Selbstgemacht:

Sequenzer mit ATMega168 nach DL1DBR


Features:

  • Sequenzer mit Mikroprozessorsteuerung
  • Korrekte Schaltreihenfolge
  • Max. fünf Schaltrelais
  • Zuverlässige Steuerung
  • Löthinweis: Einige SMD-Bauelemente

Bild 1: Der Kern des Sequenzers bildet die Steuerplatine. Daran werden die LCD- und bis zu zwei Relaisplatinen angeschlossen.

Sequenzer selbst gebaut:

Immer gut geschaltet

Ein Sequenzer steuert das Umschalten verschiedener (Funk-)Geräte zwischen Sende- und Empfangsbetrieb in definierter Reihenfolge. Martin, DL1DBR entwickelte einen vielseitig nutzbaren Sequenzer mit einem Atmel MEGA168 als Steuerprozessor. Die Schaltung ist für fünf zu steuernde Geräte ausgelegt. Als Schmankerl misst der Prozessor über seinen integrierten AD-Wadler sechs Spannungen und ermöglicht deren visuelle Kontrolle.

Mit Drücken der PTT am Mikrofon geht das Funkgerät auf Sendung. Werden mit der PTT eine Sendeendstufe, ein Empfangsverstärker oder ein Transverter geschaltet, können Defekte zum Beispiel am Empfangsverstärker auftreten. Das Relais im Vorverstärker hat vielleicht noch nicht vollständig auf Sendebetrieb umgeschaltet - es prellt noch, obwohl bereits HF-Energie am Relais anliegt. Die Kontakte des Relais verschmoren mit der Zeit, die Funktion wird unsicher und fällt schließlich ganz aus. Um derartige Defekte zu vermeiden, sollte das Einschalten des dem Funkgerät nachgeschalteten Equipments nicht zeitgleich mit der PTT passieren. Besser ist es, angeschlossene Geräte in definierter Reihenfolge und in kurzem zeitlichen Abstand nacheinander zu schalten. Das erledigt der Sequenzer.

Einschalt-Reihenfolge (PTT wird betätigt):
Ausgang/Relais 1: Empfangs-Vorverstärker in Sendeposition schalten (Bypass der HF auf die Antenne)
Ausgang/Relais 2: PA auf Senden schalten
Ausgang/Relais 3:Transverter in Sendeposition
Ausgang/Relais 4:Transceiver auf Senden schalten

Abschalt-Reihenfolge (PTT losgelassen)
Ausgang/Relais 4: Transceiver auf Empfang schalten
Ausgang/Relais 3: Transverter in Empfangsposition
Ausgang/Relais 2: PA auf RX schalten
Ausgang/Relais 1: Empfangs-Vorverstärker einschalten, Relais in RX-Position

Die zeitliche Verzögerung zwischen den Schaltschritten beträgt 50 ms. Dieser aus der Praxis bewährte Erfahrungswert kann im Quellcode verändert werden. Beim Einschalten der PTT wird in obigem Beispiel der TRX 3 x 50 ms = 150 ms später auf Sendung geschaltet als der Empfangsvorverstärker sich auf den Sendebetrieb vorbereiten kann. Das Prellen des Umschaltrelais ist längst abgeschlossen (meist nach 80 bis 100 ms) und die Hochfrequenz kann ungestört fließen. Das Umschalten der Geräte vom Sende- in den Empfangsbetrieb geschieht in exakt umdrehter Reihenfolge. Erst stellt der TRX das Senden ein, dann folgen die angeschlossenen Geräte wie Transverter, PA und so fort. Das funktioniert wunderbar, wenn die PTT am Sequenzer betätigt wird und die PTT des Funkgerätes vom Sequenzer gesteuert wird. In diesem Fall ist der Sequenzer auch für FM-Betrieb geeignet.

Bild 2: Das Schaltbild der Steuerplatine, weitere Schaltbilder finden Sie auf der DVD.

Benutzt man weiterhin die PTT des Mikrofons oder die VOX des Funkgerätes, muss man dem Sequenzer das Drücken der PTT über ein Signal mitteilen. In der Regel dient dazu ein Schaltausgang des TRX, der mit der PTT gekoppelt ist. Diese Konfiguration ist jedoch nicht für AM/FM-Betrieb geeignet, da bei AM und FM sofort HF ansteht. Für SSB ist das aber eine akzeptable Lösung, man sollte allerdings nach dem Drücken der PTT erst den Sequenzer schalten lassen, bevor man in das Mikrofon brüllt (und so HF erzeugt).

Bild 3: Der Bestückungsplan der Steuerplatine (siehe Text).

Max. fünf Geräte schaltbar

Die Schaltung teilt sich physisch auf mehrere Platinen auf, die über Flachbandkabel (1:1) miteinander verbunden sind. Das ermöglicht einen flexiblen Aufbau, sowohl im Hinblick auf die Gestaltung des Gehäuses, als auch was die Ansprüche an die Zahl der zu schaltenden Geräte betrifft. Über zwei Wannenstecker ist es beispielsweise möglich, entweder drei oder fünf Relais zu steuern. Die erste Relaisplatine bietet Platz für drei Relais, auf der zweiten werden zwei Relais angesteuert. Relaisplatine1 wird an den Wannenstecker mit der Bezeichnung AUS1 gesteckt (Bild 3), die evtl. vorhandene zweite Relaisplatine wird entsprechend mit AUS2 verbunden. Auf der Steuerplatine sind neben den Wannen AUS1 und AUS2 Lötpunkte zur Spannungsversorgung der Relais mit der Bezeichnung 12V1 und 12V2 zu sehen. Hier wird jede Relaiskarte separat mit der benötigten Schaltspannung versorgt. Das erlaubt es beispielsweise, auf Karte1 Relais mit 12 Volt zu verwenden und Relaiskarte2 mit 5-Volt-Relais zu bestücken.

Als Anzeige fungiert eine zweizeilige, 16-stellige LC-Anzeige preiswerter Standardbauart mit 16 Anschlüssen, 2 davor dienen der LED-Hintergrundbeleuchtung. Dessen Helligkeit wird über einen Vorwiderstand eingestellt, der je nach LC-Display variieren kann. Bitte das Datenblatt lesen und den Vorwiderstand entsprechend wählen! Wer keinen Wert darauf legt, wählt ein LC-Display ohne Hintergundbeleuchtung. Das weist dann nur 14 Pins auf (1..14). Den Kontrast regelt ein Potentiometer.

Der hier verwendete Mikrocontroller ATMEGA168 verfügt über einige analoge Eingänge zur Spannungsmessung. Es gibt sechs Messeingänge (0… max. 50 VDC), die man frei belegen kann. Messeingang 1 könnte beispielsweise zur Anzeige der Eingangsspannung VCC genutzt werden. Das wäre die übliche Beschaltung. Messeingang Nummer 2 ist vielleicht mit der Spannungsversorgung des Transverters oder einer PA verbunden. Beide Werte können auf dem LC-Display abgelesen werden und sind daher immer im Blick.

Zur Betätigung der Sende-Empfangsumschaltung verfügt die Schaltung über einen PTT-Eingang, der über einen Optokoppler gesichert ist. Das schützt die angeschlossenen Geräte und den Mikrocontroller gleichermaßen. Zwei weitere, ebenfalls über Optokoppler geführte Eingänge tragen die Bezeichnung TA1 und TA2. Hier schließt man zwei Taster an (zwischen Betriebsspannung 12-14Volt und Optokoppler-Eingang, siehe Bild 10) und verdrahtet sie mit der Frontplatte. Sie dienen dazu, die analogen Messeingänge 2 bis 6 auf das LC-Display zu bringen. Das zweizeilige Display zeigt aus Platzgründen nur jeweils zwei Spannungen gleichzeitig an. Messeingang 1 wird immer dargestellt (zweite Zeile links), die zweite Anzeige in der Mitte lässt sich über die Taster (TA1 = UP, TA2=DOWN) bestimmen. Dazu später mehr.

Wichtig: Der PTT-Eingang kann mit vielen möglichen Signalquellen verbunden werden und ist daher recht universell ausgelegt. Der übliche Weg, die PTT zu betätigen ist der, den Eingang auf Masse zu ziehen. So geschieht das bei modernen Funkgeräten. "Sieht" der PTT-Eingang Null Volt, geht der TRX auf Sendung. Soll der Sequenzer ebenso reagieren, sorgt ein externer 10k-Widerstand vom PTT-Eingang des Sequenzers nach 12 Volt (VCC) für saubere Spannungsverhältnisse, wenn die PTT nicht betätigt wird.

Zwei Wannen können, müssen auf der Steuerplatine jedoch nicht bestückt werden: Das ist die Wanne mit der Bezeichnung AUX, bei etwas Verdrahtung könnte man darüber den Prozessor in der Schaltung programmieren. Die Wanne EINGANG ist optional, kann Verwendung finden, um Eingangssignale wie PTT, TA1 und TA2 über ein Flachbandkabel zuzuführen. Das erspart etwas Verdrahtungsarbeit zwischen Frontplatte des Gerätes und der Steuerplatine - oder sieht ordentlicher aus. Der Taster in der Nähe des Prozessors dient zum Reset (Neustart) des Programms und kann während der Inbetriebnahme nützlich sein.

Achten Sie bei der Bestückung der Platinen auf die 100nF-SMD-Stützkondensatoren! "Etwas SMD spart Platz", meinte der Entwickler Martin, DL1DBR. Sie sind aber unschwer zu löten. Bestücken Sie diese zuerst!

Bild 4: Das zeigt die LCD bei Sendebetrieb an. Unterhalb der Balkengrafik wird die Eingangsspannung des Eingangs/Kanals dargestellt, die unten rechts angegeben wird, hier K2.

So informiert das LCD bei Sendebetrieb

Das zweizeilige LCD (2x16 Zeichen) ist funktional aufgeteilt. Zeile 1 zeigt Informationen zum Zustand der Schaltausgänge und eine Balkengrafik an, die der Spannung des Messeinganges zwei entspricht. Schaltet der Sequenzer einen Ausgang auf EIN, erscheint links ein Stern. In kurzer Folge werden die weiteren Relais zugeschaltet, dem entsprechend füllt sich die Zeile mit weiteren Sternchen auf dem LCD. In der Mitte ist die Balkengrafik zu sehen, sofern am Messeingang zwei eine Spannung anliegt. Die letzte Zeichenposition ganz rechts zeigt ein T bei Transmit und ein R bei Receive. Sterne und T/R-Anzeige illustrieren auf einem Blick den Schaltzustand (Bild 4).

Zeile 2 der LCD zeigt links die Messspannung des analogen Messeingangs 1. In der Mitte ist die Spannung ablesbar, die zuvor über die Taster TA1 (UP-Taste) und TA2 (Down-Taste) gewählten wurde. Ganz rechts informiert die Zeichenfolge K2, K3, K4, K5 oder K6 über den gerade aktuellen Messeingang, dessen Spannung in der Mitte unterhalb der Balkenanzeige zu lesen ist. Das "K" steht dabei für den jeweiligen analogen Messeingang bzw. Messkanal.

Bild 5: Bei Empfangsbetrieb zeigt das LCD oben rechts ein "R" für "receive". Die Spannungen werden immer angezeigt.

…und bei Empfangsbetrieb

Bei Empfang ist das LCD weniger gefüllt. In der ersten Zeile rechts ist das "R" für Receive zu sehen, die gemessenen Spannungen werden wie zuvor beschrieben angezeigt (Bild 5).

Bild 6: Die erste Relaisplatine verfügt über drei Relais, auf der zweiten dürfen nur die beiden Relais links bestückt werden.

Bild 7: Auf diese Trägerplatine wird das zweizeilige LCD aufgesteckt.

Bild 8: …das sieht dann so aus. Pin 1 der Steckleiste ist weiß markiert.

Bild 9: Details zu den analogen Eingängen, auch Kanäle genannt. Hier sind nur die ersten drei mit dem Spannungsteiler und der Zenerdiode zum Schutz des Prozessoreingangs bestückt.

Bild 10: Die Taster TA1 und TA2 schalten die Betriebsspannung auf den Eingang des Optokopplers. Damit wird der Messeingang gewählt, der unterhalb der Balkenanzeige angezeigt wird.

Bild 11: Wer den Prozessor selbst programmieren möchte, muss die Fuse-Bits so setzen wie hier bei Ponyprog zu sehen: Externer Quarz > 8MHz, keine Div/8-Teilung, Brown-Out bei 4.3 Volt.

Programmieren des Prozessors

Um dem fertig aufgebauten Sequenzer Leben einzuhauchen, muss der Atmel-Prozessor programmiert werden. Damit bekommt er sein Programm geladen. Sie können einen programmierten Prozessor und auch Platinen beim Entwickler ordern (dl1dbr@gmx.de) oder das - sofern ein Programmiergerät für die Atmel AVR-Serie vorhanden ist - auch selbst erledigen. Wie immer kommt die HEX-Datei ins Flash, eine EEP-Datei muss nicht programmiert werden. Die Fusebits werden wie folgt eingestellt: Externer Quarz > 8 MHz, DIV/8 (Divide Clock by 8) ausschalten, Brown-Out detection auf 4.3 Volt einstellen. Alles andere bleibt gegenüber den Standardeinstellungen unverändert. Wer dabei Probleme hat, schaut auf der DVD die Bilder zum Sequenzer durch oder berechnet die Fusebits anhand des AVR Fusebit calculators. Auf der DVD gibt es wie immer die originalen EAGLE-Dateien mit Schaltbilder und Layouts für Steuerplatine, Relaisplatine(n) und LCD-Platine, den vollständigen C-Quellcode für WinAVR, HEX-Datei zum flashen, Stücklisten (Excel) und weitere Abbildungen, die einen Nachbau des Sequenzers vereinfachen. Programmierern ist damit die Möglichkeit gegeben, auf dieser von DL1DBR gelegten Basis individuelle Ideen einzubringen und eigene Ansprüche zu realisieren.


Download von Dateien zu diesem Projekt

Schaltbild, Platinenlayout, Firmware, Hexdatei zum Brennen des Prozessors und mehr steht zum Download bereit. Und hier geht es zum Download.