Fox attenuator digital ic

Tłumik odbiorczy do łowów na lisa

Przedmiotem opisu jest urządzenie do tłumienia sygnału pochodzącego z anteny w celu umożliwienia kierunkowego namierzania bliskich urządzeń nadawczych małej mocy takich jak np. nadajniki do łowów na lisa.

Projekt powstał jako potrzeba klubowa SP5YAM z Komorowa.

Autorzy:

Elektronika + oprogramowanie: Marcin SQ5MD

Obudowa: Michał SP5LEL

Konsultacje: Klub SP5YAM

Zanim zbudujesz

Zanim zbudujesz, miej na uwadze że PCB v1 zawiera błędy i wymaga cięcia ścieżek, dolutowania 3 elementów oraz poprowadzenia 2 cienkich kynarów do układu QFN.

Projekt PCB v2 w toku.

Opis głównych funkcji:

• 2 złącza SMA, jedno do podłączenia anteny, drugie do podłączenia odbiornika.
• Zasilanie z 1 ogniwa 18650
• Wbudowana ładowarka 500mA (USB C)
• Sygnalizacja naładowania na diodzie RGB
• Sygnalizacja tłumienia na diodzie RGB oraz na pasku 5xLED
• Interfejs użytkownika - enkoder kwadraturowy (12 imp na obrót) z przyciskiem
• Tłumienie teoretyczne 0-63dB z krokiem co 0,5dB
• Bypass antenowy 50Ω - do namierzania bez kierunku z bardzo bliskiej odległości
• Tłumienie zmierzone: 2.2-64.2dB (bypass do 80dB)
• Auto Power Off po określonym czasie nieaktywności
• Dioda RGB

Obsługa

Urządzenie po włączeniu jest od razu gotowe do pracy sygnalizując to zaświeceniem diody LED na zielono. Kręcenie enkoderem powoduje odpowiednio zwiększenie lub zmniejszenie tłumienia z krokiem 0.5dB.

Stan tłumienia sygnalizowany jest diodą RGB:

• Intensywny zielony - brak tłumienia
• Zielony-poprzez żółty, pomarańczowy, czerwony - aktywne tłumienie w zależności od koloru LED
• Intensywny czerwony - tłumienie maksymalne
• Niebieski - stan odcięcia anteny. Bypass Z=50Ω.

Urządzenie włączamy i wyłączamy przyciskiem na enkoderze.

Urządzenie posiada wbudowaną ładowarkę (MCP73831), a stan naładowania sygnalizowany jest kolorem fioletowym.

Projekt można przetestować na stoisku SP5YAM w Burzeninie 2026 podczas zabawy w łowy na lisa. Dostępne są 2 sztuki.

Konstrukcja

Tor antenowy układu składa się z poszczególnych elementów (kolejność od strony podłączania odbiornika):

• Złącze SMA (żeńskie)
• RF-Switch AS179 (rozdziela tor odbiorczy na tor antenowy i bypass Z=50Ω)
  • Do anteny: 2 x cyfrowy tłumik regulowany Berex BDA4601 sterowany z mikrokontrolera
  • Bypass: Rezystancja Z=50Ω, pomija oba tłumiki.

Układ sterowany jest z mikrokontrolera RP2040 (płyta RP2040-Zero od Waveshare https://www.waveshare.com/wiki/RP2040-Zero )

Interfejs użytkownika stanowi enkoder kwadraturowy z przyciskiem, 5 diod LED, dioda LED RGB.

Urządzenie jest zasilane z jednego ogniwa Li-Ion 18650, oraz posiada wbudowaną ładowarkę MCP73831.

Elementy Q1 i D5 pozwalają zrealizować funkcję programowego wyłączenia urządzenia..

Schemat

PCB

Płytka drukowana wykonana została w technologii 2 warstwowej na laminacie FR4 o grubości 0.6mm aby zapewnić najlepsze dopasowanie do impedancji 50Ω.

Oprogramowanie

Moduły

Oprogramowanie układu oparte jest o projekt Zephyr, co przyspieszyło stworzenie projektu. Modułowa konstrukcja oprogramowania pozawala utrzymać porządek i lepiej zrozumieć budowę układu. W układzie można wydzielić kilka głównych modułów które komunikują się ze sobą za pomocą wiadomości wysyłanych przez magistralę EventBus.
Magistrala EventBus pozwala każdemu z modułów na subskrypcję poszczególnych rodzajów eventów (model Publish/Subscribe).

Moduł InputListener

Moduł odpowiada za odpowiedni odczyt eventów z systemu Zephyr i ich wysłanie na magistralę eventów EventBus. Eventy które wysyła to:

• EncoderRotated(lewo/prawo) - (gdy wykryto przekręcenie enkodera w lewo lub prawo)
• EncoderPressEvent(wciśnięcie/puszczenie) - gdy wyrkryto wciśnięcie lub puszczenie przycisku
• ChargerEvent - gdy wykryto stan naładowania z ładowarki

Moduł logiki aplikacji

Obsługuje wiadomości:

• EncoderRotated - wysłanie eventu AttenuatorChange
• EncoderPressEvent - wysłanie eventu PowerOff
• ChargerEvent - wysłanie eventu RgbLedSet()
• AttenuationInfo - wysłanie eventu RgbLedSet oraz LedMatrixSet w zależności od wartości tłumienia

Moduł HW

Obsługuje wiadomości:

• LedMatrixSet - ustawienie stanu na diodach 5xLED
• PowerOff - wyłączenie układu
• RgbLedSet - ustawienie odpowiedniego koloru na diodzie RGB
• ApplyAttenuatorChange - zmiana tłumienia (lub bypass)

Bootloader

Mikrokontroler posiada wbudowany bootloader. Aktualizacja oprogramowania jest możliwa za pomocą przewodu USB-C. Jest to standardowy bootloader wbudowany w mikrokontroler RP2040.

Obudowa

Do układu powstała obudowa wykonana w technologii druku 3D FDM, autorem obudowy jest Michał SP5LEL. Na moment pisania tej treści nie ma dostępnych fotografii obudowy.

Fotografie

Pomiary

Urządzenie pomiarowe: NanoVNA V2 od NanoRFE (https://nanorfe.com/pl/) Aplikacja: VNA_View na Linux

Parametry pomiarowe: Sweep 144-440MHz, 1024 punkty, AVG=5 kalibracja SOLT

Minimalne tłumienie

Połowa skali

Maksymalne tłumienie

Bypass

Tor bypassu jest najbardziej wrażliwy na ekranowanie urządzenia.

TODO:

• Poprawki PCB: brak sygnału LE, brak DC-blockerów RF
• Diody LED THT zamiast SMD
• Tylko jeden tłumik regulowany, drugi stały 30dB
• Wymiana ładowarki jest bardzo trudna - montować układ inaczej
• Integracja z odbiornikiem (żeby nie trzeba było podłączać zewnętrznego odbiornika)
• Dodać pomiar napięcia baterii
• Wrzucić do releases plik uf2

Przeróbka PCB v1 aby działała

Edytor schematów i pcb

Stworzone w Kicad 10.0.4

Jak skompilować

1. Zainstaluj Zephyra: https://docs.zephyrproject.org/latest/develop/getting_started/index.html
2. Zainstaluj i skonfiguruj CLion: https://docs.zephyrproject.org/latest/develop/tools/clion.html
3. Otwórz projekt in CLion, otwórz folder w którym znajduje się główny plik CMakeLists.txt (w momencie pisania tej treści jest to folder 'software/fox-attenuator')
4. Uruchom płytkę RP2040-Zero w trybie bootloadera a następnie wybierz target "flash" w CLion i uruchom budowanie projektu.