Receptor Multibanda NeoTeo (Parte IV)

por Mario 5 diciembre, 2009, 5:01 pm 13 Votes 43 Comments

La construcción de este receptor multibanda se afianza día a día con nuevos avances y aquí te traemos el hardware definitivo y necesario para utilizarlo en forma autónoma. Con esta cuarta entrega, podrás unir todas las piezas entregadas hasta aquí y comenzar a escuchar las primeras señales. Luego, vendrá el software para conectar el equipo al ordenador, otros modos de recepción y mucho más. Pero lo primordial es comenzar a darle forma al cerebro que manejará toda la actividad. A partir de un PIC 18F4550 realizaremos todo el hard inicial (y de reserva) para darle vida a este receptor que sin dudas te sorprenderá. Como ya hemos expresado anteriormente, utilizaremos en esta primera fase de construcción el módulo de FM-Wide que realizamos con el TDA7000. Esto nos permitirá llevar a cabo toda la puesta a punto del selector de canales, la pequeña etapa amplificadora de FI (y su filtro SAW) y el funcionamiento general del sistema de recepción. Además, aprovecharemos toda esta experimentación inicial para descubrir las bandas donde hay actividad y aprenderemos a reconocer el origen de éstas, es decir, si son comerciales, familiares, institucionales, en fonía (voz), digitales y todas las características que distinguen a cada tipo de emisión. Por supuesto que para toda la gama de frecuencias que será capaz de cubrir el selector de canales utilizado, no podremos contar con una única antena; por lo tanto, comenzamos nuestro artículo de hoy hablando de ella. La antena Debemos comprender que, a pesar de estar construyendo un receptor muy amplio en frecuencias de cobertura, su construcción está centrada sobre un selector de canales diseñado para recepción de TV por cable donde todas las frecuencias pueden llegar con similar amplitud. En el caso de las señales que llegan por aire (nuestro caso), la situación es muy distinta. Así como nuestro sistema auditivo no puede escuchar toda la gama de frecuencias audibles con igual amplitud, al igual que una sola cuerda de guitarra no puede resonar (vibrar, moverse) en toda la variedad de frecuencias posibles para un instrumento de esta naturaleza, una única antena no puede resonar en todas las frecuencias posibles del espectro radioeléctrico. Estamos hablando de estructuras físicas y/o mecánicas que resuenan a frecuencias específicas. A pesar de existir métodos para favorecer un mayor ancho de banda de trabajo de una antena, nunca lograremos un sistema óptimo capaz de cubrir más de 5 o 7Mhz. Las antenas que aspiran a cubrir un espectro mayor pierden eficiencia y terminan quedando a mitad de camino entre lograr cubrir una porción amplia de frecuencias (por ejemplo varios canales de TV) y un rendimiento aceptable. O sea, se gana por el lado de una mayor cobertura, pero se cede terreno por el lado de la ganancia de señal obtenida. Esto es de manual; es parte del ABC de cualquier texto responsable que intente hablar de antenas. Sin excusas y por más buena voluntad que pongamos, una antena construida para funcionar en 100Mhz. tendrá un rendimiento nulo o muy malo en frecuencias por encima de los 400Mhz. Será una antena completamente “sorda” allí. Por lo tanto, cabe aquí la aclaración de que las antenas no tienen formas y medidas caprichosas y antojadizas, sino que responden a los parámetros que les imponen las frecuencias de trabajo en que serán utilizadas. Por lo tanto, queremos dejar bien explicado de antemano que, al momento de poner en marcha éste o cualquier receptor, deberás contar con la antena apropiada para utilizarlo en las frecuencias deseadas y encontrar así el mayor rendimiento posible. Explicado con manzanas y peras: nunca recibirás una señal satelital con una cacerola de la cocina o con un molde de aluminio para hacer budines. Por supuesto que escucharás voces que te dirán que han recibido imágenes desde la nave Spirit en Marte con tan sólo un par de agujas de tejer clavadas en una papa (patata = solanum tuberosum). Sin embargo, con la experiencia y con apenas un poco de teoría, la realidad nos dice que una antena resuena a una frecuencia única y su rendimiento decae a medida que nos alejamos de esta frecuencia fundamental para la que fue calculada. El resto, son cuentos de marcianos. No dejes de leer nuestro artículo sobre antenas elementales para refrescar conocimientos y/o aprender a construir una que se adapte a tu necesidad y posibilidad. El circuito de control Como piedra basal del sistema, partiremos de un microcontrolador PIC 18F4550 que nos brindará conectividad a un ordenador a través de un puerto USB y, desde allí, con un software específico, tomaremos el mando del receptor. Es decir, el desarrollo pretende tener autonomía y a su vez la posibilidad y comodidad de ser controlado por ordenador. Para lograr este objetivo es que decidimos utilizar el microcontrolador mencionado dentro de la línea PIC. Aquellos que prefieran otras marcas como Atmel, Freescale o cualquier otra, pueden tomar de estos artículos la idea fundamental y adaptarla al dispositivo de su preferencia. En el circuito podemos ver que la estructura del montaje es común a los modelos vistos anteriormente y que no varían demasiado respecto a un montaje con un 16F877A, por mencionar un ejemplo. Tenemos el cristal de 20Mhz con sus capacitores cerámicos conectados a GND, el conector ICSP (In Circuit Serial Program) conectado vía RB6 y RB7, un display alfanumérico convencional conectado al puerto B, una memoria EEPROM 24C02 (vía I2C) y un grupo de pulsadores que servirán para ingresar los comandos al sistema, mientras se encuentre trabajando en modo autónomo. Encontramos la primera diferencia destacable respecto a diseños anteriores en la conexión I2C desde el microcontrolador hacia los dispositivos conectados al bus. Un par de resistencias de 220Ohms se intercalan entre el PIC y el bus con el fin de limitar la corriente en el caso de falla de cualquier componente conectado al bus.

Con el valor de resistencias expresado y una alimentación de 5Volts, la corriente estará siempre limitada a menos de 25mA, en el supuesto caso de un cortocircuito. De esta manera, protegeremos al microcontrolador de una rotura segura mediante un método muy simple y eficaz. Atentos a este último punto: una vez finalizada la construcción del receptor, debemos prestar mucha atención y observar un correcto funcionamiento en la comunicación entre todos los elementos que se enlazan a través del bus, ya que algunos dispositivos han demostrado fallas esporádicas en la comunicación. La única solución viable en estos casos es la eliminación de las resistencias limitadoras. Memoria EEPROM Conectada al microcontrolador a través del bus I2C, la memoria 24C02 será la encargada de almacenar hasta 80 canales de frecuencias dentro del espectro útil del receptor. Comparado con los más modernos equipos de comunicaciones que poseen una capacidad de guardar 100 canales, vemos que nuestro receptor poseerá un desempeño semejante y nada despreciable en este aspecto. Además, la memoria será la encargada de informarle al sistema, en el momento de encendido del equipo, el valor de frecuencia grabado en la primera posición para inicializar desde allí la recepción. Es decir, al encender el equipo siempre arrancará desde la memoria 01 y la frecuencia que ésta tenga guardada. En este modo inicial (Modo Memoria), el receptor cambiará entre las frecuencias grabadas mediante los pulsadores conectados a RD0 y RD1. Si se pulsa el botón M<>VFO, el valor de frecuencia existente en la memoria se trasladará al sistema que podrá ser utilizado en Modo Dial o Modo VFO y variar de a 50Khz, 1Mhz o 10Mhz (en más o en menos) según el pulsador que se presione. Una vez alcanzada la frecuencia deseada, se pulsará el botón M y, al comenzar a parpadear el número de canal de memoria, podremos cambiarlo hasta encontrar el canal donde deseamos guardar la nueva frecuencia. El cambio de canales se realizará con los mismos pulsadores ubicados en RD0 y RD1 que se utilizaban para seleccionar un canal ya grabado. Para una mejor comprensión, te adjuntamos este pequeño video:

Interactuando con el TDA7000 A través de RE1 (implementado como salida), utilizaremos un optoacoplador para activar la función de SQUELCH o “silencio sin señal”, reemplazando así la llave mecánica que poseía nuestro primer receptor. De este modo, podremos habilitar o no el silenciador cuando la situación lo requiera, tanto desde el funcionamiento en modo autónomo con el pulsador conectado a RD7 como desde el programa en el ordenador. Recordemos que la posibilidad de habilitar el modo “silencio sin señal” es muy útil cuando nos detenemos a escuchar alguna transmisión no continua, como por ejemplo, un comunicado entre radioaficionados. Al interrumpirse la señal de cualquiera de los participantes de la charla y desaparecer el audio útil, el soplido de fondo puede ser de un volumen muy alto y muy molesto, por cierto, lo que convierte a este control en un silenciador imprescindible cuando la señal se interrumpe. Por otro lado y en contraste con la situación descripta, hay oportunidades en las que desearemos escuchar alguna señal muy débil que se encuentra sumergida entre el ruido de banda y allí será imperioso, entonces, liberar el silenciador (SQUELCH) para poder captar hasta las señales más pequeñas que nuestro receptor sea capaz de interpretar. A través de RE0 (también implementado como salida), activaremos la clásica función MUTE o silencio total que la inmensa mayoría de equipos de sonido incorpora. A diferencia del sistema anterior, este control actúa sobre todo el sonido que pueda emitir el amplificador de audio del receptor. Es decir, el control anterior actuaba sólo cuando no había señal de recepción mientras que este actúa en todo momento. Un LED indicador de acción será el complemento ideal para este comando ya que una acción accidental puede colocar en silencio total al receptor mientras nosotros estaremos confiados que no estamos recibiendo señal alguna. La conexión se realiza con un sencillo transistor que conmuta el audio a GND a través de un capacitor electrolítico de 10uF, un circuito muy sencillo pero también muy útil para atenuar rápidamente y de un toque la salida de audio cuando otra causa importante requiere nuestra atención.

Conexión USB De la misma forma que con el bus I2C, para las señales D+ y D- del bus USB, se emplean resistencias limitadoras de 220Ohms con el fin de evitar daños por accidentes en las conexiones y/o conectores empleados. Además, se utiliza la tensión de 5Volts que provee el ordenador para indicarle al PIC el momento de conexión y/o desconexión del receptor al bus USB. Esto se aprecia en la conexión a RC0. Cuando el pin pasa a un estado alto, el sistema comienza a operar en modo USB, mientras que al permanecer en estado bajo (RC0) el programa del PIC identifica esta situación y mantiene el equipo operativo a través de sus pulsadores incorporados. El modo de funcionamiento y programación será igual al presentado en el artículo donde explicamos cómo realizar una conexión USB (con todas las consideraciones que el hecho requiere) y por ahora dejaremos este espacio en reserva hasta el próximo artículo. Allí te ofreceremos una pequeña aplicación que te permitirá manejar el receptor desde el ordenador y será la culminación de esta primera gran etapa de construcción del receptor multibanda NeoTeo. Por ahora, entonces, la función USB existe dentro del PIC pero la desarrollaremos en la próxima entrega. Conclusiones Ya tienes el receptor en marcha. Esa es la gran conclusión a destacar en este artículo. Luego vendrá la conexión USB, pero al finalizar estas líneas, el receptor ya puede brindarte infinitas posibilidades de recreación y largas horas de entretenida y, en muchos casos, instructiva escucha. La cobertura útil del receptor en esta primera etapa se limita desde los 50Mhz. hasta más allá de los 800Mhz. que es lo que la mayoría de los selectores de canales cubren. Si posees un sintonizador con el PLL TSA5520, tal vez escuches algo más, pero para iniciar es una muy buena franja del espectro. El programa del PIC está habilitado para operar desde 47.5Mhz. hasta 1Ghz., pero lo más seguro es que escuches hasta los 800-850Mhz. Luego veremos cómo ampliar esta cobertura. Otro dato importante a tener en cuenta al momento de comenzar a utilizar el receptor es el correcto ajuste del control de AGC, ubicado en la placa del sintonizador y visto en la entrega número 3. Este control debe estar siempre accesible a su ajuste ya que, como dijimos antes, todas las señales no llegarán a nuestra antena con igual amplitud. Por lo tanto, un control adecuado de este mando permitirá una recepción agradable y correcta, libre de ruidos y señales saturadas. Si aún así, no logras una correcta sintonía puedes intentar mover un poco el control de sintonía del receptor con el TDA7000 hasta escuchar correctamente. Habrá emisiones FMN que tendrán una frecuencia que no será múltiplo de 50Khz y por esto puede darse que haya que retocar la sintonía en el TDA7000. Otra cosa que te habrá llamado la atención es que el sistema no posee SCAN o búsqueda automática de emisoras. Por ahora esa función no existe ya que el TDA7000 no posee salida RSSI útil (nivel de recepción de la señal). Más adelante, cuando utilicemos el MC3359 u otros sistemas de FI-Narrow similares, podremos disponer de esta útil función que se encarga de buscar las emisoras de forma automática. Por ahora, ya tienes un universo de posibilidades en tus manos; disfrútalo. Te adjuntamos al final del texto el código fuente completo para que le hagas los agregados y cambios que quieras, junto al archivo .HEX para cargar directamente en el PIC y comenzar a utilizar el receptor hoy mismo.

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