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Ton-Geber - f├╝r Subt├Âne (CTCSS) oder Rufton

├ältere Ger├Ąte g├╝nstig nachr├╝sten - auch mit 2 Subt├Ânen

Um St├Ârungen bzw. Interferenzen vorzubeugen und das l├Ąstige Rufton-Dr├╝cken zu vermeiden, werden immer mehr Relais-Stationen (Repeater) mit Subaudioton (CTCSS) betrieben. Die Internationale Amateur Radio Union (IARU, Region 1) empfiehlt ab 2015 alle analogen Relaisfunkstationen auf CTCSS umzustellen. Neueren Funkger├Ąten bereitet dies keine Schwierigkeiten - ├Ąltere Ger├Ąte kann man mit dieser einfachen Schaltung nachr├╝sten.

Bild: Der fertige Ton-Geber
Bild: Der fertige Ton-Geber. Hier eine Spezialanfertigung mit 2 T├Ânen und eleganter Umschaltm├Âglichkeit (ohne Ger├Ąteeingriff).


Warum ein einfacher Subton-Geber

Durch die Umr├╝stung der Relais-Stationen auf Subton-Squelch-Verfahren k├Ânnen ├Ąltere und nostalgische Funkger├Ąte ohne CTCSS-Einheit nicht mehr f├╝r den Relais-Betrieb genutzt werden. Original-CTCSS-Module zum Nachr├╝sten vom jeweiligen Funkger├Ąte-Hersteller sind, sofern ├╝berhaupt erh├Ąltlich, nur selten und meist zu unverh├Ąltnism├Ą├čigen Preisen zu erwerben. Module von Fremdherstellern kosten ebenfalls Geld und sind teils auch mit gr├Â├čeren Eingriffen in das Funkger├Ąt verbunden. Aber nur die wenigsten m├Âchten ihre Funkger├Ąte verbasteln.

Da die meisten auch nur einen Subton oder h├Âchstens zwei ben├Âtigen, ist dieser einfache Subton-Geber eine fast kostenlose und einfache L├Âsung. Der Einbau ist jederzeit ohne Spuren r├╝ckg├Ąngig zu machen, der Original-Zustand des Funkger├Ąts l├Ąsst sich also leicht wiederherstellen. Umst├Ąndliche Dip-Schalter entfallen ebenso. Die Bauteile dieses einfachen Subton-Gebers sind handels├╝blich, kosten nur wenige Cent und die Schaltung l├Ąsst sich auch gut auf einer Lochraster-Platine aufbauen. Wenn der PIC gesockelt wird, kann er jederzeit problemlos, z.B. bei Umzug, mit anderen Frequenzen beschrieben werden.

Wer keinerlei M├Âglichkeit hat, den PIC selbst zu beschreiben, kann u.U. bei Afug-Info.de zum Selbstkostenpreis einen fertig beschriebenen Chip erhalten.


Die Schaltung

Die Schaltung kann grunds├Ątzlich alle 50 CTCSS-T├Âne erzeugen sowie einen 1750-Hz-Rufton oder einen 1000-Hz-Test-Ton. Um h├Âhere Kosten f├╝r Display oder Schalter einzusparen (auch zwecks Baugr├Â├če) - generiert sie aber nur einen Ton bzw. zwei T├Âne mit eleganter Umschaltung. Der bzw. die T├Âne k├Ânnen selbst gew├Ąhlt bzw. selbst eingetragen werden.

Da Funkger├Ąte mit CTCSS, DTMF usw. bereits ab ca. 30 ÔéČ erh├Ąltlich sind, ├╝bersteigen die ben├Âtigten Bauteile (Geh├Ąuse, Display, Schalter, ext. Stromversorgung) f├╝r einen Geber mit allen ├╝ber 50 T├Ânen auch die Rentabilit├Ątsgrenze, obwohl er technisch spielend leicht zu realisieren ist.


Bauanleitung

Ben├Âtigt werden:

Optional:

Je nach Einsatzzweck:

und ├╝bliches Werkzeug (L├Âtkolben, L├Âtzinn, Seitenschneider ... )


CTCSS-Subton-Liste
Bild: Schaltbild f├╝r den Ton-Geber.


Die Frequenz wird ├╝ber den Mikrocontroller PIC12F675 erzeugt (durch ├änderung der Hi- und Lo-Register-Werte). Der Pegel des ausgegebenen Sinus ist regelbar ├╝ber das Poti von 0 bis circa 800 mVss. Der Ton wird nur ausgegeben, wenn die PTT gedr├╝ckt ist bzw. PIN7 (GP0) nach Masse geht (f├╝r Subt├Âne). Alternativ kann die Leitung anstelle zur PTT auch ├╝ber einen Taster nach Masse gelegt werden (z.B. f├╝r Rufton oder 1000-Hz-Test-Ton); der Ton wird dann nur ausgegeben, wenn der Taster auch gedr├╝ckt ist. F├╝r einen Dauerton einfach mit Masse verbinden.

Die Stromaufnahme der Schaltung liegt bei 0,0008A im Standby-Betrieb bzw. 0,0012A bei der Ton-Erzeugung und ist damit vernachl├Ąssigbar gering. F├╝r die Spannungsversorgung ist damit so gut wie jeder 5-Volt-Spannungsregler nutzbar, z.B. 78L05. Um den Geber dauerhaft komplett auszuschalten, einfach vom Strom trennen - eventuell mit Schalter.

Wenn der Mikrocontroller in st├Ârungsreicher Umgebung betrieben wird, kann man die zwei freien Anschl├╝sse des PICs - PIN4 und PIN5 - ├╝ber jeweils 220 Ohm auf Masse legen. In der Regel ist dies aber nicht erforderlich.

CTCSS/Subton-Geber auf Steckboard
Bild: Der Subton-Geber (CTCSS) im fliegenden Aufbau auf dem Steckboard.


CTCSS/Subton Z├Ąhler-Anzeige
Bild: Der erzeugte Subton auf dem Z├Ąhler.



CTCSS/Subton Oszibild
Bild: Der erzeugte Subton 88,5 Hz auf dem Oszilloskop.


CTCSS/Subton Oszibild
Bild: Der erzeugte Subton 88,5 Hz auf dem Oszilloskop.


Einspeisung des erzeugten Subaudiotons

Es wird nicht empfohlen, den erzeugten CTCSS-Ton ├╝ber das Mikrofon einzuspeisen, da er m├Âglicherweise vom internen Mic-Vorverst├Ąrker nicht ├╝bertragen wird oder der Pegel muss so hoch eingestellt werden, dass St├Ârungen auftreten.

Optimal ist eine direkte Einspeisung an einem vorhandenen CTCSS-Anschluss, sofern das Funkger├Ąt einen solchen vorgesehen hat. Oder alternativ am Modulator des Senders (dort wo meist die Kapazit├Ątsdiode den Hub des Senders steuert). Der Ausgang des vorliegenden Subton-Generators ist ├╝ber einen Kondensator getrennt, evtl. k├Ânnte man noch einen 10kOhm L├Ąngswiderstand dazuschalten. Die ben├Âtigte Spannung ist sehr gering.

├ťbrigens: Hub und Mikrofonverst├Ąrkung werden h├Ąufig verwechselt, sind aber zwei verschiedene Dinge, auch wenn sie zusammenh├Ąngen. Wenn der Output nicht reicht, kann das Subton-Signal mit einem Transistor verst├Ąrkt werden - in der Regel nicht notwendig.

Den Pegel des Subtons soweit zur├╝ckdrehen, dass die ├ťbertragung gerade noch funktioniert.

Sollte man einen Hubmesser zur Verf├╝gung haben, kann der optimale Pegel des Subtons ├╝ber das Poti eingestellt werden (ohne Modulation, nur der Subton, sollte einen Hub von 300 Hz nicht ├╝berschritten werden).

Ohne Hubmesser kann man sich mit einem zweiten Funkger├Ąt abh├Âren. Wieder ohne Modulation, nur der Subton. Erst den Pegel ├╝ber das Poti weit aufdrehen, bis der Subton am Zweitger├Ąt deutlich h├Ârbar ist. Dann den Pegel soweit zur├╝ckdrehen, dass der Subton kaum noch wahrnehmbar ist. Anschlie├čend testen, ob ein CTCSS-Relais mit dem Subton funktioniert.

Vorliegend wird ein externes Quarz verwendet. Der interne Oszillator des Mikrocontrollers - egal ob PIC oder Atmel - ist daf├╝r nicht geeignet, da die Werte bereits von Chip zu Chip variieren und zudem die temperaturbedingten Abweichungen schon unter ├╝blichen Bedingungen bei +/- 5 Grad Celsius viel zu gro├č w├Ąren.

Wer die erzeugte Frequenz nachmessen will, aber der Z├Ąhler nicht bis in den Milli-Hertz-Bereich geht, kann den Z├Ąhler auf Zeitmessung schalten (diese Option ist meist vorhanden).

Beispiel:
Frequenz 71,9Hz     1 : 71,9 = 0,013908   (also 13,9 mS)


Besonderheiten: 1750 Hz Rufton und 1000 Hz Test-Ton

Beim 1750 Hz Rufton oder dem 1000 Hz Test-Ton bleibt die Beschaltung im Gro├čen und Ganzen unver├Ąndert. Lediglich der Anschluss zur PTT sollte ersetzt werden durch einen Taster (nach Masse), der beim Dr├╝cken den Ton ausl├Âst.

F├╝r ein optimales Ergebnis sollten die Werte f├╝r C1 bis C3 jeweils 10n betragen f├╝r 1750 Hz oder jeweils 22nF f├╝r 1000 Hz.

Im Gegensatz zu den CTCSS-Subt├Ânen, k├Ânnen der 1750 Hz Rufton sowie der 1000 Hz Test-Ton problemlos auch ├╝ber das Mikrofon eingespeist werden.


Optionale Anpassung

Wer es ganz genau haben m├Âchte, kann die Schaltung noch exakt anpassen, obwohl dies f├╝r die Funktionsweise eigentlich nicht erforderlich ist, da die erzeugte Frequenz bereits sehr genau ist. Kommerzielle Subton-Einheiten k├Ânnen ├╝brigens bei voller Funktionsf├Ąhigkeit Abweichungen von bis zu circa 2,5 Prozent haben. Die Abweichung dieser Schaltung liegt deutlich darunter - siehe Messbilder.

Die drei Tiefpass-Kondensatoren C1 bis C3 k├Ânnen je nach Frequenz ein wenig variiert werden, so dass der Sinus optimal ist und die Ausgangsspannung nicht zusammengedr├╝ckt wird. Anhaltspunkte f├╝r passende Werte sind dem Schaltbild oben zu entnehmen.

Quarz-Bausteine schwingen meist nicht exakt auf der angegebenen Frequenz - hier 4,000 MHz, sondern etwas h├Âher oder tiefer. Obwohl f├╝r diese Schaltung eine Korrektur eigentlich nicht erforderlich ist - da die Ausgangsfrequenz sehr niedrig ist, kann die Quarz-Frequenz ├╝ber zwei optionale Kondensatoren (z.B. 30pF) exakt justiert werden (siehe Schaltbild).


Hinweis zum Brennvorgang

Bitte beachten: Nicht jede Software f├╝r das Programmierger├Ąt ├╝bernimmt die Konfigurationszeile selbst├Ąndig aus der hex-Datei. Dann bitte manuell folgende Chip-Konfiguration f├╝r den PIC12F675 vornehmen:

BODEN=ON, MCLRE=OFF, PWRTE=ON, WDT=OFF, OSC=HS


Änderbarer hex-Code zum Beschreiben des PIC12F675

Welchen Ton der Mikroprozessor erzeugen soll, kann man selbst ausw├Ąhlen mithilfe der nachfolgende Liste. Einfach den gew├╝nschten Ton aussuchen und dann die zugeh├Ârigen Werte f├╝r die Hex-Adressen h40 und h42 an entsprechender Stelle im hex-Code eintragen, z.B. mit der freien Software IcProg oder aber mit der Software des jeweiligen Programmierger├Ąts. Zur besseren Veranschaulichung befinden sich unter der Liste Beispiele f├╝r verschiedene T├Âne sowie mehrere bereits vorgefertigte hex-Dateien zum Download.

Das nachfolgende Video zeigt, wie man die hex-Datei mit dem MiniPro TL866A/CS ├Ąndern und anschlie├čend den PIC beschreiben kann. Download der ├Ąnderbaren hex-Datei plus Tabelle mit Werten zum ├ändern befinden sich unterhalb des Videos.



Liste
Bild: Liste mit den erforderlichen Daten, um jeden Ton frei w├Ąhlen zu k├Ânnen.


Liste
Bild: Die rot umrandeten Ziffern k├Ânnen gem├Ą├č der Liste ge├Ąndert werden. Beispiel: F├╝r den 67-Hz-Ton sollte die hex-Datei aussehen wie auf dem obigen Bild.


Liste
Bild: Die rot umrandeten Ziffern k├Ânnen gem├Ą├č der Liste ge├Ąndert werden. Beispiel: F├╝r den 254,1-Hz-Ton sollte die hex-Datei aussehen wie auf dem obigen Bild.

Auf diese Weise k├Ânnen alle T├Âne aus der Liste eingetragen werden.


Zum Entpacken:

D O W N L O A D   ├änderbarer hex-Code        - Subton/Rufton kann anhand der Tabelle selbst eingestellt werden (voreingestellt sind 71,9Hz)


Fertiger hex-Code zum Beschreiben des PIC12F675

G├Ąngige CTCSS-Subt├Âne, die h├Ąufig f├╝r Relais in Deutschland verwendet werden, sind als Komplett-Download vorbereitet - an diesen Dateien m├╝ssen keine Eintragungen oder ├änderungen vorgenommen werden. Alle anderen T├Âne k├Ânnen selbst eingetragen werden - so wie oben beschrieben.

Zum Entpacken:


2 Subt├Âne mit derselben Schaltung - ohne Schalter und ohne Eingriff ins Ger├Ąt

Es ist auch m├Âglich, zwei unterschiedliche Subt├Âne mit einem einzigen Subton-Geber zu generieren. Die Umschaltung zwischen Standard-Ton und Zweit-Ton erfordert keinen Schalter und kommt ohne Eingriff in das Funkger├Ąt aus.

Die einfache L├Âsung: Beim normalen Einschalten des Funkger├Ąts ist immer der Standard-Ton (Frequenz 1) aktiv. H├Ąlt man beim Einschalten des Funkger├Ąts aber kurz die PTT gedr├╝ckt, bis das Ger├Ąt Strom hat, ist der zweite Ton aktiv und zwar solange bis das Funkger├Ąt wieder ausgeschaltet wird. Beim n├Ąchsten normalen Einschalten ist dann wieder der Standardton aktiv oder, bei gedr├╝ckter PTT beim Einschalten, wieder der Zweit-Ton.


Zum Entpacken:


Bei Interesse an weiteren Ton-Kombinationen eine kurze eMail senden an   i n f o @ A f u g - I n f o . d e   (ohne Leerzeichen manuell als Empf├Ąnger-Adresse in eMail-Programm einf├╝gen; oder anklicken, dann ├Âffnet sich das eMail-Programm) unter Angabe der Frequenzen des Standards-Tons und des zweiten Tons. Es wird dann ein hex-Code erstellt, der den individuellen W├╝nschen entspricht.

Optionale Anpassung ├╝ber PIN 5:

In der Regel d├╝rfte das obige Schaltbild auch f├╝r die Ausf├╝hrung mit zwei Subt├Ânen zum Umschalten v├Âllig ausreichen.

F├╝r den Fall aber, dass die beiden Subt├Âne sehr weit in der Frequenz auseinanderliegen, kann man optional PIN5 des PIC12F675 als Schaltausgang nutzen. Dort liegen +5VDC an, wenn der zweite Ton aktiv ist (ansonsten 0 V).


Optionale Erweiterung
Optionaler Schaltausgang an PIN5 f├╝r Geber mit 2 Subton-Frequenzen. Nur wenn die zwei Frequenzen sehr weit auseinander liegen.


Mit einem nachgeschalteten Transistor, der mit einem der drei Kondensatoren verbunden wird (siehe Schaltbild), kann man so z.B. den Pegel der Filterung angleichen (bei h├Âheren Frequenzen ist bei gleichbleibender Poti-Stellung der Pegel niedriger als bei tieferen Frequenzen, wobei tiefere Frequenzen in gewissen Rahmen problemlos einen h├Âheren Pegel aufweisen d├╝rfen). F├╝r ideale Ergebnisse sollte der Filter inkl. Poti erst auf eine Frequenz angepasst werden,die zweite Frequenz kann dann ├╝ber den Schaltausgang weiter optimiert werden, z.B. durch Dazu-/Weg-Schalten von Bauteilen ├╝ber den Schaltausgang an PIN5. Auf diese Weise kann jeder seine individuell am besten geeigneste L├Âsung realisieren.

Einen NPN-Transistor (z.B. BC237 o.a.) verwendet man, wenn die erste Frequenz h├Âher ist als die zweite.

Einen PNP-Transistor (z.B. BC213 o.a.) verwendet man, wenn die erste Frequenz niedriger ist als die zweite.

Die Wirkung ist unterschiedlich gro├č, je nachdem, an welchen Kondensator man den Transistor anschlie├čt. Bei C1 ist sie gering, bei C2 mittel und bei C3 am gr├Â├čten.

Je nach Verwendungszweck oder zum Testen, k├Ânnte man direkt an den Schaltausgang an PIN5 ├╝ber einen Vorwiderstand (270 Ohm ... 1kOhm) auch eine LED anschlie├čen als optische Anzeige, welcher Subton gerade aktiv ist, usw.

Diesen Schaltausgang an PIN5 kann man nat├╝rlich auch ungenutzt lassen.


Viel Spa├č beim Nachbauen !


Weiterf├╝hrende Links


Diese Schaltung wurde getestet und nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Es wird dennoch keine Haftung ├╝bernommen.


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