Bisher musste ich die Antennenauswahl via Fernumschalter manuell durchführen. Dabei ist es jedoch nicht selten passiert, dass ich die falsche Antenne gewählt habe, oder einfach bei Bandwechsel den Antennenwechsel vergaß.
Die Folgen: hohes SWR und vor allem wenig abgestrahlte Leistung, da der Wirkungsgrad der "falschen" Antenne gering ist. Und so wundert man sich, dass keine Verbindungen zustande kommen, bis der Blick auf den Antennenwahlschalter fällt.
Ein automatischer Antennenumschalter (Controller) ist die Lösung, denn die Informationen, um die richtige Antenne zu wählen, liefert mein Sender - YAESU FTDX1200 - über die CAT-Schnittstelle.
CAT = Computer Aided Transceiver
... ist ein Kommunikationsprotokoll auf Basis des seriellen RS232 Übertragungsverfahrens. Alle Parameter, die via CAT abgefragt oder konfiguriert werden können, sind im FTDX1200 CAT Operations Manual dokumentiert.
Anforderungen:
- passend zur Außeneinheit des Fernumschalters: mindestens 5 Antennen schaltbar
- galvanische Trennung zwischen Transceiver und Controller
- Betriebsspannung 13,8 V DC
- Anzeige der aktuellen Bandes und der genutzten Antenne
- Anzeige alternativer Antennen
- Anzeige Sende-Status
- Verriegelung während des Sendens (keine Umschaltung möglich)
- Konfigurationsmöglichkeit
- Beibehaltung der Konfiguration nach Abschaltung
- Transparente Durchleitung der CAT Kommunikation
System-Design:
Der Controller wird in die CAT-Verbindung zwischen FTDX1200 und PC
geschaltet. Findet eine CAT-Kommunikation zwischen PC und FTDX1200
statt, z.B. weil ein FT8-Programm läuft, soll der Controller diese
Kommunikation "belauschen". Ist der PC nicht aktiv, muss der Controller
selbst aktiv werden und passende CAT Requests an den Transceiver
schicken.
Kern des Controllers ist ein Mikrocontroller, hier in Form eines fertigen Arduino-Boards, des Arduino Nano Every. Dazu später mehr.
Die RS232-Signale werden durch Wandler in TTL-Spannungspegel umgesetzt, damit der Mikrocontroller sie verarbeiten kann. Eine galvanische Trennung ist bei TTL mittels Optokopplern einfach zu realisieren. Die Stromversorgung wird mit einem DC-DC Wandler entkoppelt. Während der Mikrocontroller und seine Peripherie mit +5V versorgt werden, soll die Schaltstufe 13,8 V und 160 mA liefern, um die Relais in der Ausseneinheit zuverlässig anzusprechen.
Soweit die Theorie. Ein erster Test sollte zeigen, ob und wie sich die CAT-Kommunikation auswerten lässt, um auf dieser Basis eine Entscheidung zur Antennenwahl zu treffen.
Da mir nur ein FTDX1200 zur Verfügung steht, beschränkt sich die Auswertung auf dessen CAT Befehlssatz. Die Befehlssätze anderer Geräten unterscheiden sich vermutlich etwas.
Bei der Kommunikation mit PC-Programmen habe ich mich auf Ham Radio Deluxe 5.24.0.38, JTDX v2.1.0-rc141 und WSJT-X v2.1.0 beschränkt. Andere Programme kommen bei mir derzeit nicht zum Einsatz.
Die CAT-Auswertung beinhaltet nur die Sendefrequenz, die in den Kommandos FA, FB oder IF enthalten ist, abhängig davon welches Programm läuft, bzw. ob der FTDX normalen oder Split-Betrieb macht. Dies genügt, um das gewählte Band zu erkennen und eine Entscheidung für die Antennenauswahl zu treffen. Ob Split-Betrieb vorliegt, kann man mit dem TX Kommando abfragen.
Bei der Auswertung des Kommunikationsprotokolls ist ein Saleae Logic Analyzer hilfreich. Hier die Darstellung eines CAT-Requests vom Controller und die Antwort des FTDX:
Ein weiteres unentbehrliches Werkzeug ist ein Jumperboard zum Auftrennen und Messen der RS232 Signalleitungen.
Die Flachbandkabel sind mit einem Sub-D Stecker (X1) auf der einen Seite und einer Sub-D Buchse (X2) auf der anderen Seite abgeschlossen. An die Pins von JP1 und JP3 kann z.B. der Logic Analyzer angeschlossen werden.
Bei JP2 wird die Verbindung der Leitungen mit Jumper hergestellt oder bei Bedarf getrennt.
Die Controller-Schaltung
Der Signalpfad von links nach rechts:
Die Signale TX (gelb) und CTS (orange) werden von der CAT-Schnittstelle
des FTDX1200 gesendet, RX (grün) und RTS (violett) empfangen. Jeweils
ein MAX232N (IC1 und IC2) wandelt FTDX-seitig und PC-seitig das
RS232-Signal in ein TTL-Signal um. Die Optokoppler OK2...OK5 sorgen für
die galvanische Trennung zwischen PC und FTDX. Dazu ist jedoch auch
erforderlich, dass die Spannungsversorgung getrennt wird. Dies übernimmt
der DC-DC Wandler V2, ein TME0505S von Traco Power.
An
der Tuner-Buchse des FTDX kann das Signal TX_GND (blau) abgegriffen
werden. Wenn der FTDX sendet, wird der Pegel von TX_GND gegen GND
gezogen, also LOW-Pegel. Sendet er nicht, so erhält TX_GND über R3 als
Pull-Up-Widerstand (HIGH-Pegel). Die Trennung erfolgt über OK1.
Die Auswertung der Signale erfolgt durch den Mikrocontroller.
Der
Mikrocontroller (oben rechts im Gesamtschaltplan) schaltet entsprechend
der Antennenkonfiguration die Relais K2...K6. Relais K1 schaltet das TX
Signal im PC Mode zum PC durch. Dies und die Dioden D1...D3 verhindern,
dass die Interfaces des Mikrocontrollers und des PCs sich gegenseitig
die Ausgabe-Pegel von HIGH auf LOW ziehen.
Die
Verbindung zum Frontpanel erfolgt via TWI-Schnittstelle (I2C). Parallel
dazu verlaufen Leitungen für die Display-Beleuchtung und für ein SD-Card Modul.
Via SD-Card ist das Anpassen der Antennenkonfiguration möglich.
Die Relaiskontakte von K2...K6 schalten 13,8 V zur Außeneinheit durch. Ein TMR1211 von Traco Power trennt die 13,8 V galvanisch und transformiert sie auf +5 V zur Versorgung der Controller-Schaltung.
Das Controller-Board
Maße: 83 mm x 100 mm
Bauteilliste
Auf R1 und JP4 habe ich bei der ersten Bestückung verzichtet. Mit diesen Bauteilen könnte ein Standby implementiert werden, was ich vorerst nicht brauche.
Arduino Nano Every
Die ersten Versuche habe ich mit einem Arduino Uno und einem Arduino Mega 2560 durchgeführt. Ursprünglich wollte ich nur einen ATmega328P-PU einzusetzen. Der Platzbedarf ist jedoch unwesentlich geringer, als bei einem Arduino Nano Modul. Die Wahl fiel letztendlich auf den Arduino Nano Every, der den gleichen Footprint wie der Nano hat. Der Hauptgrund für die Wahl war der Speicher.
Die ersten Programmentwürfe mit EEPROM Speicherung ließen erkennen, dass besonders der SRAM beim Nano knapp werden könnte. Zusäzlich erlaubt der Nano Every die Nutzung von A6 und A7 als digitale Ausgänge, was ein gefälligeres Board-Design ermöglichte.
Die fertige Platine, ...
... deren Test ...
... und eine erste Idee, wie die Frontplatte aussehen könnte.
Doch vorerst ist es noch nicht soweit. Die Firmware läuft zwar schon mit allen Wunsch-Features, die Tests sind jedoch noch nicht abgeschlossen.
Und manchmal plagt mich noch die ein oder andere "dumme Idee", die evtl. Auswirkungen auf das Frontplatten-Design haben könnte. Die muss dann natürlich erst implementiert, getestet und verworfen werden. ;-)
[Teil 2 ...]
Was tun, wenn sich der Staubsauger von heute auf morgen wie ein startender Passagierflieger anhört?
In diesem Fall handelte es sich um einen Miele S5 EcoLine green (Modell S 5211), der mit seinem 1200 W Motor bisher eher leise auftrat.
Die erste Aufgabe bestand - wie so oft - darin, einen Weg zum Öffnen des Gehäuses zu finden. Nach öffnen des Staubbeutelfachs und Abnahme des Abluftfilterhalters waren bereits fünf T20-Schrauben zugänglich und konnten entfernt werden.
Ein magnetisierter Schraubendreher war hilfreich, um die Schrauben aus den tiefen Schraubenschächten zu heben.
Weitere zwei Schrauben befanden sich unter der hinteren Zierleiste. Die Kappen der beiden Fußtasten mussten vorsichtig abgehebelt werden. Dabei die Kappen etwas seitwerts wegdrücken, damit die Plastiknasen der Befestigung nicht abbrechen (ist mir beim Einschalter leider passiert).
Nun konnten die seitlichen Clips der Zierleiste nach innen gedrückt werden, und die Abdeckung konnte entfernt werden.
Weitere zwei Schrauben sind damit erreichbar, ...
... nach dessen Lösen sich das Oberteil des Gehäuses abnehmen ließ.
Auf einem Kunststoffträger ist die Drehzahlsteuerung untergebracht. Der Träger kann nach oben abgezogen werden.
Die Steuerung besteht aus einem ST62T00C Mikrocontroller. Über den Trimmer und den internen A/D-Wandler erfährt er, welche Drehzahl gewünscht ist und steuert einen Triac an, der den Motor mit entsprechender Energie versorgt. Der Triac ist jedoch nicht auf dieser Platine zu finden, sondern befindet sich direkt im Motorgehäuse. Im Grunde genommen handelt es sich um eine Phasenanschnittsteuerung, wie sie auch in Dimmern eingesetzt wird.
Weitere drei Schrauben konnten gelöst werden, ...
und nach dem Abdrücken der seitlichen Verriegelung, konnte die Motorabdeckung abgehoben werden:
Unter der Filzabdeckung kam der Motor zu Vorschein. Sein Aussehen ließ die Vermutung zu, dass hier eine Flüssigkeit ihr Werk vollbracht hat.
Seitlich am Motor befindet sich der Motorstecker: einfach abzeihbar.
Der Motor kann aus seinem Lager gehoben werden.
Das Typenschild - sofern ein neuer Motor erforderlich wäre:
Die Gummipuffer und die Blechabdeckung wurden abgenommen.
Die Schraube des Lüfterrades hat ein Linksgewinde. Die Mutter läßt sich also mit dem Uhrzeigersinn öffnen.
Unter dem Lüfterrad, vier weitere Schrauben zum Öffnen des Motorgehäuses:
Und schon zeigte sich die Misere: Oxidation!
Läufer und Kohlen können einfach herausgezogen werden.
Das Lager auf der Läuferachse rechts ließ sich nur noch widerwillig drehen - vermutlich die Ursache der "Düsentriebwerksgeräusche".
Die Lager mussten also getauscht und die Oxidation mittels Kontaktreiniger beseitigt werden.
Mit einem Abzieher konnten die alten Lager entfernt werden.
Verbaut sind 8x22x7 mm Lager, die ich durch entsprechende staubdichte Rillenkugellager ersetzte.
Die neuen Lager wurden mit dem Schraubstock und einer 8 mm Nuss aufgedrückt. Die Nuss sorgte dafür, dass die Kraft des Schraubstockes nur auf den Innenring des Lagers übertragen wurde. Andernfalls läuft man Gefahr, dass das Lager beschädigt wird. Ein entsprechend zugeschnittenes Rohrstück hätte den gleichen Zweck erfüllt. Wichtig ist nur, dass der Innendurchmesser dieser "Drückhilfe" den Durchmesser der Achse nicht wesentlich überschreitet und eine gleichmäßige Kraftübertragung auf den Innenring gewährleistet ist.
Danach wurde der Läufer und die Kohlen wieder eingesetzt, wobei darauf zu achten ist, das die Kontaktlaschen der Kohlehalter in die dafür vorgesehenen Buchsen geführt werden.
Hier noch ein Bild mit dem Triac der Motorsteuerung (Kühlfahne des TO-220 Gehäuses):
Vorher vs. nachher:
Zuschrauben geht schneller, als öffnen.
Ein erster Test, nachdem die Motorabdeckung aufgesetzt war, ließ bereits erkennen, dass der Lagertausch erfolgreich war. Die Geräuche waren deutlich angenehmer und sogar leiser, als vor dem Lagerschaden.
Fazit:
Der normale Haushaltsstaubsauger mag keine Flüssigkeiten ;-)
Abgesehen davon, hat die Reparatur zwei Tage gedauert. Die Arbeitszeit betrug zwar nur ca. 1,5 Stunden, aber die Lager und den Abzieher musste ich bestellen und darauf warten. Die Materialkosten beliefen sich auf 2 € für die beiden Lager und 28 € für den Abzieher. Verglichen damit, hätte ein generalüberholter Motor mit rund 80 € zu Buche geschlagen.
Mit den Jahren und nach etlichen Ladezyklen zeigen Lithium Polymer Akkus Kapazitätsverluste. Wenn das zu schnelle Entladen nervt, wird es Zeit für einen Akkutausch - sofern möglich.
Handygehäuse kommen heute recht monolithisch daher, da die Gehäuseteile meist verklebt sind (staub- und wasserdicht). So auch das Sony Xperia Z1 Compact. Was aber nicht bedeutet, dass man den Akku nicht tauschen kann ...
Aber Achtung: Möglicherweise ist das Handy nach dem Akkutausch nicht mehr
wasser- und staubdicht bzw. die Dichtigkeit entspricht nicht mehr der vom
Hersteller angegebenen Schutzart IP58.
Mit dem Handy also nicht baden gehen oder es im Staubsauger aufbewahren. ;-)
Im ersten Schritt habe ich die Gehäuserückseite ca. 15 Sekunden lang mit einem haushaltsüblichen Haarföhn erwärmt. Dadurch wird der Kleber unter der Rückseite weich.
Anschließend kann ein dünnes Stück Kunststoff (Plektrum oder SIM-Karte) von oben her unter die Rückseite gedrückt werden. Nun vorsichtig reihum die Rückseite abhebeln und abziehen.
Zum Vorschein kommt der Akku und die darauf verklebte NFC-Antenne. Einen Ersatzakku inklusive Halter und ohne NFC-Antenne habe ich für rund 10 € bekommen. Für ein paar Euro mehr sind sie auch mit NFC-Antenne erhältlich.
Der Akkuhalter ist mit einer Schraube nahe der Kamera fixiert. Nach dem Lösen der Schraube und des Akkusteckers, kann der Akku mit dem Halter herausgenommen werden.
Die NFC-Antenne ist aufgeklebt und läßt sich leicht mit der weißen Folie entfernen. Da die Rückseite der weißen Folie auch nach dem Abziehen noch klebt, kann die Antenne leicht auf den neuen Akku geklebt werden.
Überschüssige Folie habe ich abgeschnitten, nicht jedoch die überlappenden Klebelaschen. Sie helfen beim richtigen Positionieren der Antenne auf dem neuen Akku.
Das Stück Schaumstoff auf dem Anschlusstecker war ebenfalls zu lösen und konnte auf dem Stecker des neuen Akkus platziert werden. Es sorgt für
etwas Druck auf den Stecker, damit sich dieser bei Erschütterungen nicht
löst.
Nun noch den Halter festschrauben und den Stecker andrücken.
Die Gehäuserückseite wieder richtig positioniert auflegen und ein paar Sekunden mit dem Fön erwärmen.
Auf einer flachen Unterlage fest andrücken, und einige Zeit mit ein paar Büchern beschweren.
Noch
mal: Möglicherweise ist das Handy nach dem Akkutausch nicht mehr
wasserdicht bzw. die Dichtigkeit entspricht nicht mehr der vom
Hersteller angegebenen Schutzart IP58. Ich werde es nicht darauf
ankommen lassen ;-)
Das Einschalten funktionierte nach dieser Aktion tadellos. Der Akkutausch war damit erfolgreich. Ob der neue Akku was taugt, wird sich zeigen.
Aufwand:
- Akku 10 €
- Arbeitszeit: 15 Minuten
