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TABLE DES MATIÈRES:
-1°) -Présentation.
-2°) -Descriptif du schéma d'origine.
__2.1) -Le schéma.
__2.2) -Les entrées.
__2.3) -Les sorties.
__2.4) -L'afficheur.
-3°) -Construction du VFO.
-1°) -Présentation.
Le schéma de ce montage provient de deux radio-amateurs de Kertch (ou Kerch) en Crimée, UB7KPV et UA7KJ, dont voici le lien:
http://ub7kpv.blogspot.com/2017/01/synthesizer-on-mega-2560-32-tft-lcd.html
Le lien vers le forum en russe de ce VFO:
http://www.cqham.ru/forum/showthread.php?34517-Synthesizer-on-Mega-2560-3-2-TFT-LCD-Si5351-V2-0
Avec les paramètres par défaut, ce VFO peut gérer 9 bandes HF (160m, 80m, 40m, 30m, 20m, 17m, 15m, 12m et 10m) en mode LSB, USB et CW. Mais ses possibilités ne s'arrête pas là. En effet, en modifiant les paramètres suivant nos besoins dans le menu du VFO, il peut gérer pas moins de 15 bandes:
-Les bandes HF citées précédemment, mais aussi les bandes VHF, UHF, SHF (jusqu'à 4GHz) et dans tout les modes, soit, LSB, USB, CW, AM, FM.
Toutes les bandes citées ci-dessus, sont des fréquences radio-amateur, mais il est très facile de rajouté la bande des 11m dans les paramètres. De ce fait, j'ai modifié le code source pour l'adapter au projet 14HAM-DK2.
Ainsi, il pourra maintenant gérer 12 bandes:
-160m
-80m
-60m
-40m
-30m
-20m
-17m
-15m
-12m
-11m
-10m
-6m
Il possède une sortie HF "VFO" et une autre "BFO" ce qui permet de construire un TRX avec une très grande stabilité et précision des fréquences contrairement au oscillateurs BFO à quartz.
Ce VFO est aussi équipé du CAT System au protocole KENWOOD qui permet de piloter le TRX avec un ordinateur ou d'envoyer toutes les informations du VFO à l'ordinateur.
Les divers réalisations de ce VFO que l'on trouve sur internet, sont construites généralement avec un seul PCB équipé de composants CMS (ce qui empêche beaucoup d'entre nous d'entreprendre une telle réalisation), et n'offre pas toutes les possibilités de ce VFO. J'ai donc entrepris, à partir du schéma original, de redessiner sous KiCad, 5 PCBs pour construire ce VFO avec toutes ses possibilités. Ce VFO est donc, maintenant, très facile à réaliser avec des composants classiques (Pas de CMS!!!) et peu nombreux. J'ai choisi de le réaliser en plusieurs éléments séparés de manière à le rendre plus polyvalent et ainsi de pouvoir placer chacun d'eux selon les souhaits de chacun.
Il est donc composé de 5 éléments:
Un module d'alimentation de l'ensemble et de gestion des différentes communications "entrées/sorties", recevant l'ARDUINO MEGA2560 + Afficheur couleur 3.5" (ou 3.2").
Un clavier de commande équipé de 15 boutons poussoirs.
Un module composé de deux 74HV595 et d'un 74HC4514 qui gérera les différentes sorties 0-5Volts de commutation (Filtres HF, atténuateur, AM, FM, ...).
Un petit module pour supporter les petits modules Si535S1 (DDS) et DS3231. Le module DS3231 est utilisé pour l'affichage de l'heure sur l'écran du VFO. Ce petit module optionnel n'est pas obligatoire, mais est bien pratique pour afficher l'heure UTC par exemple. De plus et vu son cout dérisoire, il serait domage de s'en passer.
Un petit module Si570 pour les signaux VFO qui recevra le petit module Si5351 et qui sera installé sur un support à part, ou superposé avec le module Si5351, le brochage étant identique sur les deux petit modules.
-2°) -Descriptif du schéma d'origine.
Pour télécharger le schéma original de la version "2f", cliquer sur ce lien:
https://www.fichier-pdf.fr/2021/07/18/synthesizer--mega-2560-v2f---schema/
__2.1) -Le schéma.
Pour faire simple, à gauche, c'est les entrées, à droite, les sorties, et en bas, l'afficheur.
__2.2) -Les entrées.
-Le clavier:
On trouve sur le schéma de gauche, un clavier de 17 boutons poussoirs au total, pouvant commander 11 fonctions du VFO et 6 autres, nommées "Trigger" (1 à 6) qui sont libres d'attribution et commandent les sorties "Trigger1" à "Trigger6" du module de commutation. Néanmoins, les sorties "Trigger5" et "Trigger6" peuvent être utilisées pour l'AM et la FM si ces derniers modes sont utilisés (Activation de ces 2 modes dans le menu paramètres).
Ce clavier est relier à une seul entrée analogique, "A5", de l'ARDUINO MEGA2560. En effet, à chaque bouton est relié une résistance de valeur différente qui va permettre de générer une tension différente à l'entrée analogique "A5" suivant le bouton actionné. Ce procédé fonctionne très bien. Aucun dysfonctionnement n'a été constaté, sauf si la valeur des résistances est trop écartée de la valeur initiale. Il sera donc très judicieux d'utiliser des résistance de 1% de tolérance.
-Le Voltmètre:
Ce montage se trouve embarqué sur le module "commutation alim./HF".
En utilisant l'entrée "A0", il est possible de mesurer la tension d'alimentation 12V du TRX. Cette entrée a aussi une fonction de sauvegarde des dernières données affichées au moment de la mise hors tension du TRX ou en cas de panne d'alimentation (panne secteur par exemple).
En effet, pour que ces dernières données (fréquences affichées, modes, ...) soit enregistrées, cette entrée doit détecter une tension inférieure à 0,5 Volt de l'alimentation 12 Volts permanent au moment de l'extinction du TRX, pendant que le VFO, lui, reste alimenté un brève instant après l'extinction du TRX, temps nécessaire à la procédure de sauvegarde.
Pour cette fonction optionnelle, le radio-amateur à l'origine de ce VFO a prévu deux montages différents mais aussi complexe l'un comme l'autre.
J'ai donc préféré simplifié la chose simplement en changeant le paramètre de "A0" dans le code source: de 0,5 Volt, je suis passé à 10 Volt. On peut même choisir 11 Volts.
-Le ROS-mètre:
Les entrées "A3" et "A4" de l'ARDUINO MEGA2560, sont prévues pour recevoir les signaux analogiques en provenance du module de mesure HF émission pour la fonction ROS/Watt-mètre.
-Le Shift:
Cette fonction permet de faire varier la fréquence du BFO de plus ou moins 500Hz. Pour cela, il n'y a besoin que d'un simple potentiomètre raccordé entre la masse (0Volt) et l'entrée "A6" de l'ARDUINO MEGA2560.
-Le RIT:
Là, on a le choix: Soit on utilise l'encodeur du VFO, soit on utilise, comme sur le schéma, un potentiomètre que l'on raccordera entre la masse (0Volt) et l'entrée "A7" de l'ARDUINO MEGA2560. Il faudra alors, ne pas oublier de le déclarer dans les paramètres.
-->En utilisant un potentiomètre, on peut décaler la fréquence de +/- 500 Hz.
-->En utilisant l'encodeur, on peut décaler la fréquence de +/- 9,99 KHz.
-Le S-mètre:
l'entrée "A8" de l'ARDUINO MEGA2560 reçoit, quand à elle, le signal de réception en mode RX.
-PTT 0Volt TX:
Sans surprise, on raccorde cette entrée à la masse (0Volt) avec la pédale du micro pour faire passer le VFO en mode émission, comme sur l'image suivante:
La présence du transistor NPN permet au CAT System de faire passer automatiquement le TRX en émission quand le port USB est raccordé à un ordinateur.
Cette fonction est indispensable pour les transmissions automatiques (CW, RTTY, FT8, ...)
-L'encodeur:
Lui, par contre, on le trouve à droite du schéma. Il est raccordé au entrées logiques "2" et "3" (Attention de ne pas confondre les entrées logiques "2" et "3" avec les entrées analogiques "A2" et "A3"!).
Sur le schéma, les 2 résistances de 10K et les 2 condensateurs de 1nF sont prévus sur le PCB.
Pour un encodeur simple mécanique ou optique seul, ces composants sont nécessaires (sauf pour certain modèles optiques). Mais si vous utilisez un encodeur monté sur un petit PCBs, vendu pour ARDUINO, en général ces composants sont déjà présent sur le petit PCB soudé à l'encodeur et donc, il ne sera pas nécessaire de les rajouter sur le PCB du module ARDUINO.
Mais dans tout les cas, oubliez les modèles mécaniques pour ce projet. Vous pouvez choisir un modèle optique 100 pas/tour, mais si vous n'en trouvez pas, vous pouvez utilisez un modèle avec plus de pas qui sera plus courant. En effet, le VFO est prévu pour être paramétré suivant l'encodeur utilisé (division du nombre de pas).
__2.3) -Les sorties.
-Les sorties logiques TOR 0-5Volts:
Module commutation alim/HF
Toutes ces sorties sont regroupées sur un même petit PCB équipé de deux 74HC595 et d'un 74HC4514.
Dans un premier temps, les informations en provenance du VFO arrivent dans les deux 74HC595.
En sorties de ces deux CIs, on trouve 4 premières sorties sur le premier 74HC595 nommées "B1", "B2", "B4", "B8" qui forment une même sortie binaire qui sera reliée à un décodeur binaire/décimal.
Puis on trouve les différentes sorties "ATT", "PRE", "CW" et les 6 sorties libres d'attribution, "TRIGGER1" à "TRIGGER6", dont les deux dernières pourront être utilisées pour les modes "AM" et "FM" si ceux-ci sont déclarés dans le paramétrage du VFO.
Ensuite, les sorties nommées "B1", "B2", "B4", "B8" sont directement reliées au 4 entrées d'un décodeur binaire/décimal qui s'occupera de la commutation des relais des différents filtres HF passe-bas et passe-bandes:
Module commutation alim/HF
Module commutation alim/HF
On a le choix entre un CD4028 qui possède 10 sorties et un 74HC4514 qui en possède 16.
Dans un but de pouvoir utiliser le VFO de façon optimale et donc polyvalente, et comme on a besoin de 12 sorties pour le projet, j'ai donc choisi le 74HC4514.
Pour alimenter la bobine des différents relais, chaque sortie doit être reliée à un transistor, genre BC549C ou autres, comme montré sur l'image ci-dessus, ou, et c'est le cas pour le TRX 14HAM-DK2, à l'une des 8 entrées de l'un des deux ULN2803 composés de 8 transistors Darlington, directement embarqués sur les 2 modules filtres passe-bas et passe-bandes chargé d'alimenter la bobine des différents relais de ceux-ci.
Pour alimenter les autres relais, outre ceux des filtres HF mentionnés ci-dessus, on utilisera des transistors BC549C ou autres, comme montré sur l'image de gauche.
-Les sorties HF:
Le plus petit des 3 modules du VFO embarque, quand à lui, le petit module RTC DS3231 optionnel pour l'affichage l'heure et le petit module DDS constitué d'un Si5351 chargé de générer les sorties HF, VFO (si sans Si570) et BFO.
Le module DS3231 est optionnel et n'est donc pas une obligation pour le fonctionnement du VFO
Voici le schéma des sorties HF:
Sur le montage du radio-amateur à l'origine de ce VFO, tout les composants visibles sur le schéma sont des composants CMS soudés sur l'unique PCB qui constitue son VFO.
Dans notre cas, pas besoin de réaliser cet élément. En effet, on trouve sur internet, des petits modules tout fait, prêts à l'emploi. Il suffit de taper Si5351 sur un moteur de recherche et on tombe sur une multitude de liens de revendeurs.
Pour le Si570 en option, des petits modules tout fait n'existe pas à cette heure. J'ai donc conçu des petits PCBs pour réaliser ce petit module de quasiment la même dimension que le module Si5351 et avec le même brochage, de manière qu'il puisse se superposer avec le petit module Si5351.
La sorties HF BFO issu du Si5351, offre un signal avec une amplitude suffisante pour attaquer directement l'entrée BFO du module émission/réception SSB sans passer par un étage amplificateur. Par contre, il sera nécessaire d'amplifier le signal VFO issu du Si570 version LVDS pour attaquer l'entrée du mélangeur à diodes en anneaux de la FI à 57MHz. Pour l'utilisation de la version CMOS du Si570, le signal de sortie étant beaucoup plus élevé, il sera par contre, nécessaire de l'atténuer de -6dB.
__2.4) -L'afficheur.
Voici l'afficheur avec le VFO sous tension.
Toutes les informations nécessaires pour piloter le VFO et le TRX sont présentes sur celui-ci.
Les références de l'afficheur à utiliser pour ce VFO sont visibles sur l'image ci-contre.
Pour être sur de ne pas se tromper sur le bon choix de cet afficheur, voici un lien pour le commander avec un module clone ARDUINO MEGA2560 que l'on aura besoin:
https://fr.aliexpress.com/item/32538935176.html?spm=a2g0s.9042311.0.0.27426c37cG3frG
-3°) -Construction du VFO.
Après les présentations, nous voici arrivé à une étape concrète et passionnante, la construction de ce VFO.
En survolant les sujets de chaque module, vous pourrez constater, par vous même, qu'il y a beaucoup plus de photos que de composants électroniques constituant ce VFO. La raison en est que je n'ai pas oublié les novices qui voudraient se lancer dans la construction de ce projet. Je vais donc vous dévoiler mes astuces que j'utilise régulièrement pour construire mes montages électroniques sans me prendre la tête. Par exemple, l'ordre du type de composants à mettre en place est important. En effet, si vous soudez certains composants, ceux-ci pourront peut-être gêner pour mettre les suivants en place. Mais il n'y a pas que cela. Par exemple: Comment faire pour qu'un connecteur à broches soit soudé bien droit? Vous découvrirez donc tout mes petits trucs dans les lignes suivantes. Toutes ces petites astuces vous seront aussi utiles pour construire les autres éléments du 14HAM-DK2, bien sur, mais aussi pour vos autres montages personnels.
Rendez-vous maintenant, dans le sujet de chaque module constituant ce VFO en utilisant le menu défilant de gauche ou celui de dessous:
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