Selbstgemacht:

HF-Abschwächer mit USB-Schnittstelle


Features:

  • Abschwächer 0..63 dB
  • Steuerung per Tastatur - oder -
  • per USB gesteuert mit Windows-Programm
  • 6 Relais / Abschwächerstufen
  • PC-Steuerung für Windows XP, 7, 8

Bild: Der Prototyp im Weißblechgehäuse. Das Abschirmblech trennt Prozessoren und Abschwächerstufen.

Die praktische Nachmittagsbastelei:

HF-Abschwächer von 0 bis 63 dB

Der einstellbare HF-Abschwächer nach Martin Müller, DL1DBR, wird wahlweise über eine Tastatur oder mittels PC über einen USB-Anschluss gesteuert. Über eine Kette von sechs Gliedern mit den Werten 1 - 2 - 4 - 8 -16 und 32 dB sind Werte von Null dB bis maximal 63 dB Abschwächung realisiert. Die Schaltung kann als Ergänzung des im letzten Heft vorgestellten DDS-VFO betrachtet werden - ist funktionell davon jedoch völlig unabhängig und für jede Anwendung offen.

Zur Steuerung des USB-Abschwächers über einen PC wurde ein kleines Windows-Programm entwickelt. Es gestattet die manuelle Einstellung beliebiger Werte der Abschwächung und ermöglicht zudem, diese über eine Tabelle zeitgesteuert einzustellen und auf Mausklick zu starten. Das Programm ist lauffähig unter Windows XP bis derzeit Windows 8 und benötigt unter Windows XP das Framework .NET 3.5.

Bild: Das Schaltbild zeigt die wenigen Funktionsblöcke.

Schaltbild und Aufbau

Das Schaltbild zeigt den übersichtlichen Aufbau. Eine Kette von sechs Abschwächern wird je nach Bedarf durch Relais entweder überbrückt (0 dB Abschwächung) oder in den Signalweg geschaltet. Die Steuerung übernimmt ein Atmel Microcontroller ATTINY2313. Er fragt die Tastatur und den UART (serielle Schnittstelle des Prozessors) ab und schaltet je nach Befehl das eine oder andere Relais ein bzw. aus. Da die Schaltleistung des Prozessors allein nicht ausreicht, ein Relais zu betätigen, sorgt ein handelsüblicher Treiberbaustein für mehr Schaltstrom. Die Verbindung zum USB des PC besorgt ein weiterer, winziger Atmel Prozessor ATTINY mit nur acht Pins, dessen Beschaltung nach CDC232 http://www.recursion.jp/avrcdc/cdc-232.html mit wenigen Bauelementen, aber viel Software zuverlässig einen stabilen Datenaustausch zum PC garantiert. Zusammen mit einem zu installierenden Treiber (siehe das Angebot zum Download von dateien ganz unten auf dieser Seite) nimmt ein Windows-Programm über einen virtuellen COM-Port mit 4800 Baud Geschwindigkeit Kontakt zum Abschwächer auf.

Bild: Platinenlayout von der Größe einer halben Europakarte (100 x 80 mm).

Bild: Bestückung oben

Bestückung

Wer auf die PC-Steuerung verzichtet, spart sich einige Bauelemente: Die USB-Buchse Typ B, der Prozessor mit 8 Pins, die SMD-LED und die an der USB-Buchse vorgesehenen SMD-Widerstände müssen nicht bestückt werden.

Bei der Bestückung wurde darauf Wert gelegt, möglichst viele herkömmliche TTH-Bauteile (TTH - through the hole) zu verwenden, doch für die fünf Abschwächerstufen eignen sich SMD-Bauelemente aufgrund der geringeren Größe weitaus besser und so gehören einige Widerstände, Kondensatoren und eine LED in SMD-Bauweise zum Bestückungsumfang. Herkömmliche Bauelemente werden auf der Bestückungsseite, alle SMD auf der Lötseite bestückt. Einige detaillierte Fotos der bestückten Lötseite - sie helfen bei der Bestückung der kleinen "Biester" - finden Sie zum Download.

Bild: Die Tastatur schaltet die Relais ein bzw. aus. Die gewünschte Verstärkung ist durch Drücken der Tasten herzustellen: 38 dB = 32 + 4 + 2.

Firmware

Als Firmware wird die Software in beiden Prozessoren bezeichnet. Es sind also zwei ATMEL Prozessoren zu programmieren. Wer das nicht kann oder möchte, fragt bei DL1DBR (dl1dbr@gmx.de) nach Platinen und programmierten ATMEL AVRs. Der Aufbau der halben Europakarte und der Einbau in ein HF-dichtes Weißblechgehäuse gelingt sicher ohne Schwierigkeiten. Zur Not hilft eine Lupe beim Löten der SMD-Bauelemente.

Wer den Abschwächer aus eigenen Programmem ansprechen möchte, sendet den Befehl "AT00;" für Null dB Abschwächung und "AT63;" für die maximale Abschwächung von 63 dB mit den genannten 4800 Baud, 8 Datenbits, No Parity und 1 Stoppbit (4800,8,N,1) über den virtuellen COM-Port. Zwischen Null und 63 dB sind alle anderen Werte erlaubt, solange des sich immer um zwei Ziffern handelt: "AT4;" ist falsch, korrekt ist aber "AT04;". Testen kann man das auch mit einem beliebigen Terminalprogramm, z. B. Hyperterm und die Befehle eintippen, absenden und die Wirkung auf der Platine betrachten. Jedem Relais ist zur optischen Kontrolle eine LED zugeordnet, die zeigt, ob es angezogen oder abgefallen ist.

Bild: Der Gerätemanager gibt Auskunft über den zugewiesenen COM-Port (hier: COM4).

Inbetriebnahme

Steckt man den Abschwächer das erste Mal an den PC an, fragt Windows nach einem Treiber. Auf der Platine (Lötseite) leuchtet eine rote LED. Nach Installation des Treibers (siehe Download unten auf dieser Seite) weist Windows einen virtuellen COM-Port zu, dessen Bezeichnung man im Gerätemanager der Sytemsteuerung in Erfahrung bringen kann.

Bild: Das Programm ermöglicht die manuelle Einstellung und automatischen Betrieb.

Das Windows-Programm

Nach dem Start des Programms wird der richtige COM-Port eingestellt. Damit dieser angezeigt wird, muss zuvor der Abschwächer mit dem PC über USB verbunden werden. So steht der COM-Port beim Start des Programms bereits zur Verfügung und wird erkannt. Über den horizontalen Schieber gibt man die gewünschte Abschwächung vor und betätigt den breiten, darunter angeordneten Button. Der Befehl geht in diesem Moment an den USB-Abschwächer, der dies mit dem Klackern der Relais quittiert.

Automatisch und mit Schleife

Die rechts zu sehende Tabelle dient dazu, den Abschwächer automatisch zu steuern. Man gibt einen Wert der Abschwächung und eine Zeitspannne in Millisekunden vor. Nach betätigen von Run wird zunächst der Wert eingestellt und dann dieser eingetragene Zeit gewartet und so fort, bis die Tabelle abgearbeitet ist. Ist die Checkbox Loop mit einem Haken versehen, beginnt es wieder von vorn, bis der Anwender die Automatik stoppt. Für die Abschwächerwerte sind Null bis 63 zulässig, höhere und Werte kleiner Null werden angepasst. Die maximale Wartezeit in Millisekunden beträgt 10.000, also 10 Sekunden. Größere Werte werden gestutzt. Um umständliche Eingaben in die Tabelle zu vermeiden, lassen sich die Tabellendaten abspeichern und wieder laden.

Wem die Hintergrundfarbe nicht gefällt, kann sie in der Group-Box Settings nach belieben einrichten. Das Programm merkt sich sowohl den verwendeten COM-Port als auch die gewählte Farbe in einer INI-Datei, ohne die das Programm nicht funktioniert. Die altmodische und aus Windows 3.11 bekannte Art der Speicherung von Parametern in einer INI-Datei wurde bewusst gewählt, um das Schreiben von Werten in die Windows-Registry zu vermeiden. Viele Einträge in die Windows-Registry, die meist nach Deinstallation von Programmen nicht mehr entfernt werden, sind oft der Grund für langsam arbeitende Windows-Computer.

Das Programm lässt sich durch Löschen der Dateien vollständig von der Festplatte entfernen. Wie sicher bekannt, sind alle in diesem Heft vorgestellten Basteleien quelloffen. Deshalb gibt es zum Download die Eagle-Dateien www.cadsoft.de mit Schaltbild und Platinenlayout, die erwähnten Fotos zur Bestückung, den Quellcode für die beiden Prozessoren (in C geschrieben) und auch die für das Windows-Programm, welches mit dem kostenfreien Compiler MS Visual Studio 2010 Express erstellt wurde und nach persönlichem Geschmack beliebig angepasst und erweitert werden darf.


Download von Dateien zu diesem Projekt

Schaltbild, Platinenlayout, Firmware, Hexdatei zum Brennen der Prozessoren stehen zum Download bereit. Und hier geht es zum Download.