), behilft sich mit einem Oszilloskop, misst die Spannunsamplitude U(Spitze-Spitze) an einem 50 Ohm Abschluss und rechnet:

P = (Uss * Uss) / (8 * 50) in [W] und rechnet die Watt in dBm um: 10 * log(P[W] * 1000) Genauigkeit: 1dBm-Schritte

Die Bestückung ist fortgeschritten: es fehlen jetzt noch die 9 zugeschalteten Cs. Die Zuschaltung erfolgt in 3 Dreiergruppen mit 9 Optokopplern, die jeweils 5mA Strom durch die Schaltdioden freigeben, was die Cs zum Bestand parallel schaltet.

Das angewendete Schaltungsprinzip: kommt 9 mal auf der Platine vor.

Ansonsten gibt es keine speziellen Details bei dem gezeigten Board. Aus den angelegten ca.13V= (Verpolschutz durch Brückengleichrichter) werden 12V und davon wird die stabilisierte 5V erzeugt. Sie speist die NodeMCU mit Strom, ferner wird daraus die 3,2V mit einer einfachen Diodenkette erzeugt. Sie dient nur als logic-high - Signal zur Prüfung der Zuschaltung weiterer Kapazitäten im Tiefpass für die niedrigeren Eckfrequenzen. Die +12V für die PA sind neben dem Lüfter-Relais abzugreifen.

Zum Anschlussbild: Klick

Da die 9 benötigten Kapazitäten im Tiefpass mehrheitlich nicht normkonforme Werte haben müssen, werden sie durch Parallelschalten annäherungsweise realisiert.

Die Verkabelung soll steckbar realisiert werden. Dazu gibt es ein kleines Zusatzboard. Das betrifft sowohl den I2C-Bus in Sternstruktur, als auch alle Steuerleitungen und die Stromverteilung mit 12V, 5V und 3,3V aus 12V mit einem Schaltspannungsregler (R-78E3.3-0,5), der einen hohen Wirkungsgrad und ein Pinout wie ein 7805 hat. Er kann 0,5A liefern und ist eine stabile Quelle für alle Module.

Der Drehgeber liefert 3 Signale, die für sicheren Betrieb entprellt und auf 3,3V limitiert werden sollen, dazu dient jeweils ein Spannungsteiler mit Z-Dioden-Limiter und Kondensator parallel geschaltet. Zum Bild der Zusatzplatine mit ihren Anschlüssen: Klick

Die NodeMCU hat zwar reichlich GPIOs, jedoch haben ettliche davon gewisse Einschränkungen und sind leider nicht beliebig einsetzbar. Daher kommt ein Port-Expander MCP23017 zum Einsatz. Er liefert bis zu 16 GPIOs und kommuniziert über den I2C-Bus. Eine weitere Leiterplatte nimmt das Modul auf und vereinfacht die Verdrahtung erheblich.

Die zwei kleinen Leiterplatten, links erzeugt 3,3V aus 12V, speist die PA mit Sicherung und paßt die Ausgänge des Drehgebers an die GPIOs an. Rechts der Port-Expander MCP23017 mit allen 16 GPIOs auf bequem zugängliche Klemmen mit schräger Kabeleinführung. Dieses Board ist universell einsetzbar und kommuniziert mit dem Microcontroller via I2C-Bus. Es kann stehend oder liegend befestigt werden.

Der nun folgende Arbeitsschritt ist das Fräsen und Bohren des Gehäuse-Deckels für die NodeMCU, das OLED-Display, den Drehgeber, die zwei Zusatzplatinen und den I2C-Sternpunkt, nachdem alle Teile optimal platziert wurden,

wird fortgesetzt

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Stand dieser Seite: 06.03.2025

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