Beacon ARDF – UHF - conversione di RS41-SG

ing. Achille De Santis

Fig. 1: Radiosonda RS41

La RS41 riprogrammata può essere utilizzata come beacon UHF in banda amatoriale. Bisogna, però, scegliere: APRS, RTTY, CW. E' vero che la trasmissione è indipendente sui tre modi ma è anche vero che con l'alimentazione a batteria l'autonomia è molto limitata. Diverso è se si usa una alimentazione esterna. L'uso immediato che si può prevedere è quello come beacon “solo CW” per radiocaccia ARDF in banda UHF. Io pensavo di utilizzarne due o tre durante le mostre-mercato, per attirare i giovanissimi nel mondo dell'ARDF. Le antenne possono essere di dimensioni ridotte ed il materiale di ricerca potrebbe essere messo a disposizione. Tre beacon, con CALL diversi, con diversa velocità WPM e diverso tempo di ciclo, possono essere utili allo scopo. In mancanza d’altro ne basta anche uno soltanto.

Una volta che le sonde siano state riprogrammate vanno inseriti su ognuna gli opportuni parametri, sia per inserire il call, sia per stabilire la frequenza di lavoro, sia per le modalità di trasmissione.

Parametri comuni ai tre “modi”

LED off - I LED si spengono dopo 10 minuti, risparmiando sulle batterie.
TXD n - ritardo di modulazione, n = da 10 a 500 (mSec) (tipico=200)
TTEXT stringa - testo di coda (fino a 100 caratteri)
HOLDOFF n - intervallo di tempo tra due messaggi (qualche secondo)

Parametri per il CW

CWID on - abilita l’invio di messaggi CWIDMESS (identificatore CW)
CWID_EVERY n - intervallo di tempo tra i messaggi CW: è n x holdoff
CW_SPEED n - imposta velocità; n = velocità CW in wpm (consigliato 40)
CWIDMESS stringa - messaggio CW (fino a 25 caratteri)


Ne risulta una programmazione per i tre beacon come da tabella (1), dove si può notare che per i tre dispositivi cambia il CALL, la potenza di emissione e il tempo di ciclo; di conseguenza, cambia la difficoltà nella ricerca in campo del beacon. Il canale RF di trasmissione è unico. I tempi di trasmissione sono “interallacciati” e non dovrebbero esserci sovrapposizioni di segnali.

Tabella 1: predisposizione dei parametri per i beacon;

Beacon ARDF	frequenza TX	CALL	Beacon_every	Power *	Note
1	433.225	MO1	2  secondi	7	Difficoltà bassa
2	433.225	MO2	5  secondi	5	Difficoltà media
3	433.225	MO3	7  secondi	3	Difficoltà alta

* Il numero è soltanto un coefficiente, non la potenza di uscita in watt o milliwatt.

Arduino N° 62 - Beacon CW

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Fig. 1: Il modulatore beacon su Arduino Pro-Mini;

Su richiesta di Carlo, IZ0EGC, ho realizzato questo generatore di beacon Morse.

Nel testo beacon sono comprese le informazioni di trasmissione: call, locator, report ecc...

La velocità telegrafica è volutamente lenta, coerente con applicazioni beacon in QRSS.

Di seguito, le caratteristiche del beacon (v. tabella 1).

La nota generata è di 800 Hz.

Il comando di PTT può essere scelto sui piedini 8 o 9, in alternativa, a seconda del tipo di comando desiderato, diretto o invertito. Molti trasmettitori utilizzano il comando di PTT a logica negata ma, nel caso, potete optare anche per un comando a logica diretta.

Per il comando di PTT, occorre prevedere uno stadio separatore, a BJT, per adattare la logica di controllo (5 volt) all’alimentazione del TX (normalmente 12 volt). Anche in questo caso avete due alternative e potete scegliere quella per voi più comoda.

Tabella 1: Caratteristiche del beacon;

Tono di BF generato	pin D13	800 Hz
Durata di TX		120 secondi
Durata pausa		90 secondi
Tempo totale di ciclo		210 secondi
Duty cycle di TX		57,14 %
PTT diretto	pin D8	Blu (attivo alto)
PTT complementare	pin D9	Marrone (attivo basso)
Reset per pulsante a pannello	pin RST	Verde, opzionale, chiuso su GND.

  Sullo zoccolo di fissaggio ci sono 6 piedini ma soltanto due vanno collegati: Vcc e GND. Gli altri restano appesi.

L’uscita BF è sul piedino 13, dove è già collegato un condensatore separatore.

Il testo beacon è predisposto come segue:

V V V   DE       <CALL CALL CALL>              <LOCATOR LOCATOR LOCATOR>

 PSE    QSL     REPORT VIA  QRZ.COM       SK

Naturalmente, le parole tra virgolette vanno sostituite con il CALL e con il LOCATOR specifici.

Per regolare l'iniezione del segnale al giusto livello di BF basta inserire un potenziometro (o un trimmer) sull'uscita BF prelevando poi il segnale dal cursore.

In UHF/LPD è possibile utilizzare gli economici moduli TX per trasmissione dati in ambito IoT. In questo caso non serve collegare il comando di PTT in quanto il TX si attiva automaticamente.

Nota:
A causa di qualche maldestro scopiazzatore mi vedo costretto a non pubblicare il FW, che comunque è disponibile al mio indirizzo sotto forma di scheda programmata.

Simulazione: 

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I piccoli moduli per applicazioni IoT a corto raggio funzionano con una particolare tecnica di trasmissione in cui la portante viene attivata dalla stessa modulante.

Un problema è rappresentato dal valore a riposo della modulante: diretto o invertito.
In considerazione delle caratteristiche circuitali, molto spesso si trovano in commercio moduli trasmittenti con modulante inversa, cioè con tensione alta a riposo, un po' come avviene per la codifica di canale per quanto riguarda i segnali di Mark e Space.

Un altro problema è rappresentato dal "ritmo" dei bit di dati che si susseguono nella modulante. Infatti, mancando il comando di PTT, la portante deve essere abilitata dal ritmo di modulazione, che deve avere un determinato duty-cycle, compatibile con il mantenimento in trasmissione. Lunghe sequenze di "zero" tenderebbero a far disabilitare la portante.

Il programma qui proposto lavora a modulante inversa ed è adatto a molti moduli in commercio che usano questa tecnica.


/* --------------------------- Inizio programma -------------------------------------------------
  Achille De Santis V2.0 del 12-12-2014 V3.0 del 13-12-2015
  V4.0 del 13-12-2016. V5 del 28-10-2019
  Beacon RDF CW Multiplo, con 5 messaggi pre-selezionabili.
  1 linea di uscita per la spia di TX;
  1 linea di uscita per il testo CW_BF, invertita.
  5 testi beacon, in uscita, selezionabili alternativamente;
  pin 13: uscita del testo beacon;
  pin 12: spia di portante;
  senza comando di PTT.
*/

// ------------------- I/O -----------------------------------------------
#define U     13        // Uscita testo beacon sul piedino 13.
#define ptt   12        // comando PTT sul piedino 12.
// -----------------------------------------------------------------------
// ------------------ Selezione del beacon --------------------------
#define beaconset1    11
#define beaconset2    10
#define beaconset3    9
#define beaconset4    8
#define beaconset5    7
// ----------------------------------------------------------------------

const int freq = 800;
const int T = 100;            // base tempi.
const int T2=2*T;
const int T3=3*T;
const int T4=4*T;
const int T5=5*T;
const int T6=6*T;
const int T7=7*T;

void intestazione()
  { // Serial.begin(9600);        // velocità seriale
    Serial.println(" ________ Tecnatron Creation ___________");
    Serial.println(" Beacon Fonia/CW per Trasmettitore LPD  --");
    Serial.println(" prof. Achille De Santis - 27-10-2019 ----------");
  }
 
void genera(int T1)   { tone(U, freq); delay(T1);   noTone(U); delay(T);  }
void punto()          { genera(T); }
void linea()          { genera(T3); }

void AR() { punto();linea();punto();linea();punto();delay(T6); }  // AR - messaggio iniziale di accensione Beacon

void MO()
{
  linea(); linea();                 delay (T2);            // M
  linea(); linea(); linea();    delay (T2);            // O
}

void beacon1()  { punto(); linea(); linea(); linea(); linea(); delay (T4); }   // 1
void beacon2()  { punto(); punto(); linea(); linea(); linea(); delay (T4); }   // 2
void beacon3()  { punto(); punto(); punto(); linea(); linea(); delay (T4); }   // 3
void beacon4()  { punto(); punto(); punto(); punto(); linea(); delay (T4); }   // 4
void beacon5()  { punto(); punto(); punto(); punto(); punto(); delay (T4); }   // 5

void setup()
{
 Serial.begin(9600);            // serial monitor output
 intestazione();

 pinMode (U, OUTPUT),   // uscita tono
         (ptt, OUTPUT);         // uscita PTT

 pinMode (beaconset1, INPUT_PULLUP),  // set di messaggi
         (beaconset2, INPUT_PULLUP),
         (beaconset3, INPUT_PULLUP),
         (beaconset4, INPUT_PULLUP),
         (beaconset5, INPUT_PULLUP);

 digitalWrite(U, HIGH);     delay (T7);
 AR();                           // - messaggio iniziale di accensione Beacon
 digitalWrite(U, HIGH);     delay (T3);
}

void loop()
{
  digitalWrite(ptt, HIGH);      // indicatore di trasmissione, opzionale
                                // digitalWrite(U, HIGH);     delay (T5);
  MO();
  if (digitalRead(beaconset1)==LOW)   {beacon1();  }
    else if (digitalRead(beaconset2)==LOW)   {beacon2();  }
           else if (digitalRead(beaconset3)==LOW)   {beacon3();  }
                 else if (digitalRead(beaconset4)==LOW)   {beacon4();  }
                     else if (digitalRead(beaconset5)==LOW)   {beacon5();   } 
  delay (T4);
  digitalWrite(ptt, LOW);
  digitalWrite(U, HIGH); 
  delay (50*T);
 }
// ----------------------------- Fine programma --------------------------------------------------

Simulazione: 

Beacon per ARDF - selezionabile - modulante inversa

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RadioRama  n° 93 pag. 82 giugno