Собрал супергетеродинный приёмник на 4 диапазона в корпусе

На прошлой неделе смоделировал корпус и распечатал все части на 3D принтере из PETG филамента. За выходные собрал переднюю панель, установил печатные платы на свои места и сделал межплатную коммутацию. Все соединения в приёмнике разборные, т.к. я предвижу некоторую отладку и последующие доработки.

Выключатель питания совмещён с ручкой регулировки громкости. Аудио разъём 3,5" отключает встроенный динамик (6 Ом 1,5 Вт) если подключены наушники. Кнопки на передней панели слева направо:

• меню настройки
• диапазон (80 / 40 / 20 / 15 метров)
• режим (LSB / USB / CW)
• уменьшить шаг перестройки частоты
• увеличить шаг перестройки частоты

Когда приёмник стоит на столе, то работать с ним комфортно положив запястье на стол. В условиях улицы, когда приёмник лежит на коленях, приходится наклонять его немного вверх чтобы изображение на экране не инвертировалось. Габариты корпуса без учёта выступающих частей получились 230х230х86 мм. Вес полностью собранного приёмника около 1,1 кг.

Новый аккумулятор для супергетеродинного приёмника

В макетной версии приёмника использовался старый аккумулятор от робота-пылесоса с конфигурацией 4S2P что давало до 16,8 В в полностью заряженном состоянии. Электроника приёмника была спроектирована под напряжение питания 12 В а излишек напряжения рассеивался на линейном стабилизаторе блока питания. Напрашивался переход на аккумуляторную сборку с меньшим количеством элементов после чего можно убрать линейный стабилизатор вовсе.

Но прежде стоит проанализировать что изменится в работе приёмника:

• Цифровая часть использует отдельный стабилизатор на 5 В который надёжно работает при входном напряжении от 7 В.
• Реле в ДПФ и кварцевом фильтре рассчитаны на 12 В, но судя по документации производителя их срабатывание гарантируется до напряжения 9 В.
• В УНЧ используется микросхема LM386 для которой напряжение питания должно быть от 4 В до 12 В, но абсолютный максимум это 15 В. Не самые лучшие условия для работы, но вполне потерпит пока аккумулятор немного разрядится.
• Транзисторные усилители скорее всего будут работать вплоть до срабатывания защиты аккумулятора.

Для нового аккумулятора я отобрал 3 бывших в употреблении элемента 18650 с маркировкой LGABE11865 (обзор есть на lygte-info.dk) с примерно одинаковым внутренним сопротивлением (около 73 мОм) и остаточной ёмкостью около 2500 мАч. Приёмник потребляет до 350 мА в зависимости от режима работы и этого должно хватить на 6-7 часов непрерывной работы. Сами аккумуляторы устанавливаются в держатель на 3 элемента 18650 и их можно будет легко заменить если это потребуется.

Моделирование корпуса супергетеродинного приёмника

На выходных взялся за моделирование корпуса для приёмника. Сначала сделал габаритные модели печатных плат всех узлов с отверстиями под крепление. Потом смоделировал сам корпус из двух половинок в которые вставляются передняя и задняя панели. Я уже делал похожий корпус для входного формирователя частотомера в пробной версии Компас-3D, но поскольку Аскон на год отложил выпуск Компас-3D Home для Linux, то пришлось изучать FreeCAD и пока он меня вполне устраивает.

Помимо самого корпуса и плат пришлось смоделировать довольно много вспомогательных деталей вроде кнопок, экрана, энкодера, потенциометра, ручек, разъёмов и т.д. Детализацию делал только там где это может повлиять на собираемость - например выступы на энкодере и потенциометре, расположение разъёма I2C экрана и т.д.

На изображении модель полностью собранного корпуса.

Переднюю панель переделывал несколько раз, т.к. не нравился её внешний вид. Поскольку она вынимается из корпуса, то в будущем можно будет её заменить не перепечатывая весь корпус заново.

На задней панели расположены разъём для подключения зарядки аккумуляторов и BNC разъём для антенны. Вначале поставил разъём на одну линию с зарядкой, но после сборки заметил что он практически упирается во второй этаж с платами кварцевого фильтра и УПЧ. Пришлось опустить его ниже и заодно выставить поближе ко входному разъёму на плате ДПФ. В первой итерации корпуса все платы были на одном уровне и его габариты вышли почти 25х25 см. Попытка "нарезать" модель в слайсере для печати споткнулась об ограничения области печати моего принтера. Пришлось уменьшить корпус до безопасных 23х23 см и перенести две платы на второй ярус. Пока он будет напечатанным, но есть мысли сделать его из двухстороннего стеклотекстолита и заодно добавить экраны для ВЧ части приёмника.

Если в режиме сборки отключить видимость верхней крышки, то можно оценить расположение и габариты внутренностей.

После виртуальной сборки решил добавить встроенный динамик, т.к. над платой с аккумуляторами осталось довольно много свободного пространства. Для этого придётся переделать выход на наушники, т.к. разъём который я брал для этого корпуса не может отключать динамик при подключении наушников. 

Цифровая часть супергетеродинного приёмника

Продолжение проекта супергетеродинного приёмника на 4 диапазона. Пришло время плотно заняться цифровой частью приёмника - перенёс схему с макетной платы на печатную, поменял микроконтроллер, экран и добавил EEPROM для сохранения настроек приёмника.

До этого вся цифровая часть жила на беспаечной макетной плате и использовала плату BlackPill (STM32F411). Прошивка занимала очень небольшую часть его ресурсов и я решил перейти на его младшего брата BluePill (STM32F103). Изменение схемы под новый микроконтроллер было минимальным и если я ничего не путаю, то достаточно было только поменять один пин +5 В.

Для начала запустил новую плату с экраном SSD1306 (этот OLED экран использовался на макетной плате), но похоже столкнулся с проблемой шины I2C которая описана в errata на чип в разделе I2C 2.8.7. Я попробовал реализовать подход, который описан в документе, но мне это не помогло. При подаче питания шина I2C не работала пока не нажмёшь сброс. В итоге мне помогло добавить 100 мс задержки перед инициализацией шины I2C.

Обновление супергетеродинного приёмника

Это продолжение проекта супергетеродинного приёмника на 4 диапазона. В этот раз заменил усилитель ВЧ, смесители, усилитель ПЧ и блок питания. Теперь все печатные платы крепятся на лист ХДФ через пластиковые стойки с вплавленной латунной втулкой и резьбой М3. Это позволит многократно снимать и ставить обратно платы не отрывая каждый раз термоклей на который я раньше их крепил.

Убрал временные SMA разъёмы с платы диапазонного полосового фильтра (ДПФ) и установил BNC разъём на основание. До этого использовался SMA-BNC переходник и это было слабым местом, т.к. создавало приличный рычаг. Печатать крепление для BNC разъёма не пришлось, т.к. с постройки магнитной рамочной антенны остались кое-какие запчасти.

Супергетеродинный приёмник на 4 диапазона

Установил диапазонный полосовой фильтр и кварцевый фильтр для SSB и CW в свой самодельный супергетеродинный приёмник. Эта доработка добавила поддержку четырёх диапазонов (80, 40, 20 и 15 метров). Прежде он работал только с диапазоном 20 метров и только верхней боковой полосой.

После установки новых плат в приёмник, в его прошивку была добавлена поддержка переключения диапазонов и режимов работы (LSB, USB, CW). Переделал переключение шага частоты - раньше нажатие на кнопку энкодера сдвигало курсор на следующий разряд и это оказалось не удобным. Сейчас для увеличения или уменьшения шага изменения частоты есть две отдельные кнопки. Третья кнопка переключает по кругу режим (LSB, USB, CW). Четвёртая кнопка переключает по кругу диапазоны (80, 40, 20 и 15 метров). Пятая кнопка должна вызывать настройки коррекции частоты синтезатора, настроек BFO для LSB, USB и CW, но этот функционал пока не реализован. Да и EEPROM пока не дошли руки установить чтобы настройки сохранялись между выключением питания.

Переключаемый кварцевый фильтр для SSB и CW

Продолжаю развивать свой супергетеродинный приёмник. В этот раз собрал переключаемый кварцевый фильтр для голосовой (SSB) и телеграфной (CW) связи.

Для переключения фильтра использовал два реле HJR4102E-L-12VDC-S-Z которые изначально покупались для диапазонного фильтра на 4 диапазона, но в дело не пошли. После изготовления печатной платы ДПФ оказалось что они полностью отличаются от HJR4102-L-12VDC-S-Z под которые была спроектирована печатная плата ДПФ.

Чтобы развести печатную плату под HJR4102E пришлось добавить новый символ и посадочное место в Kicad, но это делается легко на основе уже существующего HJR4102.