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Teil I, mcHF SDR Transceiver

Der SDR Transceiver mcHF, welcher von dem Engländer Chris, M0NKA entwickelt wurde, ist ein kleiner, handlicher in SMD-Technik aufgebauer Sende-/Empfänger für den Kurzwellenbereich der kürzlich in der Fachzeitschrift Funkamateur, 9/10 2015, von Andreas Richter, DF8OE, Mitglied im Sulinger Ortsverband des DARC, vorgestellt wurde.

Richters Beschreibung und Werbung, sowie die Quelloffenheit dieses Selbstbauprojekts und die noch geplanten Erweiterungen, machte einige OMs von uns sehr neugierig, so dass wir beschlossen, diesen Transceiver ebenfalls in unserem Ortsverband nachzubauen. Hierzu haben sich nun vier OMs zusammengefunden, die die Geräte gemeinsam aufbauen wollen.

Auf dieser Seite soll der Nachbau des SDR-Transceivers beschrieben werden.

 

Die Sulinger Seite war für die Abwicklung des Bestellvorgangs eine gute Hilfe, denn dort waren die Teilelisten schon weitgehend vorbereitet und die Bestellung lief gut an.

Etwas mehr Aufwand war für die Bestellung bei "Farnell" nötig. Hier stellte sich heraus, dass die immer noch in Beta vorliegende Stückliste (BoM) zum Hochladen, inzwischen wieder in ihrer Funktion geändert wurde und auch die CSV-Listen nicht funktionierten. Laut Support wird empfohlen, auf die Exel-Listen auszuweichen, die dann auch ordnungsgemäß arbeiteten. Eine weitere Umstellung bei dieser Firma waren die nicht mehr durch einen Bindestrich getrennten Bestellnummern, die in unserer Bestell-Liste ebenfalls noch angepasst werden mussten.

Zusätzliche Probleme ergaben sich auch dadurch, dass die Einzelteile in der Liste nicht nach gleichartigen Bauteilen sortiert und zusammengefasst war. Diese Änderung musste noch vor dem Hochladen der Liste durchgeführt werden, denn auch das Zusammenfassen gleicher Bauteile wurde bei Farnell auf Kundenwunsch aus der BoM entfernt. Ohne diese Anpassung hätte es Probleme mit den Mindestmengen und dem Mengenrabatt gegeben.

Im Nachhinein hatte es sich als besser herausgestellt, erst die größte Bestellung abzuwickeln, denn dann hätte man die nicht lieferbaren Teile, bzw. die mit einer langen Lieferzeit, gleich bei einem der anderen Distributoren mitbestellen können.

 

Inzwischen sind die meisten Teile bei den genannten Lieferannten bestellt.

Nach knapp 14 Tagen sind nun fast alle Teile von den verschiedenen Distributoren eingetroffen und die noch Ausstehenden schon auf dem Versandweg. Nachdem nun die wichtigsten Schritte erledigt sind, sind wir zuversichtlich, dass der Aufbau in Kürze beginnen kann.

 

gelieferte Pakete

 

Nun sind (fast) alle Bauteile von den verschiedenen Distributoren eingetroffen. Lediglich das in China bestellte LCD lässt noch auf sich warten.

Sortierkasten

Zur besseren Handhabung und der Verteilung der Bauelemente an die Projektmitglieder, haben wir je einen Sortierkasten und kleine ZIP-Beutel (50 x 70 mm) besorgt, die dann mit der Bauteilbenennung beschriftet werden.

Verteilung der Bauteile

 

Nach dem 99 % der Teile vorhanden sind werden sie unter den Projektmitgliedern aufgeteilt.

SMDs...

 

 

 

Die SMD-Gurte werden auf die entsprechende Anzahl aufgetrennt, eingetütet und beschriftet.

fast fertig

 

 

Die Arbeit ist fast getan...

Die Bauteile sortiert

 

... und nach rund fünf Stunden sind die einzelnen Komponenten sauber einsortiert und für den Aufbau der Platinen bereit.

 

Inzwischen haben die meisten von uns Ihren Status auf der Karte der 2. Projektgruppe mcHF auf "Bauen" umgestellt und den Prozessor auf das ui-Board aufgelötet. Das war schon mal eine kleine Herausforderung, dieses Bauteil auszurichten und zu fixieren, so dass die einzelnen Pinns mit viel Flussmittel und der im Funkamateur von Andreas Richter beschrieben "Tupfmethode", eingelötet werden konnte.

Als sehr nützlich erwies sich neben einer Vorsatzlupe für das Einlöten der Bauteile eine Leuchtlupe und zur Kontrolle der Lötungen ein Stereomikroskop mit 20-facher Vergrößerung.

 

Stereomikroskop

 

 

 

 

Kontrolle der Lötungen mit dem Stereomikroskop.

Leuchtlupe

 

 

 

Sehr hilfreich zur Kontrolle und auch zum Löten der SMD-Bauteile erweist sich die Leuchtlupe.

Beim Löten

 

 

 

 

Beim Löten.

Beim Löten
Das ui-Board

 

 

Das fast fertige ui-Board, noch fehlen die beiden Leuchtdioden und einige Pfostenstecker ...

Das ui-Board Rückseite

 

... auf der Rückseite, die erst später eingelötet werden sollen, wenn der Platinenabstand klar ist, sowie der Abstand zur Frontplatte.

 

Nachdem der Prozessor verlötet war, wurden die weiteren Bauteile eingelöten. Dazu hatten wir eine eigene Bestückungsliste, die auch die Modifikationen der Sulinger OMs mit aufführt und die einzelnen Komponenten in Gruppen zusammenfasst, sortiert nach der Bauteilnummer.  Dadurch war ein effektives Arbeiten erst möglich. Besonders Vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, Bauteile des gleichen Wertes nacheinander zu verarbeiten. Durch diese Vorgehensweise konnten mehrere SMDs nacheinander mit Lötpaste CR44 plaziert und anschließend in einem Durchgang verlötet werden.

 

Vor dem Einlöten des Prozessors
Prozessor platziert

 

 

Der Prozessor wurde genau ausgerichtet und kann nun eingelötet werden.

Flussmittel wird aufgetragen

 

 

Hier wird links das Flussmittel auf die Pinns aufgetragen.

Prozessor verlötet

 

 

 

Der fertig verlötete Chip.

Die Pinns

 

 

 

 

Die verlöteten Pinns 20-fach vergrößert.

 

 

Bei der Bestückung des rf-Boards ergaben sich ein paar Probleme, die nachfolgend geschildert werden sollen.

Die beiden HF-pin-Dioden, BAP64-02, 115, D3 und D4 bereiten große Schwierigkeiten beim Einlöten aufgrund ihrer Bauform. Das Gehäuse SOD-523 hat nur eine Gesamtlänge inklusiv der Pins von 1,65 mm, aber die reichlich bemessenen Pads auf der Platine haben etwa 2 mm Abstand zueinander. Daraus resultieren zwei Probleme. Erstens, ein Pinn kann noch verlötet werden, der Zweite jedoch nicht mehr, weil das große Pad die ganze Wärme der kleinen Lötspitze abzieht und zweitens das Lot keine Brücke von etwa 0,5 mm vom Pad zum Pinn aufgrund der Adhäsionskraft aufbauen möchte. Ein vorheriges verzinnen der Pinns, die nur etwa 0,2 mm lang sind, brachte auch keinen Erfolg.

Andreas, DF8OE, sagte hierzu, dass diese Dioden aufgrund eines Lieferengpasses in der Bauteil-Liste ausgetauscht wurden.

 

D3 und D4

 

 

Besser, und einfacher zu verlöten sind jedoch die ursprünglichen Dioden mit der Bezeichnung MA4P7102F-1072T, die nun auch wieder erhältlich sind.

 

 

Besser, und einfacher zu verlöten sind jedoch die ursprünglichen Dioden mit der Bezeichnung MA4P7102F-1072T, die nun auch wieder erhältlich sind.

Weiterhin hat es sich gezeigt, dass es sinnvoll ist, den U8 SI570 vor dem U10 einzubauen, da es sonst Probleme beim Einlöten des SI570 geben könnte. Die überstehenden Lötpads sind nur sehr schmal ausgelegt.

 

Bauteilsuche

 

 

Die Suche nach dem Bauteil verläuft auch mal anders als gedacht ...

Gefunden

 

 

... Glück gehabt, hier ist es!

Bauteilbestückung

 

 

 

Die Plazierung von den SMDs, in der Bauform 0805, mit Lötpaste CR44 ...

Bauteilbestückung

 

 

 

... hier vier 27 Ohm Widerstände geht auf diese Art flott von der Hand ...

Bauteilbestückung

 

... ebenso die Verlötung mit einer breiten, meiselförmigen Spitze bei 360 °C. Dabei wird erst das Pad kurz aufgeheizt, dann das flüssige Lot zum Bauteil gezogen und anschliessend wir der Lötkolben wieder zurück gezogen, so dass eine schöne Lötung entsteht.

rf-Board Die fast fertige rf-Platine. Es müssen nur noch die beiden Pin-Dioden D3 und D4 auf dieser Seite verlötet werden.
rf-Board Auf der anderen Seite fehlen noch die Spulen.

 

Inzwischen sind etwa sechs Wochen, seit der ersten Bestellung vergangen und in den letzten vier Wochen haben wir uns 12 mal in wechselnder Besetzung und Stärke zum Aufbau der Platinen in unserem Clubheim getroffen. Nach nunmehr rund 60 Stunden ist der ertse Platinensatz fast fertig. Es fehlen nur noch wenige Teile sowie die großen Spulen, die noch gewickelt werden müssen.

Die Ende letzter Woche nachbestellten Pin-Dioden, MA4P7102F-1072T und die 1MBit EEPROMs (U7) sind nun auch eingetroffen.

 

Tiefpassfilter

 

 

Das Filter ist fertig bestückt, die Windungen der einzelnen Ringkerne entspricht den Angaben des Schaltplans.

Testaufbau

 

Die beiden Platinen und der Lautsprecher sind auf einem kleinen Brettchen (200 x 200 mm) für die erste Inbetriebsnahme aufgebaut. Der Schalter zwischen den beiden Platinen wird später für die Programmierung verwendet.

Testaufbau Die beiden Boards sind lose auf Abstandshalter gesteckt. Aufgrund der kleinen Bohrungen, in den Ecken der Platinen, mussten die Gewinde der Abstandsbolzen auf ca. 2 mm Durchmesser abgedreht werden.

 

Nun werden noch die fehlenden Spulen und Trafos eingelötet. Für die benötigten Wickeldaten und den Einbau sind im Folgenen Skizzen dargestellt.

 

T5 Skizze

 

Aus der Skizze kann der Wicklungsaufbau von T5 entnommen werden. Daneben wir die Platzierung auf dem rf-Board dargestellt.

Gewickelte T5

 

 

Die Anschlüsse 4 und 6 müssen vor dem Einlöten gekreuzt werden, wie links ersichtlich und die Anschlussdrähte müssen noch an das Layout angepasst werden.

T6 Skizze

 

 

 

Der Übertrager T6 wird bifilar aus 0,5 mm Cu-Litze gewickelt. Er wird stehend auf der Platine verlötet.

T7 Skizze

 

 

T7 wird aus 0,5 mm Cu-Litze gefertig. Blau ist die Primärwicklung (1, 2) und rot die Sekundärwicklung (3, 4).

 

T7 Einbauskizze

 

Links befindet sich die Skizze für den Einbau des Trafos T7. Er wird liegend auf der Platine verlötet.

 

Um das LCD für den SPI-Mode vorzubereiten müssen noch drei Drähte auf der ui-Platine verlegt werden. Eine kleine Skizze zeigt dies anschaulich. Zum Verbinden eignet sich feiner Fädeldraht, der zur Fixierung an mehreren Punkten auf der Platine verklebt wird.

 

LCD SPI Verbindungen Die Verbindungsdrähte führen vom jeweiligen Widerstandspad zum Pin des LCDs wie in der Skizze gezeigt.
Verdrahtung LCD und EEPROM

 

Hier sieht man die Verdrahtung des SPI-Busses mit dem LCD, sowie die Verbindung von C99 (Vcc U7) zum Pin 3 von U7.

 

 

Nun ist die letzte Spule, bis auf die RCF8 und das LCD, eingebaut, der Testaufbau fertig verkabelt und die beiden Platinen wurden noch mal einer Sichtkontrolle unterzogen.

 

Ringkerne und Spulen

 

 

Die gewickelten und eingelöteten Spulen auf der rf-Platine.

Testboard

 

Der Testaufbau ist fast fertig, noch ohne Display, und kann nun in Betrieb genommen werden. Unten in der Mitte der provisorische Einschalter zur Unterstützung bei der Programmierung. In der Mitte der vorläufig Kühlkörper.

Testboard Kabelverbindung Das ui-Board besitzt eine 30-polige Buchsenleiste, die zur Verbindung mit dem rf-Board mit einer abgewinkelten Steckerleiste (90°) und den darauf aufgesteckten Verbindungskabeln bestückt ist. (Bezugsquelle: "Jumper Kabel" z.B. aus der Bucht)

 

 

Fertig!

Weiter gehts im 2. Teil ...

 

Links:

Teil II Teil II, mcHF SDR Inbetriebnahme
Teil III Teil III, mcHF SDR Gehäuse
Teil IV Teil IV, mcHF SDR CAT-Schnittstelle